logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

O ile mozemy zwiekszyć obroty silnika 3f na falowniku?

Elektron33 08 Sty 2008 20:00 13779 24
REKLAMA
  • #1 4672599
    Elektron33
    Poziom 2  
    Witam panów.
    W ostatniej aplikacji jaką mialem okazję badać mamy do czynienia z nastepujacymi elementami:
    Wentylator wyciagowy potrzebuje wedłóg specyfikacji dostarczenia mocy 80kW na wale silnika który bezposrednio obraca łopatami wentylatora.
    Dobrany silnik charakteryzuje się moca znamionową 90kW i obrotami 985 obr/min (zasilanie D 400V). Zadaniem falownika jest umozliwienie regulacji obrotów nawet powyżej znamionowej. Niestety prąd pobierany z falownika ze 160 dochodzi do 177 amper juz przy 1080 obr/min i falownik wyrzuca przeciążenie.
    Na tej instalacji nie można pozwolić sobie na doświadczenia dlatego jeżeli ktoś miał doświadczenia z "podkręcaniem" silników za pomocą falownika, prosiłbym o przedyskutowanie problemów: jakiego wzrostu prądu możnaby sie spodziewać przy większych zmianach częstotliwosci napiecia z falownika i dla różnych obciążeń oraz jak mocno można "podgonić" silnik o podobnej mocy pomijając obciążenie?
  • REKLAMA
  • #2 4672724
    arek.m
    Poziom 22  
    Witam
    Falownik reaguje poprawnie, silnik jest przeciążony. Nic nie piszesz co mówi specyfikacja o obrotach silnika. W wentylatorach i w pompach jest tak że obciążenie silnika rośnie wraz ze wzrostem obrotów. Być może że wentylator jes zaprojektowany do 900 obrotów/min.
  • #3 4672740
    HeSz
    Specjalista elektryk
    Witam.
    Teoretycznie silniki są przystosowane do pracy przy częstotliwości 60 Hz ( ze względu na ewentualny eksport np do USA). Trzeba jednak pamiętać, że pobór mocy zmienia z trzecią potęgą obrotów ( obniżenie obrotów o 15% to ok ½zapotrzebowania mocy. W twoim przypadku przy obrotach 1080/min zapotrzebowanie mocy będzie wynosiło ok 105 kW. I to może być powód działania zabezpieczeń falownika
    Pozdrawiam
  • #4 4672755
    alpher
    Poziom 14  
    arek.m napisał:
    W wentylatorach i w pompach jest tak że obciążenie silnia rośnie wraz ze wzrostem obrotów. Być może że wentylator jes zaprojektowany do 900 obrotów.


    W wentylatorach i pompach oobciążenie silnia rośnie z kwadratem obrotow!.
    Nic tu nie wymyslisz, musial byc uzyc dwukrotnie mocniejszego silnika aby zwiekszyc obroty o ~50%.
  • #5 4672803
    HeSz
    Specjalista elektryk
    alpher napisał
    W wentylatorach i pompach oobciążenie silnia rośnie z kwadratem obrotow!.
    Nieprawda!!!
    Rośnie z trzecią potęgą obrotów patrz np "Mały poradnik inżyniera mechanika"
  • #6 4672847
    Elektron33
    Poziom 2  
    A co by było bez obciążenia lub z obciążeniem na poziomie 50% mocy silnika, czy prąd wzrośnie proporcjonalnie do obrotów czy sama konstrukcja silnika nie powoduje ograniczenia obrotów maksymalnych?
  • #7 4673162
    HeSz
    Specjalista elektryk
    Wzrost poboru mocy dotyczy silnika obciążonego. Silnik na luzie też będzie pobierał nieco większą moc, ale ten wzrost będzie proporcjonalny do wzrostu obrotów ( 1 potęga). Wynika to jedynie z oporów ruchu samego silnika ( tarcie w łożyskach, bezwładność wirnika),
    Pozdrawiam

    Dodano po 1 [minuty]:

    Oczywiście w pierwzym zdaniu miałem na myśli wzrost z wyższymi potęgami obrotów
  • REKLAMA
  • #8 4674301
    krzychol66
    Poziom 25  
    HeSz napisał:
    alpher napisał
    W wentylatorach i pompach oobciążenie silnia rośnie z kwadratem obrotow!.
    Nieprawda!!!
    Rośnie z trzecią potęgą obrotów patrz np "Mały poradnik inżyniera mechanika"

    Zależy od tego, co jest rozumiane przez "obciążenie".
    Jeżeli moment na wale, to rośnie on z kwadratem obrotów.
    Moc mechaniczna (moment*obroty) rośnie oczywiście z sześcianem obrotów.
    Rozróżnienie o tyle istotne, że wraz ze wzrostem obrotów można podbijać napięcie zasilające silnik (charakterystyka U/f silnika) i w ten sposób dość bezpiecznie zwiększać moc silnika nawet znacznie powyżej mocy znamionowej. Barierą jest wytrzymałość izolacji na przebicie (na ogół znaczna) i wytrzymałość łożysk.
    Wzrost momentu natomiast powoduje bezpośrednio wzrost poboru prądu (nie ma przed tym ucieczki) i przeciążenie cieplne silnika.
    W praktyce bywa, że silnik łączy się w trójkąt zamiast w gwiazdę i tak połączony zasila się z falownika. W parametrach falownika ustawia się wtedy częstotliwość znamionową silnika 50Hz*√(3) = 87 Hz i napięcie znamionowe takie, jak przy połączeniu w gwiazdę. Wtedy pobór prądu będzie mniej - więcej proporcjonalny do momentu, a nie mocy silnika.

    Dodano po 31 [minuty]:

    HeSz napisał:
    Wzrost poboru mocy dotyczy silnika obciążonego. Silnik na luzie też będzie pobierał nieco większą moc, ale ten wzrost będzie proporcjonalny do wzrostu obrotów ( 1 potęga). Wynika to jedynie z oporów ruchu samego silnika ( tarcie w łożyskach, bezwładność wirnika),

    Niezupełnie. Typowy silnik indukcyjny klatkowy ma na wale wentylator, który w warunkach znamionowych jest odpowiedzialny za połowę strat biegu jałowego. Wentylator - jak to wentylator - ma charakterystykę opisaną powyżej. Po zsumowaniu z innymi stratami nie będzie to oczywiście 3 potęga, ale 1 potęga też nie.
    Pozdrawiam
  • #9 4674438
    HeSz
    Specjalista elektryk
    Wyraziłem się nieprecyzyjnie. Zgodnie z cytowanym przeze mnie źródłem, wymagana moc na wale wentylatora jest proporcjonalna do trzeciej potęgi obrotów tego wentylatora.
  • #10 4679471
    robebi78
    Poziom 13  
    Witam
    Duzo zalezy od tego jakiego typu jest sterowanie w falowniku: wektorowe, stolomomentowe czy PWM pozatym do standardowych silnikow stosuje sie zasade ze U/f=costans. Zbyt duze zmiany czestotliwosci spowoduja spalenie silnika. Chodzi nie tylko o moment obciazenia (ksztalt ch-ki obciazenia)zmienia sie rowniez ksztalt pradu, powstaja dodatkowe straty w zelazie. Dosc bezpiecznym zakres regulacji czestotliwosci to 35-55Hz max. 60 Hz. Pozatym pamietac nalezy ze przeciazalnosc przetwornic czestotliwosci to max. 160% nalezy rowniez to miec na uwadze dobierajac urzadzenie.
    pozdrawiam
  • #11 4679998
    kizior69
    Poziom 11  
    czy instalacja wyciągowa jest podłączona, wbrew pozorom jeśli jest źle wyregulowana, niema oporów dla przepływu powietrza silnik ma największe obciążenie.
  • REKLAMA
  • #12 4680116
    robebi78
    Poziom 13  
    Nie mozna zasilic silnika o czestotliwosci znamionowej 50Hz czestotliwoscia znacznie przekraczajaca znamionowa. Wraz ze wzrostem czestotliwosci maleje moment na wale np wzrost f o 5% spowoduje spadek Te o ok 10% bez wzgledu na charakter obciazenia. Wzrost obrotow to wzrost czestotliwosci zgodnie z zaleznoscia n=(60*f)/p dla silnikow indukcyjnych. Zadzialalo zabezpieczenie przetwornicy poniewaz wzrosly obroty, wzrosla czestotliwosc zmalal moment elektromagnetyczny silnik zaczol pobierac wiekszy prad a co za tym idzie wzrosla moc pobierana przez silnik ponad wartosc nastawiona w parametrach przetwornicy. Potrzebujesz wiekszych obrotow wentylatora musisz zastosowac silnik o wiekszych obrotach znamionowych np. 1450 obr./min lub zastosowac przekladnie mechaniczna zwiekszajaca obroty. Potrzebujesz regulacji w szerokim zakresie musisz zainstalowac silnik o budowie specjalnej. Silniki w wykonaniu standardowym daja sie regulowac w zakresie 35-55 Hz. Przekroczenie tych wartosci z reguly konczy sie spaleniem silnika.
  • #13 4680507
    transoptor
    Poziom 15  
    Jak chcesz podbijać obroty to pamiętaj że nic nie ma za darmo .Ale lepszym rozwiązaniem jest na falowniku zjechać na mniejsze częstotliwości a zastosować przekładnię zwiększającą obroty i jaki będzie stosunek przekładni to taki zakres będzie zmiany obrotów. Ale masz silnik o dużej mocy więc lepiej nie ryzykuj bo narobisz sobie roboty a może i kłopotów.Pozdrawiam
  • #14 4681739
    krzychol66
    Poziom 25  
    robebi78 napisał:
    Chodzi nie tylko o moment obciazenia (ksztalt ch-ki obciazenia)zmienia sie rowniez ksztalt pradu,
    Dlaczego, skoro U/f=const i blachy nie wchodzą w nasycenie?
    Cytat:

    powstaja dodatkowe straty w zelazie.
    Zgoda, ale największe straty powoduje samo zasilenie silnika przez falownik i podanie częstotliwości nośnej na blachy silnika. Zwiększone straty w żelazie można nieco skompensować, obniżając o kilka % Un w nastawach falownika.
    Cytat:

    Dosc bezpiecznym zakres regulacji czestotliwosci to 35-55Hz max. 60 Hz.
    Da się i więcej, ale raczej dorywczo i nie należy się spodziewać momentu znamionowego na wale. Niektóre silniki mają fabrycznie zamontowane czujniki temperatury uzwojeń - wtedy nie trzeba się bać spalenia.
    Regulację standardowych silników do 87 Hz wykorzystuje się w niektórych posuwach i urządzeniach transportowych, gdzie jest konieczny duży zakres regulacji prędkości. Korzystniej jest ustawić Vmax na 87 Hz, niż Vmin na 5 Hz...
  • #15 4683332
    robebi78
    Poziom 13  
    Obnizajac Un zmniejszamy takze Tn . Zeby silnik sie nie spalil musi byc przewymiarowany w stosunku do maszyny roboczej.

    Praca silnika o fn=50Hz przy f=87Hz moze byc tylko przerywna. Musi miec czas zeby ostygnac. Nalezy rowniez liczyc sie z zasda 8 stopni tzn. kazdy wzrost temperatury uzwojen o 8 stopni powyzej max temperatury zastosowanej izolacji powoduje skrocenie jej zywotnosci o polowe. Poza tym przetwornice o sterowaniu skalarnym daza do utrzymania stalego stosunku U/f zwiekszajac f zwieksza sie i U co moze skutkowac przebiciem izolacji uzwojen silnika.

    Co do odksztalcenia pradu i sem to trzeba by wychodzic z rownan silnika i wykazywac zaleznosci pomiedzy poszczegolnymi parametrami. Zagadnienie bardzo teoretyczne. Ja poprostu przyjalem to do wiadomsci za fachowa literatura. Zasada dzialania silnika tak jak i transformatora oparta jest o zasade indukcji elektromagnetycznej. Skoro transformatora nie mozna zasilic napieciem stalym (ew.bardzowolnozmiennym) to i silnika rowniez. Caly czas mowimy o standardowym silniku indukcyjnym klatkowym.
  • #16 4683863
    HeSz
    Specjalista elektryk
    Panowie popatrzcie w katalogi np Celmy( obecnie Canoni). Zasilanie napięciem o częstotliwości większej niż 60 Hz wymaga uzgodnienia wykonania z producentem. Chodzi o odpowiednie łożyska i wyważenie wirnika dla wyższych obrotów.
    Pozdrawiam
  • #17 4692894
    marcino2000
    Poziom 24  
    Teoretycznie falowniki kręcą od 0-200Hz, w niektórych przypadkach nawet do 800Hz (w Lenze Servo o ile dobrze pamiętam). I teoretycznie silnik śmiało można by wkręcić na takie obroty, jednak jak zwykle wszystko psuje się mechaniczne, tak więc nic z tego. Silnik jest dostosowany do tego żeby maksymalnie pracować nawet do 130% obrotów znamionowych. Jesli napęd go nie puszcza to należy grzebnąć w parametrach. Chociaż zalecana by była zmiana silnika na dostosowany do potrzeb użytkownika.
  • #18 4692972
    krzychol66
    Poziom 25  
    marcino2000 napisał:
    Teoretycznie falowniki kręcą od 0- 200hz , w niektórych przypadkach nawet do 800Hz(w lenze servo o ile dobrze pamiętam). I teoretycznie silnik smialo mozna by wkrecic na takie obroty,
    Se neda, Pane Havranek. Teoretycznie przy ok. 110 Hz wentylator silnika pożre 100% Pn, praktycznie pewnie wcześniej połamie sobie skrzydełka ;)
  • REKLAMA
  • #19 4693119
    pgoral
    Poziom 26  
    krzychol66 napisał:
    Se neda, Pane Havranek. Teoretycznie przy ok. 110 Hz wentylator silnika pożre 100% Pn, praktycznie pewnie wcześniej połamie sobie skrzydełka ;)


    A jak by spiłować łopatki? :D


    Tak serio się pytając to co by się dalej działo? Zakładając, że nam uzwojenie wytrzyma i łopatki będą krótsze, łożyska nie odpadną a silnik jest wyważony?

    Tak pytam z czystej ciekawości - jakie są kolejne problemy.
  • #20 4694179
    marcino2000
    Poziom 24  
    to wtedy byly by to idealne warunki, normalnie nie mozliwe do uzyskania
  • #21 4694940
    krzychol66
    Poziom 25  
    pgoral napisał:

    Tak pytam z czystej ciekawości - jakie są kolejne problemy.

    Wytrzymałość wirnika na rozerwanie (na początek pręty klatki mogą mu wypaść).
    Wydaje mi się, że większość wirników w silnikach małej mocy powinna wytrzymać > 3000 rpm nawet, jeżeli silnik ma nominalnie dużo mniejszą prędkość (nie wierzę, aby w obrębie tej samej wielkości mechanicznej wykonywano wirniki o różnej wytrzymałości - taniej jest wydłużyć serię, niż różnicować asortyment). Ale pewności nie mam.

    Wytrzymałość łożysk.

    Straty w żelazie (prądy wirowe).

    Coś jeszcze?
  • #22 4750595
    ADACHO
    Poziom 15  
    krzychol66 napisał:
    pgoral napisał:

    Tak pytam z czystej ciekawości - jakie są kolejne problemy.

    Wytrzymałość wirnika na rozerwanie (na początek pręty klatki mogą mu wypaść).
    Wydaje mi się, że większość wirników w silnikach małej mocy powinna wytrzymać > 3000 rpm nawet, jeżeli silnik ma nominalnie dużo mniejszą prędkość (nie wierzę, aby w obrębie tej samej wielkości mechanicznej wykonywano wirniki o różnej wytrzymałości - taniej jest wydłużyć serię, niż różnicować asortyment). Ale pewności nie mam.

    Wytrzymałość łożysk.

    Straty w żelazie (prądy wirowe).

    Coś jeszcze?


    Nie wdając sie w wyliczenia i teorię szanownych kolegów. mogę jako praktyk potwierdzić słowa przedmówcy. W mojej fimie krecimy małe silniki takie do 1kW do ok 100Hz. Wszystkie żyją , a pracują już ładnych parę latek ;)Sprzęgniete z motoreduktoami napedzają mi.transportery Pozdrawiam.
  • #23 4758039
    slawomir_z
    Poziom 12  
    Przykładowo jeśli silnik ma 80kW/3x400V i zasilimy go z falownika nie uzyskamy większej mocy z niego niż 80kW, możemy jedynie zwiększyć obroty, ale spadnie moment.
    Można jak pisał kolega połączyć w trójkąt (uzwojenie 3x230V), wtedy z tego silnika uzyskujemy moc 1,73 *80kW = 138,4kW (87Hz), oczywiście taką moc posiadać falownik.
    Można ten silnik przewinąć na 3x133V (150Hz) wtedy moc wzrośnie 3 razy, obroty 3 razy, moment pozostanie bez zmian, czyli silnik ma 240kW, bez ryzyka zniszczenia uzwojeń, ale mechanika może już nie wytrzymać.

    Pozd. Sławek
  • #24 4791234
    ljmp
    Poziom 14  
    Więc z mojego doświadczenia wynika, że nie ma żadnego problemu ze zwiększeniem obrotów silnika nawet 3-krotnie czyli częstotliwość 150Hz. Żadne tam bzdury, że wentylator na osi będzie pobierał większe obciążenie itp. Mechanicznie też wytrzymują, przynajmniej małej mocy, nie wiem jak takie duże. Ale skoro falownik steruje zgodnie z zależnością, że moment silnika jest proporcjonalny do ilorazu U/f oraz U/f=const, to powyżej 50Hz zależnośc ta jest już nie spełniona dlatego, że falownik nie wytworzy na wyjściu napięcia wyższego niż jego zasilające, zatem zwiększając częstotliwość powyżej znamionowej trzeba się liczyć z tym, że silnik "słabnie". Żeby obsłużyć to samo obciążenie liniowe (narazie mowa o obciążeniu liniowym a nie pompie) przy częstotliwości wyższej niż znamionowa to trzeba przewymiarować silnik. Inczej sprawa ma się przy sterowaniu pompami. Jak napisał kolega wyżej, wentylator ma taką specyficzną zależność, że przy zwiększaniu obrotów prąd nie rośnie proporcjonalnie lecz do drugiej potęgi (tzn charakterystyka kwadratowa). Także jeżeli zwiększasz częstotliwośc powyżej znamionowej, to po pierwsze musisz się liczyć z tym że sam silnik słabnie, a po drugie, że rośnie obciążenie na wentylatorze. Generalnie jest możliwa regulacja powyżej znamionowej ale w przypadku wentylatorów jest to nieopłacalne ze względu na przewymiarowanie silnika, lepiej zmienić całą konstrukcję wentylatora. W twoim przypadku powinno być tak, że wentylator powinien być o większej wydajności niż potrzebujesz a regulacja powinna odbywać się od 50Hz w dół.
REKLAMA