Dobór silnika elektrycznego

 

Jednym z najważniejszych elementów systemu pomp czy instalacji nawiewowej jest niewątpliwie silnik. Dlatego też dobór odpowiedniego napędu powinien być dogłębnie przemyślany – zbyt mała moc może zaowocować uszkodzeniem silnika, natomiast jeśli zbyt duża, to niepotrzebne straty finansowe.

 

 

Błędne przeświadczenie, że większa moc silnika pozwoli mu pracować przy mniejszym obciążeniu, dzięki czemu zaoszczędzimy pieniądze oraz wydłużymy jego życie, jest niestety bardzo powszechne wśród osób odpowiedzialnych za wybór i instalację napędu w różnego rodzaju systemach. Dzięki odpowiedniemu dopasowaniu mocy motoru

do przewidywanego obciążenia nasz system będzie pracował wydajniej i zużywał mniej energii, co pozwoli nam uniknąć ponoszenia niepotrzebnych kosztów oraz zmniejszy ryzyko awarii.

 

Silnik dobrany na miarę

Podczas wyboru silnika do naszej instalacji jedną z najbardziej istotnych kwestii jest określenie obciążenia, z jakim będzie pracował przez większość czasu. Parametr ten jest niezwykle istotny zarówno z punktu optymalizacji efektywności pracy napędu, jak i zużycia energii. Silniki pracują bowiem najwydajniej wtedy, gdy ich obciążenie znajduje się w granicach od 90 do 95% mocy maksymalnej. Wybór motoru, który przez większość czasu będzie pracował znacznie poniżej tych wartości, zaowocuje tylko i wyłącznie niepotrzebnym zwiększeniem kosztów całej inwestycji. Co więcej, parametry takie jak obciążenie czy częstotliwość pracy, mają również niebagatelne znaczenie podczas wyboru przewodów oraz bezpieczników, w jakie będziemy musieli wyposażyć dany system. Dlatego też zawyżenie zapotrzebowania na moc nie tylko zwiększy koszt samego silnika, ale również systemów z nim związanych. Dodatkowo, należy pamiętać o tym, że nawet gdy motor pracuje z mocą niższą niż maksymalna, nadal wymaga stosunkowo dużych ilości prądu – przykładowo silnik pracujący bez obciążenia pobiera go tylko o połowę mniej, niż podczas pracy z maksymalnym obciążeniem.

Jednak choć zawyżenie wymaganej mocy montowanego silnika może prowadzić do niepotrzebnego zawyżania kosztów całego systemu oraz obniżenia jego efektywności, to o wiele groźniejsze jest jej zaniżenie. Nadmierne obciążenie motoru może zwiększyć pobór prądu powyżej wartości zalecanych przez producenta, co skutkuje wydzielaniem się nadmiernych ilości ciepła na uzwojeniu silnika. Zaś zbyt wysoka temperatura powoduje pogorszenie się parametrów izolacji, co z kolei prowadzi do uszkodzenia silnika i konieczności jego wymiany. Co prawda, prawidłowo dopasowany oraz zamontowany motor automatycznie wyłączy się w momencie, gdy pobór prądu przekroczy 115% wartości znamionowej, jednak zanim to nastąpi, wytworzone ciepło może znacząco skrócić jego czas życia. Niestety, przeciążenie napędu niekoniecznie musi być wynikiem źle dobranego obciążenia – może ono być spowodowane uszkodzeniem łożyska, źle wyrównanym wałem czy innymi problemami związanymi z eksploatacją urządzenia. Dlatego tak istotnym jest przeprowadzanie rutynowych kontroli, które pozwolą wcześniej wykryć tego rodzaju uszkodzenia.

 

Pomiędzy teorią a rzeczywistością

Moc znamionowa motoru podawana przez producenta jest najczęściej różna od rzeczywistej i zależy zarówno od napięcia oraz natężenia prądu zasilania, jak też sprawności silnika. Najszybszą metodą określającą w przybliżeniu moc napędu jest użycie cyfrowego miernika cęgowego w celu pomiaru napięcia i natężenia prądu pobieranego przez silnik oraz skorzystanie ze wzoru na moc. Badanie takie pozwoli określić rzeczywistą moc silnika pracującego w danych warunkach, dzięki czemu będziemy mogli określić, czy jest dobrze dobrany do danej instalacji. Narzędziem doskonale sprawdzającym się w tego rodzaju pracach jest cyfrowy miernik cęgowy podający wartość skuteczną prądu, co jest warunkiem prawidłowego odczytu. Przykładem takiego miernika jest Fluke 381 Remote Display True RMS Clamp Meter. Jego olbrzymią zaletą jest zdalny wyświetlacz, dzięki któremu można znacznie obniżyć niebezpieczeństwo porażenia prądem osoby przeprowadzającej pomiar.

– Określenie rzeczywistej mocy silnika jest niezwykle istotne, ponieważ pozwala nam stwierdzić, czy motor pracujący w danej

instalacji został prawidłowo dobrany – mówi Robert Olkiewicz, regional sales representative z firmy Fluke. – W przypadku stwierdzenia, że dany napęd jest przewymiarowany, warto rozważyć jego wymianę, co dzięki obniżeniu poboru prądu oraz zwiększeniu efektywności systemu może być na dłuższą metę posunięciem bardzo opłacalnym. Dodatkowo, rutynowe badanie mocy silnika pozwoli nam w porę wyeliminować niebezpieczeństwo jego przeciążenia, a tym samym wystąpienia awarii. Multimetry firmy Fluke wyposażone w zdalny wyświetlacz bezprzewodowy znacznie ułatwią nam tego typu pomiary, a tym samym pozwolą nam uczynić ważny krok w kierunku otrzymania optymalnie i najbardziej efektywnie działającego systemu.

Odpowiednie dopasowanie mocy silnika dla danego systemu jest istotne z wielu względów. Po pierwsze pozwala uniknąć niepotrzebnych kosztów (zarówno tych bezpośrednio związanych z zakupem jak i późniejszych kosztów eksploatacyjnych), a po drugie zmniejsza ryzyko awarii, jaka może być efektem zbyt obciążonego motoru. Dlatego też planując zakup lub wymianę napędu w naszym systemie warto poświęcić trochę czasu i dokonać niezbędnych obliczeń, co na pewno zaowocuje w przyszłości.

 

 

Określenie mocy silnika

Moc (KM) = napięcie x natężenie x sprawność silnika x współczynnik mocy x (1,73/746); 

gdzie:

napięcie – średnie napięcie z trzech pomiarów (A-B + A-C + B-C)/3

natężenie – średnie natężenie prądu mierzonego na każdej z faz (A+B+C)/3

współczynnik mocy – stosunek mocy rzeczywistej (kW) do mocy pozornej (kVA). W razie braku możliwości określenia dokładnych wartości, można przyjąć wartość współczynnika mocy jako 0,85

 

Przykład

Moc rzeczywista silnika o mocy znamionowej 25 KM pracującego przy 472 V oraz pobierającego prąd o natężeniu 20 A na fazę, przy sprawności 90% wynosi: 472 x 20 x 0,9 x 0,85 x (1,73/746) = 17 KM