Szybko znajdź produkt, którego potrzebujesz.
Zespół konserwacyjny zastępuje zatarty silnik pompy o mocy 15 kW tym, co znajdowało się na półce w magazynie, a jednostka, która trafia do środka, jest ognioodporna: cięższa, mniej więcej trzykrotnie droższa od standardowej maszyny i certyfikowana dla obszaru, który nie jest sklasyfikowany. Przykręca się go bezpośrednio do tego samego kołnierza, więc nikt nie kwestionuje kosztów aż do następnego przeglądu zamówień.
Błąd jest łatwy do popełnienia. „Silnik asynchroniczny” nie jest produktem; jest to rodzina maszyn, które mają wspólną zasadę działania. Wirnik obraca się nieco wolniej niż wirujące pole magnetyczne, ta różnica prędkości to poślizg, a poślizg indukuje prąd w wirniku i wytwarza moment obrotowy. Wszystko inne — cena, zachowanie podczas uruchamiania, prędkość, zgodność — wynika ze sposobu, w jaki maszyna jest zbudowana wokół tej zasady.
Oto odpowiedź z góry. Przemysłowe silniki asynchroniczne są klasyfikowane według sześciu osi: konstrukcja wirnika, faza zasilania, klasa sprawności, liczba biegunów, klasa obudowy i środowiska oraz cechy specyficzne dla zastosowania, takie jak hamowanie, praca ze zmienną prędkością, praca z wieloma prędkościami i ochrona przeciwwybuchowa. Ureguluj te sześć, a tabliczka znamionowa napisze się sama.
W dalszej części artykułu omówimy je pojedynczo, ponieważ w praktyce błąd specyfikacji na którejkolwiek osi wystarczy, aby silnik został odesłany.
Wirnik to pierwszy i największy widelec na drodze. Wirnik klatkowy to stos warstw, przez który przebiegają pręty aluminiowe lub miedziane, zwarte na obu końcach pierścieniami końcowymi. Nie ma tu szczotek, pierścieni ślizgowych ani niczego, co ulega zużyciu, dlatego ten typ dominuje w przemyśle ogólnym: pompy, wentylatory, przenośniki, sprężarki i obrabiarki.
Silnik z uzwojonym wirnikiem przenosi na wirnik pełne uzwojenie trójfazowe i wyprowadza je na zewnątrz przez pierścienie ślizgowe, dzięki czemu podczas rozruchu można włączyć rezystancję zewnętrzną. Daje to wysoki moment rozruchowy przy kontrolowanym prądzie, dlatego maszyny z pierścieniem ślizgowym nadal pojawiają się na dźwigach, kruszarkach, młynach i długich, ciężkich przenośnikach. Kompromis jest realny: szczotki do sprawdzenia, pierścienie ślizgowe do czyszczenia, większa rama i wyższa cena zakupu.
Jeśli chcesz najpierw poznać podstawową teorię, skorzystaj z naszego wyjaśnienia czym właściwie jest trójfazowy silnik asynchroniczny przechodzi przez wirujące pole i ślizga się prostym językiem.
| Funkcja | Klatka wiewiórki | Uzwojony wirnik (pierścień ślizgowy) |
|---|---|---|
| Konstrukcja wirnika | Pręty zwarte pierścieniami końcowymi | Uzwojenie trójfazowe z pierścieniami ślizgowymi i szczotkami |
| Moment rozruchowy | Umiarkowany, zazwyczaj około dwukrotnie większy moment obrotowy przy pełnym obciążeniu | Wysokie i regulowane poprzez opór zewnętrzny |
| Prąd rozruchowy | Mniej więcej sześć do ośmiu razy większy prąd znamionowy przy rozruchu bezpośrednim | Można trzymać w pobliżu prądu znamionowego |
| Konserwacja | Tylko łożyska | Do łożysk dodano szczotki i pierścienie ślizgowe |
| Typowy obowiązek | Pompy, wentylatory, przenośniki, obrabiarki | Dźwigi, kruszarki, młyny, ciężkie przenośniki |
Prawie każdy silnik opisany w tym artykule ma ten sam układ: laminowany rdzeń stojana wciśnięty w żebrowaną ramę, trójfazowe uzwojenie umieszczone w żłobkach stojana, wirnik klatkowy na wale i skrzynka zaciskowa na górze ramy.
Dwa szczegóły na tym obrazku decydują o większości argumentów selekcji. Szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem w ramie 160 jest znacznie mniejsza niż milimetr, więc zużycie łożyska, ugięcie wału lub niewspółosiowe sprzęgło może ją zamknąć i zniszczyć silnik w ciągu kilku minut. A ponieważ wirnik nie ma połączenia elektrycznego z zewnątrz, jedynymi częściami, które normalnie się zużywają, są łożyska.
Jednofazowe silniki asynchroniczne mają ograniczony rozruch. Przy jednej fazie zasilania nie ma pola wirującego, więc drugie uzwojenie, kondensator lub pierścień zacieniający musi je wytworzyć. Typowe typy to dwufazowe, z rozruchem kondensatorowym, kondensatorem rozruchowym z kondensatorem, trwałym kondensatorem dzielonym (PSC) i biegunem zacienionym. Rozruch kondensatorowy zapewnia najlepszy moment rozruchowy, PSC pracuje ciszej i wydajniej, a zacieniony biegun jest tani i słaby, dlatego sprawdza się głównie w małych wentylatorach.
Silniki trójfazowe tego nie potrzebują. Moment obrotowy jest płynniejszy, wydajność wyższa, a ta sama rama zapewnia większą moc. Powyżej około 0,75 do 1,1 kW prawie każdy napęd przemysłowy jest trójfazowy, a maszyny jednofazowe powyżej tej wielkości są produktem niszowym, a nie głównym wyborem.
Efektywność to oś, która najczęściej podlega audytowi. Norma IEC 60034-30-1 definiuje klasy efektywności IE, które pojawiają się na nowoczesnych tabliczkach znamionowych, a większość rynków uprzemysłowionych obecnie wymusza minimum. Rozporządzenie UE 2019/1781 obejmuje większość nowych silników trójfazowych od 0,12 kW do 1000 kW, a obowiązkowa chińska norma GB 18613-2020 odwzorowuje ich oceny bezpośrednio na klasy IEC: YE3 znajduje się na poziomie IE3, a YE4 na poziomie IE4. Praktyczną konsekwencją jest to, że niemarkowej maszyny IE2 nie można już legalnie wprowadzać na rynek w przypadku większości zastosowań.
Różnica między klasami wygląda na niewielką procentowo i nie jest mała pod względem finansowym. Weźmy ten sam silnik o mocy 7,5 kW pracujący 4000 godzin rocznie: przy IE2 straty wynoszą około 1,0 kW, przy IE3 blisko 0,8 kW, więc arytmetyka daje około 850 kWh zaoszczędzonych rocznie. Trzydzieści silników w jednej witrynie, co stanowi linię budżetową, a nie błąd zaokrąglenia. Rzeczywiste oszczędności zależą od współczynnika obciążenia, jakości dostaw i tego, jak często maszyna rzeczywiście pracuje pod pełnym obciążeniem.
Fabryka silników o ultrawysokiej sprawności YE4/IE4 Zobacz więcej Szybki, energooszczędny silnik indukcyjny YE4/IE4 (2-biegunowy) Zobacz produkt → Prędkość synchroniczna wynosi n = 120 f/p, więc przy 50 Hz 2-biegunowy silnik obraca się z prędkością 3000 obr./min, 4-biegunowy przy 1500, 6-biegunowy przy 1000 i 8-biegunowy przy 750. Pod obciążeniem wirnik spada o kilka procent do tyłu – to jest poślizg – dlatego też 4-biegunowa tabliczka znamionowa 50 Hz zwykle wskazuje 1450 obr./min, a nie 1500. Przy częstotliwości 60 Hz te same silniki pracują około 20 procent szybciej.
Polacy to naprawdę decyzja momentowa. Mniej biegunów oznacza większą prędkość, mniejszą ramę i mniejszy moment obrotowy na jednostkę rozmiaru; więcej biegunów oznacza niższą prędkość i wyższy moment obrotowy bez skrzyni biegów, co pasuje do mieszalników z napędem bezpośrednim, kruszarek i wolnych przenośników. Tam, gdzie napędzany sprzęt potrzebuje dwóch stałych prędkości — na przykład mikser pracujący w trybie szybkim i wolnym — dwubiegowy lub czterobiegowy silnik może całkowicie zastąpić skrzynię biegów lub napęd o zmiennej częstotliwości.
Dwa silniki o identycznych danych elektrycznych mogą być zupełnie różnymi produktami, jeśli weźmie się pod uwagę środowisko. Kod IP w normie IEC 60529 obejmuje stopień ochrony: IP55 to standardowy standard przemysłowy, który nie przetrwa regularnego zmywania lub zasolonej atmosfery przybrzeżnej, gdzie realistycznym punktem wyjścia są IP56 lub IP65 i wykończenia odporne na korozję. Metoda chłodzenia również ma znaczenie — całkowicie zamknięta maszyna chłodzona wentylatorem zachowuje się zupełnie inaczej niż maszyna otwarta lub wentylowana rurą.
Otoczenie i wysokość to ciche pułapki specyfikacji. Standardowe oceny zakładają temperaturę otoczenia 40 stopni Celsjusza i wysokość 1000 metrów; powyżej, silnik musi zostać obniżony lub mieć wyższą klasę izolacji, a zakup ramy o kolejnym większym rozmiarze jest często tańszy niż wymiana uzwojenia po osiemnastu miesiącach.
Obszary niebezpieczne stanowią odrębny reżim prawny, a nie wybór stylu. W atmosferze gazowej Strefy 1 lub Strefy 2 standardowy silnik TEFC jest nie do przyjęcia, niezależnie od tego, jak dobrze jest zbudowany; certyfikacja musi odpowiadać strefie, grupie gazowej i klasie temperaturowej. Konstrukcje ognioszczelne, takie jak seria YBX3, mają ocenę Ex d IIC T4 Gb i ta sama logika dotyczy pyłu palnego, w przypadku którego odpowiednia koncepcja ochrony jest inna.
Fabryka silników przeciwwybuchowych YBX3 Zobacz więcej Szybki silnik indukcyjny w wykonaniu przeciwwybuchowym YBX3 (2-biegunowy) Zobacz produkt → Po naprawieniu pierwszych pięciu osi niewielka grupa specjalnie zaprojektowanych wariantów rozwiązuje problemy, których nie może rozwiązać silnik ogólnego przeznaczenia.
Fabryka OEM silników z hamulcem elektromagnetycznym YEJ2 Zobacz więcej Silnik z hamulcem YEJ2 o dużej wydajności i szybkim zatrzymaniu (2-biegunowy) Zobacz produkt → Nazwy serii w cytacie są zwykle skrótem oznaczającym kombinację sześciu osi. Ta tabela przedstawia typowe rodziny do zadań, do których każda z nich została zaprojektowana.
| Rodzina | Kluczowa funkcja | Typowy obowiązek |
|---|---|---|
| YE3 / IE3 | Wersje o wysokiej wydajności, standardowe i z obudową aluminiową | Przemysł ogólny, pompy, wentylatory, sprężarki |
| YE4 / IE4 | Bardzo wysoka wydajność | Praca ciągła, gdzie dominują koszty energii |
| YBX3 | Konstrukcja ognioszczelna | Strefa 1 i Strefa 2 Strefa gazowa, pył palny |
| YEJ2 | Hamulec elektromagnetyczny sprężynowy | Trzymanie, zatrzymywanie i pozycjonowanie |
| YVF2 | Uzwojenie i chłodzenie falownika | Sterowanie prędkością ze stałym momentem obrotowym |
| YVFEJ2 | Praca falownika plus hamulec | Indeksowanie i szybkie pozycjonowanie |
| YD2 | Dwie lub cztery dyskretne prędkości | Mieszanie, stopniowanie wentylatorów, obrabiarki |
Większość sporów dotyczących zamówień ma swoje źródło w pozostawieniu jednej z sześciu osi przypadkowi — zwykle jest to ocena środowiskowa lub liczba biegunów, ponieważ oba wyglądają jak szczegóły, dopóki silnik nie znajdzie się na miejscu. Przed wystawieniem oferty należy wpisać na piśmie klasę wydajności, liczbę biegunów, stopień ochrony IP, sposób montażu i metodę rozruchu oraz wyraźnie określić, czy przemiennik częstotliwości będzie kiedykolwiek podłączony.
Jeśli punkt pracy jest nietypowy, zamiast wybierać rozmiar ramy z tabeli katalogowej, wyślij wraz z zapytaniem dane dotyczące obciążenia. Nasi inżynierowie potwierdzą typ, ramę i mocowanie, zanim cokolwiek zostanie zbudowane — porozmawiaj z naszym zespołem o swojej aplikacji a my wrócimy z konkretną rekomendacją zamiast nazwiska.
Opisują tę samą maszynę z dwóch punktów widzenia. „Silnik indukcyjny” wyjaśnia, w jaki sposób wytwarzany jest prąd wirnika poprzez indukcję z pola stojana. „Silnik asynchroniczny” opisuje konsekwencję: wirnik musi pracować wolniej niż pole, w przeciwnym razie nie wystąpiłaby indukcja. Silniki klatkowe i silniki prądu przemiennego z uzwojonym wirnikiem są zarówno silnikami indukcyjnymi, jak i obydwoma silnikami asynchronicznymi.
Silnik klatkowy trójfazowy: TEFC, IP55, 2- lub 4-biegunowy i sprawność IE3 lub IE4. Określ uzwojenie pracujące z falownikiem, jeśli pompa będzie sterowana prędkością, a nie włączana i wyłączana. Elementy hamulcowe lub przeciwwybuchowe należy dodawać tylko wtedy, gdy rzeczywiście wymaga tego miejsce.
Są to międzynarodowe klasy efektywności określone w normie IEC 60034-30-1. IE3 to obecne obowiązkowe minimum dla większości nowych silników przemysłowych w UE i Chinach, a IE4 to kolejny krok w górę. Wyższa klasa oznacza mniejsze straty, wyższą cenę zakupu i niższe koszty eksploatacji przez cały okres użytkowania maszyny.
Wybierz według prędkości i momentu obrotowego. Przy 50 Hz silnik 2-biegunowy pracuje z prędkością około 2900 obr./min, 4-biegunowy w pobliżu 1450, 6-biegunowy w pobliżu 965 i 8-biegunowy w pobliżu 725. Wybierz najszybszą opcję, jaką może zaakceptować napędzany sprzęt — rama jest mniejsza i tańsza — i wybierz więcej biegunów, jeśli potrzebujesz momentu obrotowego przy niskiej prędkości lub napędu bezpośredniego bez skrzyni biegów.
Zawsze, gdy zostanie zainstalowany w niejawnym obszarze, takim jak strefa 1 lub strefa 2 dla gazu lub strefy 21 i 22 dla pyłu palnego. Silnik musi posiadać certyfikat pasujący do strefy, grupy gazowej i klasy temperaturowej. Standardowy silnik TEFC IP55 nie jest substytutem, nawet jeśli ma fizycznie identyczne wymiary.
Przy prędkości znamionowej lub w jej pobliżu, przy krótkim przebiegu kabla, radzi sobie wiele standardowych silników. Problemem jest praca ze stałym momentem obrotowym przy niskich obrotach: wentylator montowany na wale zwalnia wraz z wirnikiem, przez co uzwojenie się przegrzewa, a przełączanie falownika powoduje zwiększenie napięcia izolacji w izolacji. Do tego zadania należy wybrać silnik VFD z oddzielnym chłodzeniem i izolacją klasy inwertera.
