Electrical Installation in Compressor Systems
30 júna, 2022
Ensure safe, reliable operation of your electrical compressor system. Learn essential electrical installation factors to consider, from motors to circuit protection.
Základné princípy elektromotora vzduchového kompresora
Na výrobu stlačeného vzduchu využíva elektromotor vzduchového kompresora energiu na výrobu energie. Najbežnejším typom je trojfázový indukčný motor s veveričkou, ktorý sa používa vo všetkých typoch odvetví. Je tichý a spoľahlivý, a preto je súčasťou väčšiny systémov vrátane kompresorov.
Elektromotor vzduchového kompresora pozostáva z dvoch hlavných častí, stacionárneho statora a rotujúceho rotora. Stator pripojený k trojfázovému sieťovému napájaniu vytvára rotujúce magnetické pole. Energia sa premieňa na pohyb, teda mechanickú energiu s rotorom.
Prúd vo vinutiach statora vytvára rotujúce magnetické silové pole, ktoré indukuje prúdy v rotore. Takto vzniká aj tam magnetické pole. Vzájomné pôsobenie magnetických polí statora a rotora vytvára krútiaci moment, ktorý spôsobuje otáčanie hriadeľa rotora.
Ak by sa hriadeľ indukčného motora otáčal rovnakou rýchlosťou ako magnetické pole, indukovaný prúd v rotore by bol nulový. Z dôvodu rôznych strát, napríklad v ložiskách, to však nie je možné. Preto je rýchlosť vždy približne 1 – 5 % pod synchrónnou rýchlosťou magnetického poľa (nazývaná „sklz“). (Motory s permanentnými magnetmi nevytvárajú žiadny sklz.)
Premena energie v motore sa neuskutočňuje bez strát. Tieto straty sú okrem iného výsledkom odporových strát, strát ventilácie, strát magnetizácie a strát trením.
Izolačný materiál vo vinutí motora sa delí do izolačných tried podľa noriem Medzinárodnej elektrotechnickej komisie (IEC) 60085. Písmeno zodpovedajúce teplote , ktorá je hornou hranicou oblasti použitia izolácie, označuje každú triedu. Ak horná hranica prekročí 10 °C počas určitého časového obdobia, životnosť izolácie sa skráti takmer o polovicu.
Trieda izolácie |
B |
F |
H |
Max. teplota vinutia °C |
130 |
155 |
180 |
Teplota okolia °C |
40 |
40 |
40 |
Zvýšenie teploty °C |
80 |
105 |
125 |
Tepelná hranica °C |
10 |
10 |
15 |
Triedy ochrany podľa normy IEC 60034-5 špecifikujú, ako je motor chránený pred kontaktom a vodou. Tieto sú uvedené písmenami IP a dvomi číslicami. Prvá číslica označuje ochranu pred kontaktom a preniknutím pevných predmetov. Druhá číslica označuje ochranu proti vode. Pozrite si nižšie, čo predstavuje každá trieda.
IP 23: (2) ochrana proti predmetom väčším ako 12 mm. (3) ochrana proti priamemu striekaniu vody do 60° od vertikálnej polohy.
IP 54: (5) ochrana proti prachu. (4) ochrana pred striekajúcou vodou zo všetkých smerov.
IP 55: (5) ochrana proti prachu. (5) ochrana pred nízkotlakovými prúdmi vody zo všetkých smerov.
Metódy chladenia podľa normy IEC 60034-6 špecifikujú metódy chladenia motora. Toto je označené písmenami IC nasledovanými sériou číslic, ktoré predstavujú typ chladenia (neventilované, samoventilované, nútené chladenie) a režim chladenia (vnútorné chladenie, povrchové chladenie, chladenie v uzavretom okruhu, chladenie kvapalinou atď.).).
Spôsob inštalácie, ktorý je reprezentovaný písmenami IM a štyrmi číslicami, udáva, ako je motor nainštalovaný podľa normy IEC 60034-7. Nižšie sú uvedené dva príklady toho, čo to znamená.
IM 1001: dve ložiská, hriadeľ s voľným koncom čapu a teleso statora s nohami.
IM 3001: dve ložiská, hriadeľ s voľným koncom čapu, teleso statora bez nožičiek a veľká príruba s hladkými upevňovacími otvormi.
Trojfázový elektromotor je možné pripojiť dvomi spôsobmi: hviezda (Y) alebo trojuholník (Δ). Fázy vinutia v trojfázovom motore sú označené U, V a W (U1-U2; V1-V2; W1-W2). Normy v Spojených štátoch sa vzťahujú na T1, T2, T3, T4, T5, T6. Pri zapojení do hviezdy (Y) sa „konce“ fáz vinutia motora spoja, vytvorenie nulového bodu. Vizuálne vyzerá ako hviezda (Y).
Fázové napätie (fázové napätie = hlavné napätie/√3; napríklad 400 V = 690/√3) bude prechádzať cez vinutia. Prúd Ih v smere nulového bodu sa stane fázovým prúdom a podľa toho bude fázový prúd prúdiť cez vinutia, ak = Ih. Pri zapojení do trojuholníka (Δ) sa začiatok a konce spájajú medzi rôznymi fázami, ktoré potom tvoria delta (Δ). Výsledkom je, že cez vinutia je hlavné napätie.
Prúd Ih do motora je hlavný prúd. Toto sa rozdelí medzi vinutia, aby sa dosiahol fázový prúd, Ih/√3 = If. Rovnaký motor sa môže pripojiť ako 690 V zapojenie do hviezdy alebo 400 V zapojenie do trojuholníka. V oboch prípadoch je napätie vo vinutiach 400 V.
690 V zapojenie do hviezdy má nižší prúd do motora ako 400 V zapojenie do trojuholníka. Vzťah medzi úrovňami prúdu je √3. V tomto prípade môže byť na štítku motora uvedené 690/400 V (ako príklad). Zapojenie do hviezdy je určené pre vyššie napätie. Zapojenie do trojuholníka je implicitne určené pre spodnú časť. Prúd, ktorý je tiež uvedený na typovom štítku, zobrazuje nižšiu hodnotu pre motor zapojený do hviezdy a vyššiu hodnotu pre motor zapojený do trojuholníka.
Krútiaci moment elektromotora je vyjadrením schopnosti otáčania rotora. Každý motor má maximálny krútiaci moment. Zaťaženie nad týmto krútiacim momentom znamená, že motor sa nemôže otáčať. Pri normálnom zaťažení motor pracuje výrazne pod svojím maximálnym krútiacim momentom, ale štartovacia sekvencia bude zahŕňať dodatočné zaťaženie. Charakteristiky motora sú zvyčajne zobrazené v krivke krútiaceho momentu.
Súvisiace články
Energy Recovery in Compressor Systems
30 júna, 2022
Discover how energy from waste heat is recovered in water-cooled or air-cooled compressed air systems. We will take a look at the recovery potential and the different methods of energy recovery.
Napájací kábel
5 septembra, 2022
Elektrina zohráva veľkú úlohu pri stlačení vzduchu. Zistite viac o elektrickom výkone a vzťahu medzi aktívnym, jalovým a zdanlivým výkonom.