theme wordpress
Uncategorizedاتوماسیون صنعتیاینورتربرق صنعتیسافت استارترموتور

چگونه گشتاور و سرعت موتور را به صورت دقیق تعیین کنیم؟

آنچه از گشتاور و سرعت موتور آموختم

فرکانس کاری کمتر از ۶ هرتز

انتخاب های اشتباه باعث میشود اجرا و کارکرد موتور در سرعت های بسیار پایین حاصل شود،
فرکانس پایین تر از ( کمتر از ۶ هرتز) و همچنین اجرا در سرعت بسیار بالا،

فرکانس های بسیار بالا ( به عنوان مثال بالاتر از ۹۰ هرتز) این فرکانس کاری در حال اجرا بیان گر انتخاب اشتباه و عدم محاسبه دقیق گشتاور و سرعت موتور است.

How to determine motor torque and speed requirements

سرعت سنکرون موتور با فرکانس خروجی اینورتر به طور مستقیم تغییر می کند.
بنابراین، برای به دست آوردن فرکانس مورد نیاز در دستیابی به سرعت مورد نظر برای یک کاربرد خاص، باید سرعت دلخواه بر روی سرعت نامی موتور تقسیم شود و سپس به فرکانس نامی آن ضرب گردد.

به عنوان مثال: ۴.۳۷۵=۵۰×۱۴۴۰÷۱۲۶

 

در مثال فوق ما زمانی که نیاز به ۱۲۶ دور در دقیقه در خروجی الکتروموتور داریم باید بدانیم که نیاز به فرکانس کاری ۴.۳۷۵ و این فرکانس خیلی پایین است.

اگر حداقل فرکانس و حداکثر فرکانس، نزدیک یا خارج از محدوده (زیر ۶ هرتز و تا سقف ۹۰ هرتز) ذکر شده در بالا باشد، باید قبل از هر کاری اطلاعات موتور رو مورد بررسی قرارداد و با تولید کننده موتور تماس گرفته شود.

اگر موتور تحمل کار در این محدوده را ندارد باید این وضعیت را بهبود ببخشید.

نمونه هایی از محدوده سرعت در جدول زیر بیان شده است. تمامی این موارد به عنوان نسبتی از سرعت پایه موتور به سرعت حدقل نشان داده شده است.

نمونه های محدوده سرعت گشتاور متغیر و ثابت:

(سرعت پایه=۲۵۰۰RPM)

نسبت محدوده سرعت% سرعت پایه موتورسرعت حداقل (RPM)
۲:۱۵۰۱۲۵۰
۴:۱۲۵۶۲۵
۱۰:۱۱۰۲۵۰
۲۰:۱۵۱۲۵
۱۰۰:۱۱۲۵

برنامه های کاربردی اسب بخار ثابت، محدوده سرعتی دارند که در آن سرعت پایه پایین ترین سرعت است.

نمونه هایی از محدوده سرعت اسب بخار ثابت

(سرعت پایه=۲۵۰۰RPM)

نسبت محدوده سرعت% سرعت پایه موتورحداقل سرعت (RPM)
۱.۵:۱۱۵۰۳۷۵۰
۲:۱۲۰۰۵۰۰۰
۳:۱۳۰۰۷۵۰۰

توجه: تمامی نمونه هایی که برای محدوده سرعت بیان شده است تنها برای مقاصد تصویری است. هیچ موتوری نمی تواند در این محدوده سرعت کار کند.

گشتاور و سرعت موتور (Breakaway Torque):

گشتاور و سرعت موتور (Breakaway Torque)
گشتاور و سرعت موتور (Breakaway Torque)

برای اینکه موتور بتواند باری را آغاز کند و شروع به حرکت کند باید گشتاور گریز کافی داشته باشد.

speed requirements

این گزینه مربوط به روتور قفل شده موتور یا گشتاور آغازین برای شروع کار نیست.

گشتاور گریز

گشتاور گریز توسط موتور محدود می شود و جریان در دسترسی است که از سیستم کنترل به دست می اید.
این گزینه را می توان با تنظیم جریان راه اندازی توسط کنترلر راه اندازی یدست اورد.

اگر گشتاور استاتیک مورد نیاز برای آغاز بار از ۱۴۰ درصد گشتاور بار کامل موتور بالاتر باشد، سیستم کنترل متناسب و موتوری با گشتاور کافی ممکن است نیاز باشد.

روش های متعددی برای دستیابی به گشتاور مورد نیاز وجود دارد.
این روش ها بر اساس توانایی اجزای به کار رفته مورد استفاده قرار می گیرند. این تکنیک ها باید بر اساس دستورالعمل های تولید کننده موتور استفاده شوند تا پیکربندی بهینه ای حاصل گردد.

تعیین راندمان و بار موتور الکتریکی

DETERMINING ELECTRIC MOTOR LOAD AND EFFICIENCY

به‌احتمال ‌زیاد عملکرد موتور شما بخش بزرگی از صورتحساب برق شما را شامل می‌شود.

روش و فرمول محاسبه جریان الکتروموتور یا همان موتور الکتریکی از روی توان یا همان کیلووات

I(A) = ۱۰۰۰ × P(kW) / √۳ × PF × VL-L-V

اغلب اوقات موتورها برای باری که برای آن بکار گرفته‌شده‌اند، ناجور، نا هماهنگ و بزرگ‌تر از اندازه هستند و یا چندین بار باز پیچی شده‌اند.

برای مقایسه هزینه‌های عملیاتی یک موتور استاندارد موجود با تعویض آن با یک موتور دارای اندازه و راندمان مناسب ، شما باید ساعات کارکرد، مقادیر بهبود راندمان و بار را تعیین کنید.

Part-load (نیم بار)

Part-load (نیم بار) اصطلاحی است که برای توضیح بار واقعی بکار گرفته‌شده توسط موتور در مقایسه با قابلیت بار کامل نامی موتور مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نیم بارهای موتور ممکن است از طریق استفاده از توان ورودی، آمپراژ و اندازه‌گیری‌ های سرعت برآورد شوند.

در ادامه به‌ اختصار در مورد چندین تکنیک برآورد بار و محاسبه بار بحث می‌کنیم.

رابطه بین آمپر مصرفی و گشتاور خروجی موتور سه فاز:

این سؤال در عین سادگی سؤال سختی است اگر سرچ کنید می‌بینید که پاسخ درستی به این سؤال حتی در منابع خارجی هم پیدا نمی‌کنید،

نمونه چالشی که همیشه در این رابطه مطرح می‌شود:

چرا یک موتور ۱۵ کیلووات ۷۵۰ دور جریان بالاتری از یک موتور ۱۵ کیلووات ۳۰۰۰ دور دارد؟
وقتی این سؤال رو از بسیاری از اساتید می‌پرسید باکمال تعجب میان نه فرقی نمی‌کند شما اشتباه می‌کنید …
ولی وقتی به‌حسب تجربه سر ۱۰۰ یا حتی ۱۰۰۰ تا موتور با دور های مختلف رفته باشید متوجه میشید که فرق می‌کند و جالب‌تر اینکه حتی نمی‌شد برای این عدد نسبت خاصی هم درآورد…

نکته:

بیاییم محاسبه کنیم گشتاور ۴ موتور ۱۵ کیلووات با ۴ دور متفاوت رو باهم
موتور ۱۵ کیلووات ۳۰۰۰ دور: ۱۵kw×۹۵۵۰÷۳۰۰۰rpm=47.75 nm
موتور ۱۵ کیلووات ۱۵۰۰ دور: ۱۵kw×۹۵۵۰÷۱۵۰۰rpm=95.5 nm
موتور ۱۵ کیلووات ۹۰۰ دور: ۱۵kw×۹۵۵۰÷۹۰۰rpm=159.16 nm
موتور ۱۵ کیلووات ۷۵۰ دور: ۱۵kw×۹۵۵۰÷۷۵۰rpm=191 nm

همونطور که مشاهده می‌کنید موتور ۱۵ کیلووات ۷۵۰ دور نیوتن متر و گشتاور تولیدیش ۴ برابر بیشتر از یک موتور ۳۰۰۰ دور است و در کمال تعجب شاید ۱۰ درصد جریان بیشتری مصرف کند و دلیل این نکته این است که شما دور را فدای گشتاور و گشتاور را فدای دور می‌کنید یعنی اگر بخواهید گشتاور بالا و همچنین دور بالا را هم‌زمان داشته باشید حتماً باید از موتوری با کیلووات یا توان بیشتری استفاده کنید.

در پروژه‌هایی دیده‌شده که مشتری بیان می‌کند من یک موتور ۴ کیلووات ۱۴۵۰ دور داشتم و چون می‌خواستم دور ماشین رو به سطح بالاتری ببرم او مدم موتور ۳۰۰۰ دور ۷.۵ کیلووات خریداری کردم سؤال میشه حالا چرا ۷.۵ کیلووات خریدی میگن چون می‌دانستم موتور ۳۰۰۰ درو گشتاور کمتری اعمال می‌کند ،ولی درنهایت موتور ۷.۵ کیلووات ۳۰۰۰ دور نمیتونه ماشین رو راه‌اندازی کنه و ماشین ساز با تعجب می‌پرسد موتور قبلی ۴ کیلووات بوده چرا این موتور با ۲ رنج توان بیشتر نمیتونه راه‌اندازی کنه سیستم رو …

و در جواب :ماشین ساز محترم می‌دانسته که وقتی دور الکتروموتور می‌ره بالا گشتاور تولیدی موتور کاسته میشه ولی متأسفانه از محاسبه استفاده نکردن، حالا در محاسبه زیر میتونید گشتاور این دو موتور ببینید:

موتور ۴ کیلووات ۱۴۵۰ دور: ۴kw×۹۵۵۰÷۱۴۵۰rpm=26.34 nm
موتور ۷.۵ کیلووات ۳۰۰۰ دور: ۷.۵kw×۹۵۵۰÷۳۰۰۰rpm=23.87 nm

می‌بینید که با توجه به افزایش ۲ رنج قدرت موتور ولی بازهم گشتاور تولیدی هنوز به سطح موتور ۴ کیلووات نرسیده.

دلایل تعیین بار موتور

Reasons to Determine Motor Loading

بیشتر موتورهای الکتریکی برای راه‌اندازی در ۵۰% تا ۱۰۰% از بار نامی طراحی شده‌اند.

حداکثر راندمان به‌طور معمول نزدیک به ۷۵% از بار نامی است.

بنابراین،یک موتور ۱۰ اسب بخار (hp) دارای طیف بار قابل ‌قبول ۵ تا ۱۰ hp می‌باشد؛ اوج راندمان در ۷.۵ hp است.

راندمان موتور در کمتر از حدود ۵۰% بار به‌تدریج کاهش پیدا می‌کند.

به‌هرحال، بازه و طیف یک راندمان خوب در هر یک از موتورها متغیر است و همان‌طور که در شکل ۱ نشان داده‌شده، تمایل به گسترش در طیف گسترده‌تری دارد.

یک موتور درزمانی که در طیفی قرار دارد که راندمان آن با کاهش بار به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد، تحت بار در نظر گرفته می‌شود.

شکل 1: راندمان نیم بار موتور ( به‌عنوان تابعی از % راندمان بار کامل)
شکل ۱: راندمان نیم بار موتور ( به‌عنوان تابعی از % راندمان بار کامل)

شکل ۱: راندمان نیم بار موتور ( به‌عنوان تابعی از % راندمان بار کامل)

شکل 2: ضریب توان موتور ( به‌عنوان تابعی از % آمپراژ بار کامل)
شکل ۲: ضریب توان موتور ( به‌عنوان تابعی از % آمپراژ بار کامل)

شکل ۲: ضریب توان موتور ( به‌عنوان تابعی از % آمپراژ بار کامل)

موتورهای آورلود شده

موتورهای آورلود شده می‌توانند بیش‌ازحد گرم شوند و راندمان خود را از دست بدهند.

بسیاری از موتورها با یک عامل سرویس طراحی شده‌اند که موجب آورلود گاه‌ به‌ گاه آن‌ها می‌شود.

عامل سرویس یا فاکتور خدمات (service factor) یک عامل افزایش‌دهنده است که نشان می‌دهد یک موتور چطور می‌تواند تحت شرایط محیطی ایدئال آورلود شود.

به‌عنوان‌ مثال، یک موتور ۱۰-hp با عامل سرویس ۱.۱۵ می‌تواند در یک دوره کوتاه زمانی بدون متحمل شدن صدمات قابل‌توجه، با بار ۱۱.۵-hp بکار رود.

اگرچه بسیاری از موتورها دارای عامل سرویس ۱.۱۵ هستند، اما راه‌اندازی موتور به‌طور مداوم بالای بار نامی موجب کاهش راندمان و عمر موتور می‌شود.

هرگز در حالت آورلود درزمانی که ولتاژ پایین‌تر از ولتاژ اسمی است، یا زمانی که پروسه خنک‌ شدن موتور با ارتفاع بیش از حد از سطح دریا، دمای بالای محیط، یا سطوح کثیف موتور مختل شده، موتور را به کار نیندازید.

دوره‌های کاری طولانی زیر ۵۰%

اگر از تجهیزاتی استفاده می‌کنید که موتورهای آن‌ها برای دوره‌های طولانی زیر ۵۰% بارکار می‌کنند، ایجاد تغییرات را در نظر بگیرید.

گاهی اوقات موتورها بیش‌ از اندازه بزرگ هستند زیرا باید شرایط اوج را مانند زمانی که سیستم پمپاژ باید گاهی اوقات تقاضاهای بالا را برآورده کند، در خود جای دهند.

گزینه‌های موجود برای مطابقت با بارهای متغیر شامل موتورهای دو سرعتِ، درایوهایسرعت قابل تنظیم (اینورتر)، و استراتژی‌های مدیریت بار هستند که بارها را در طیف قابل‌قبولی حفظ می‌کنند.

مشخص کردن بارگیری درست موتورها از لحاظ گشتاور و سرعت موتور

مشخص کردن بارگیری درست موتورها، شمارا قادر می‌سازد تا تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد زمان تعویض موتور و انتخاب یک جایگزین برای آن داشته باشید.

اندازه‌گیری بارهای موتور درزمانی که از تکنیک‌های بحث شده در این مقاله استفاده کنید، نسبتاً آسان و سریع است.

شما باید بار موتور و آنالیز راندمان را برای همه موتورهای اصلی در حال کار به‌عنوان بخشی از برنامه تعمیرات و نگهداری پیشگیرانه و حفاظت از انرژی اجرا کنید.

از جداول و عکس ها و گراف های داده شده در این مقاله ،” پلاک اسم موتور و فرم داده‌های آزمون عملی” برای ثبت داده‌های پلاک اسم موتور و اندازه‌گیری‌ های میدانی استفاده کنید.

همه موتورهایی که بالای ۱۰۰۰ ساعت در هرسال کار می‌کنند را موردبررسی دقیق قرار دهید.

با استفاده از نتایج آنالیز، موتورها را به دسته‌های زیر تقسیم کنید:

 

  • موتورهایی که تحت بار هستند و دارای اندازه بزرگ و قابل‌توجهی می‌باشند:
    در فرصت بعدی مانند زمان برنامه‌ریزی‌شده برای خاموشی دستگاه، آن‌ها را با مدل‌های کارآمدتر و اندازه مناسب‌تر تعویض کنید.
  • موتورهایی که تحت بار هستند و تا حدودی بزرگ‌تر از اندازه می‌باشند:
    درزمانی که خراب می‌شوند، آن‌ها را با مدل‌های کارآمدتر و اندازه مناسب‌تر تعویض کنید.

موتور دارای مصرف بهینه انرژی

موتورهایی که دارای اندازه متناسب اما راندمان استانداردی هستند:
درزمانی که خراب می‌شوند آن‌ها را با مدل‌های دارای مصرف بهینه انرژی تعویض کنید.

مقرون‌به‌صرفه بودن خرید یک موتور دارای مصرف بهینه انرژی، به ساعاتی که موتور مورداستفاده قرار می‌گیرد،

هزینه برق، و نرخ افزوده قیمت خرید یک موتور دارای مصرف بهینه انرژی بستگی دارد.

در ادامه فرمی خدمتتان ارایه میدهیم که میتوانید با آن : “فرم محاسبه صرفه‌جویی در انرژی موتور،”

برای تعیین مقرون‌به‌صرفه بودن گزینه‌های تعویض موتور استفاده کنید.

 

منتظر بخش دوم این مقاله باشید….

گشتاور و سرعت موتور و سخن آخر

بهترین پیشنهاد انتخاب الکترو موتوری در بازه مناسب گشتاور و سرعت موتور است

تا نیاز نباشد تجهیزات راه اندازی قوی خریداری شود برای بدست اوردن توان بالا در سرعت پایین.

اگر الکتروموتور شما در فرکانس زیر ۲۵ هرتز به صورت دائمی کار میکند حتما از فن اکسترنال استفاده شود،

در فرکانس های زیر ۲۵ پروانه موتور قادر به خنک کردن الکتروموتور نیست.

برچسب ها
نمایش بیشتر

سعید افشاری

علاقه شدید اینجانب به طراحی سایت باعث شد شروع به راه اندازی چندسایت نمایم. بعد از دوره لیسانس مشغول به کار در قسمت برق کارخانه فولاد سهند زنجان که افتخار همکاری با مهندسان و تکنسین هایی از کشور چین را داشتم سپس در کارخانه معظم کاغذسازی زنجان مشغول بکار شدم و با مدرنترین تجهیزات برق و ابزاردقیق آشناشدم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن