Elektrische installatie in compressorsystemen
In dit artikel kijken we naar het elektrische systeem dat ervoor zorgt dat de compressor werkt zoals het moet. We kijken naar de motoren, kabels, spanningsregeling en kortsluitbeveiliging.
Zoek in de Perslucht-wiki
De elektromotor
Om lucht om te zetten in perslucht hebt u vermogen nodig. Dit vermogen wordt door middel van elektriciteit geleverd door een elektromotor. De meest voorkomende elektromotor is een driefasen-kooiankerinductiemotor. Dit type motor wordt gebruikt in alle soorten industrieën. Het is stil en betrouwbaar en daarom een onderdeel van de meeste systemen, waaronder compressoren.
Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een elektromotor?
Een elektromotor bestaat uit twee hoofdonderdelen, de vaste stator en de draaiende rotor. De stator produceert een draaiend magnetisch veld en de rotor zet deze energie om in beweging, d.w.z. mechanische energie. De stator is aangesloten op de driefasige netvoeding. De stroom in de statorwikkelingen wekt een roterend magnetisch krachtenveld op, dat stromen induceert in de rotor en een magnetisch veld teweegbrengt. De interactie tussen de magnetische velden van de stator en de rotor creëert een draaimoment, waardoor de rotoras gaat draaien.
Toerental
Als de inductiemotoras zou draaien met dezelfde snelheid als het magnetische veld, zou de inductiestroom in de rotor nul bedragen. Vanwege de diverse verliezen in, bijvoorbeeld, de lagers is dit echter onmogelijk en ligt het toerental altijd ca. 1-5% onder het synchrone toerental van het magnetische veld (dit wordt "slip" genoemd). (Permanentmagneetmotoren produceren helemaal geen slip.)
Rendement
Energieomzetting in een motor vindt niet plaats zonder verliezen. Deze verliezen zijn het resultaat van o.a. ohmse verliezen, ventilatieverliezen, magnetisatieverliezen en wrijvingsverliezen.
Isolatieklasse
Het isolatiemateriaal in de motorwikkelingen is verdeeld in isolatieklassen volgens IEC 60085, een norm van de Internationale Elektrotechnische Commissie. Een letter die overeenkomt met een temperatuur, namelijk de bovengrens voor het isolatietoepassingsgebied, duidt elke klasse aan. Als de bovenste limiet gedurende een langere periode wordt overschreden met 10 °C, wordt de levensduur van de isolatie ongeveer met de helft verkort.
Isolatieklasse |
B |
F |
H |
Max. wikkelingtemp. °C |
130 |
155 |
180 |
Omgevingstemperatuur °C |
40 |
40 |
40 |
Temperatuurstijging °C |
80 |
105 |
125 |
Thermische marge °C |
10 |
10 |
15 |
Berschermingsklassen
Beschermingsklassen volgens IEC 60034-5 geven aan hoe de motor wordt beschermd tegen aanraking en water. Ze worden aangeduid met de letters IP en twee cijfers. Het eerste cijfer staat voor de bescherming tegen aanraking en penetratie door een massief object, en het tweede cijfer staat voor de bescherming tegen water.
IP23 staat bijvoorbeeld voor: (2) bescherming tegen vaste objecten groter dan 12 mm (3) bescherming tegen directe waterstralen met een invalshoek tot 60° van de verticale as. IP 54: (5) bescherming tegen stof, (4) bescherming tegen spatwater vanuit alle richtingen. IP 55: (5) bescherming tegen stof, (5) bescherming tegen stralen water onder lage druk uit alle richtingen.
Koelmethoden
Koelmethoden volgens IEC 60034-6 geven aan hoe de motor wordt gekoeld. Dit wordt aangeduid met de letters IC gevolgd door een reeks cijfers die staan voor het type koeling (niet-geventileerd, zelfgeventileerd, geforceerde koeling) en de bedrijfsmodus van de koeling (interne koeling, oppervlaktekoeling, gesloten koelcircuit, vloeistofkoeling enz.).
Installatiemethode
De installatiemethode, volgens IEC 60034-7, geeft aan hoe de motor moet worden geïnstalleerd. Dit wordt aangeduid met de letters IM en vier cijfers. IM 1001 staat bijvoorbeeld voor: twee lagers, een as met een vrij tapeinde en een statorlichaam met poten. IM 3001: twee lagers, een as met een vrij tapeinde, een statorlichaam zonder poten en een grote flens met effen bevestigingsgaten.
De installatiemethode, volgens IEC 60034-7, geeft aan hoe de motor moet worden geïnstalleerd. Dit wordt aangeduid met de letters IM en vier cijfers. IM 1001 staat bijvoorbeeld voor: twee lagers, een as met een vrij tapeinde en een statorlichaam met poten. IM 3001: twee lagers, een as met een vrij tapeinde, een statorlichaam zonder poten en een grote flens met effen bevestigingsgaten.
Wat zijn ster- en driehoekaansluitingen?
Een driefasige elektromotor kan op twee manieren worden aangesloten: ster (Y) of driehoek (Δ). De wikkelingsfasen in een driefasenmotor zijn gemarkeerd U, V en W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). In Amerikaanse normen wordt gesproken over T1, T2, T3, T4, T5, T6. Bij de steraansluiting (Y) worden de "uiteinden" van de motorwikkelingsfasen samengevoegd tot een nulpunt, dat eruitziet als een ster (Y).
Een fasespanning (fasespanning = netspanning/√3; bijvoorbeeld 400 V = 690/√3) ligt over de wikkelingen. De stroom Ih in richting het nulpunt wordt een fasestroom en bijgevolg stroomt er een fasestroom If = Ih door de wikkelingen. Bij de driehoekaansluiting (Δ) zijn de beginpunten en uiteinden verbonden tussen de verschillende fasen, die dan een driehoek (Δ) vormen. Daardoor is er een netspanning over de wikkelingen. De stroom Ih in de motor is de netstroom en deze wordt verdeeld tussen de wikkelingen zodat er een fasestroom van Ih/√3 = If doorheen gaat lopen.
Dezelfde motor kan worden aangesloten als een 690 V sterschakeling of 400 V driehoekschakeling. In beide gevallen is de spanning over de wikkelingen 400 V. De stroom naar de motor is lager bij een 690 V steraansluiting dan bij een 400 V driehoekaansluiting. De relatie tussen de stroomniveaus is √3. Op de motorplaat kan bijvoorbeeld 690/400 V zijn vermeld. Dit betekent dat de steraansluiting bestemd is voor de hogere spanning en de driehoekaansluiting voor de lagere. De stroom, die ook kan worden aangegeven op het plaatje, toont de lagere waarde voor de motor met steraansluiting en de hogere voor de motor met driehoekaansluiting.
Wat is koppel?
Het draaikoppel van een elektromotor is een uitdrukking van de draaicapaciteit van de rotor. Elke motor heeft een maximumkoppel. Een belasting boven dit koppel betekent dat de motor niet de mogelijkheid heeft om te draaien. Bij een normale belasting werkt de motor beduidend onder het maximale koppel, maar bij de startsequentie komt extra belasting kijken. De kenmerken van de motor worden meestal weergegeven met een koppelcurve.
Gerelateerde artikelen
Elektrisch vermogen
Elektriciteit speelt een grote rol bij de compressie van lucht. Lees meer over elektrisch vermogen en de relatie tussen actief, reactief en schijnbaar vermogen.