Průvodce stejnosměrným elektromotorem: Výběr, specifikace a rozhodnutí o dodatečné montáži

A 400 kW stejnosměrný elektromotor na mokré části papírenského stroje udržuje rychlost v rozmezí 0,1 % v rozsahu 20:1, protože napětí kotvy nastavuje rychlost, zatímco budicí proud nastavuje krouticí moment. Toto rozdělení je důvodem, proč jsou stejnosměrné stroje stále objednávány pro převíječky, kladkostroje, extrudéry a obracecí stolice, i když střídavé pohony s proměnnou frekvencí vyhrávají téměř každý projekt na zelené louce. Úzká otázka, s níž se většina závodů potýká, je jiná: je stejnosměrný motor stále tou správnou odpovědí pro jeden konkrétní poháněný stroj a co patří do specifikace, aby mohl běžet dalších patnáct let?

Na tomto konci trhu dominuje clo na dodatečné vybavení. Když byly rám, spojka, převodovka a základ dimenzovány kolem stejnosměrného stroje, výměna střídavého motoru a pohonu obvykle znamená přepracování mechanického rozhraní, přesměrování kabelových žlabů a opětovné ověření točivého modelu na procesu, který si nemůže dovolit dlouhý výpadek. Zachování stávajícího motoru a výměna měniče, napájecího zdroje a zpětnovazebního zařízení je často kratší cesta zpět do výroby.

Zbytek této příručky se zabývá tím, co je stejnosměrný motor, kde stále překonává střídavý pohon, která čísla rozhodují o specifikaci, jak tyto stroje selhávají a jak je koupit, aniž byste zdědili problémy jiného závodu.

Co je vlastně stejnosměrný elektromotor

Stejnosměrný elektromotor je rotační stroj, který přeměňuje stejnosměrnou elektrickou energii na mechanický točivý moment tím, že přivádí proud přes komutátor a kartáčovou sadu do vinutí kotvy, zatímco samostatně dodávané budicí vinutí vytváří magnetický tok. Točivý moment je úměrný proudu kotvy násobenému tokem pole; rychlost stoupá s napětím kotvy a klesá s rostoucím tokem pole. Protože tyto dvě proměnné pocházejí z nezávislých zdrojů energie, stroj poskytuje jmenovitý točivý moment v klidu a udržuje nastavenou rychlost bez modelu rotoru.

Pět sestav nese vše, na čem v provozu záleží:

• Rámové a polní póly, které přenášejí hlavní tok a u větších rámů kompenzační vinutí, které ruší reakci kotvy pod čelem pólu.
• Mezipóly zapojené do série s kotvou, které obracejí proud v cívce, když prochází kartáčem, a udržují komutaci bez jiskření.
• Laminovaná kotva, jejíž vinutí přeměňuje proud na krouticí moment.
• Převodovka komutátoru a kartáče, jediné díly, které se při běžném provozu opotřebovávají.
• Chladicí okruh, běžně IC06 samostatně větraný nebo IC17 vzduch-vzduch u velkých rámů a IC411 u menších.

Samostatně buzené stroje potřebují pevné napájení pole: budicí proud, který poklesne během poklesu napětí v zařízení, mění tok, mění rychlost a může během několika cyklů tlačit okraj kartáče k jiskření. Statický budicí hardware, který udržuje stabilní proud pole při kolísání napájení, je to, co udržuje komutaci a stabilitu rychlosti předvídatelnou po dlouhou životnost.

Vlastní a standardní budicí skříně pro řízení motoru Přizpůsobitelné budicí skříně regulují budicí proud pro udržení stabilního toku, rychlosti a komutace pro samostatně buzené motorové systémy. Zobrazit produkt →

Kde stejnosměrný elektromotor stále poráží střídavý pohon

Stejnosměrný motor je lepší volbou ve čtyřech specifických situacích: je vyžadován plný kroutící moment při nulových otáčkách, rozsah konstantního krouticího momentu je širší než 10:1, stávající mechanické rozhraní musí být zachováno až po drážku pro pero hřídele nebo zatížení vyžaduje velmi vysoký vypínací moment bez převodovky. Mimo tyto případy je indukční motor s vektorově řízeným pohonem levnější na nákup, levnější na údržbu a efektivnější provoz.

V dílně se povinnosti DC, které přežijí, řídí předvídatelným vzorem:

Žádná z těchto povinností není zvolena pro efektivitu. Jsou vybrány proto, že poháněný stroj, procesní okno nebo rozpočet na výpadky neposkytují levnější způsob, jak udržet stejný výkon.

Čísla, která rozhodují o specifikaci stejnosměrného motoru

O většině specifikací stejnosměrného motoru rozhoduje pět hodnot: napětí kotvy, napětí pole, základní rychlost, maximální rychlost a požadovaný točivý moment při nulových otáčkách. Chlazení, třída izolace, jmenovitý kryt a typ zpětné vazby, to vše vyplývá z pracovního cyklu a prostředí kolem stroje.

Napětí kotvy je normálně pevně stanoveno převodníkem, který bude napájet motor, takže je to první omezení, které se má potvrdit, spíše než poslední. Na zvlnění záleží stejně jako na nominální hodnotě: vysoké zvlnění z měniče s nízkou zátěží zvyšuje zahřívání kotvy a zkracuje životnost filmu komutátoru, proto jsou pracovní cyklus a jmenovitý výkon měniče specifikovány společně.

Tyto body jsou skutečné, ale jen zřídka rozhodují o projektu samy o sobě. Renovace, která znovu používá stávající motor, zabraňuje mechanické práci, době uvádění do provozu a procesním rizikům; energetická penalizace se vrací pouze za roky nepřetržitého provozu. Tam, kde stroj běží 8000 hodin ročně, patří aritmetické změny a výpočet celého životního cyklu do obchodního případu.

Jak stejnosměrný motor selže a co to stojí

Stejnosměrný stroj zřídka zemře na vinutí; umírá na komutátoru. Opotřebení štětců, rozpad filmu, jiskření a přeskočení představují většinu neplánovaných odstávek stejnosměrného motoru a každý z nich se vyvíjí dostatečně pomalu, aby byl zachycen plánovanou kontrolou.

• Rozpad filmu komutátoru. Nesprávná třída kartáče, nízká vlhkost nebo znečištěný chladicí vzduch zbaví oxidový film a během týdnů dojde k jiskření.
• Opotřebení a chvění kartáčů. Ztráta tlaku pružiny, oválný komutátor nebo vibrace stroje urychlují opotřebení a zanechávají nerovnoměrné stopy kartáče.
• Flashover. Náhlé přetížení nebo ztráta pole procházejí rameny kartáčů a obvykle končí sběrem komutátoru na místě nebo v dílně.
• Interpol a kompenzace poruch vinutí. Uvolněné spojení nebo zkratovaná otáčka se projeví jako silné jiskření pod zatížením spíše než naprázdno.
• Stárnutí izolace. Cyklické zatížení a tepelné cyklování zkřehnou izolaci kotvy dlouho předtím, než si ložiska stěžují.
• Kontaminace. Uhlíkový prach, olejová mlha a vlhkost v chladicím vzduchu napadají izolaci i fólii a na papírových nebo potravinářských linkách se uhlíkový prach stává problémem kvality produktu.

To je také důvod, proč je přestavba legitimní odpovědí. Převinutí, sejmutí a přepáskování stejnosměrné kotvy, poté opětovné namontování kartáčového převodu podle původních výkresů často stojí zlomek nového motoru a mechanické rozhraní zůstane nedotčené. Rozhodnutí závisí na stavu stoupaček komutátoru a na tom, zda jsou původní jádro a hřídel stále v toleranci.

Jak specifikovat a získat stejnosměrný motor, aniž byste se spálili

Začněte od poháněného stroje, ne od starého typového štítku. Náhrada, která odpovídá typovému štítku, ale ignoruje spojku, pracovní cyklus a okolní podmínky, je nejdražší druh správné.

1. Zaznamenejte si mechanické rozhraní: průměr a prodloužení hřídele, drážku pro pero, vzor příruby nebo patky, výšku středu a jakoukoli brzdu nebo tacho namontované na straně bez pohonu.
2. Zapište si pracovní cyklus: nepřetržitý nebo přerušovaný, starty za hodinu, cykly zpětného chodu, okolní teplotu, nadmořskou výšku a jak dlouho stroj běží pod základní rychlostí.
3. Před vyžádáním ceny opravte elektrický obal: napětí kotvy dostupné z převodníku, napětí pole, typ zpětnovazebního zařízení a zda je převodník ponechán nebo vyměněn.
4. Nastavte požadavky na teplotu a ochranu: třída izolace F s minimálním zvýšením třídy B, krytí IP odpovídající prachu a mytí, ohřívače prostoru, RTD a vypínání teploty vinutí.
5. Odsouhlaste balíček náhradních dílů a dokumentace: třídu a sadu kartáčů, pružiny, držáky, postup údržby komutátoru, protokol o továrním testu a rozměrový výkres.

Povinnost v nebezpečném prostoru přidává ještě jednu vrstvu. Stejnosměrný stroj s kartáčovým převodem v oblasti zóny 1 se běžně dodává v nevýbušném krytu a rozsah certifikace se musí vztahovat na svorkovnici, ohřívače prostoru a tacho, jakož i na samotný motor. Nákup motoru, napájecího zdroje a startovacího zařízení jako sladěného balíčku odstraňuje většinu integračního rizika; Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. vyrábí vysokonapěťové, nízkonapěťové a nevýbušné motorové řady, stejně jako stejnosměrný a řídicí hardware kolem nich a jeho dokumentované instalace projektu ukázat, čemu čelí zařízení v uhelných, petrochemických a metalurgických závodech.

Renovace se zřídka zastaví u motoru. Pokud je stejnosměrný řídicí zdroj závodu starší než pohon, který napájí, výměna distribučního hardwaru při stejném výpadku zabrání druhému odstavení později ve stejném roce.

Vlastní stejnosměrné napájecí panely pro spouštění a ovládání motoru Napájecí stejnosměrné panely pro spouštění a ovládání motoru, relevantní, když modernizace vyžaduje výměnu stárnoucího stejnosměrného řídicího napájecího distribučního hardwaru. Zobrazit produkt →

Často kladené otázky o stejnosměrných elektromotorech

K čemu slouží stejnosměrný elektromotor?

Pohání zátěže, které potřebují plný kroutící moment při nulových otáčkách nebo velmi široký rozsah konstantního krouticího momentu: reverzní válcovací stojany, sekce papírenských strojů, důlní kladkostroje, extrudéry, jeřábové kladkostroje a malé pohony s permanentními magnety v bateriově napájených zařízeních.

Je stejnosměrný motor lepší než střídavý motor s VFD?

U nových instalací ne. Střídavý motor s vektorovým pohonem je účinnější a nevyžaduje údržbu kartáčů. U stávajícího stejnosměrného stroje uvnitř pevného mechanického rozhraní je udržování stejnosměrného motoru často rychlejší a levnější než přepracování hnacího ústrojí.

Jak dlouho vydrží stejnosměrný motor?

Patnáct let nebo více je normální s plánovanou kontrolou kartáčů, kontrolou filmu a periodickým sběrem komutátoru. Limitujícím faktorem je obvykle stav komutátoru a izolace, nikoli životnost ložiska.

Lze stejnosměrný motor použít v nebezpečném prostoru?

Ano, normálně v nevýbušném krytu s certifikovaným kartáčovým převodem, svorkovnicí a příslušenstvím. Rozsah certifikace musí pokrývat každou součást přidanou ke stroji, včetně prostorových ohřívačů a zařízení pro zpětnou vazbu rychlosti.