Hirdetés
Az alábbi tartalom archív. Az esetleges hiányosságokat (képek, táblázatok stb.) kollégáink folyamatosan pótolják!

Az ideális motorindító

Az ideális motorindító


Az ipari üzemekben dolgozó beruházó, tervező és üzemeltető szakemberek körében gyakran felmerülő kérdés az, hogy hogyan lehet a kisfeszültségű hálózaton elindítani a közepes vagy nagy teljesítményű aszinkron motorokat úgy, hogy a hálózati oldalon jelentkező korlátokat és a hajtott technológia igényeit is figyelembe vesszük. Még a széleskörűen elterjedt csillag-delta indítók különböző technológiákban való alkalmazhatósága is gyakran előforduló kérdés, ugyanakkor a legújabb elektronikus motorindító berendezések felhasználásának kérdéseiről kevés szó esik. Éppen ezért ez a cikk megpróbálja összefoglalóan bemutatni a leggyakrabban alkalmazott indítási módokat és azok főbb jellemzőit, az alkalmazásuk korlátait, illetve előnyeit; eljutva végül a legkevésbé ismert, esetleg csak fordulatszámszabályozóként ismert indító készülékkel megvalósított indítási módig, vagyis a mai legkorszerűbb elektronikus eszközökig (közismertebb néven a frekvenciaváltókig).

1. Kalickás forgórészű aszinkron motor direkt indítása

A kalickás forgórészű aszinkron motorok forgórészének tekercse megnövelt ellenállású rudakból és/vagy különleges horonyformákkal készül annak érdekében, hogy a motor megfelelő indítónyomatékkal rendelkezzen. Az ilyen motorokat hálózatra kapcsolva az indítónyomaték a névleges érték 1...2,2-szerese, a kiviteltől és a típustól függően. Az áramfelvétele az indítás pillanatában a névleges érték 6...8-szorosa és a cosφ értéke az üzemi fordulatszám eléréséig jóval a névleges érték alatt van, mivel a motor indításkor a nyomaték-fordulatszám jelleg-görbe meredek, üzemi szakasza alatt, a rövidzárlati tartományban üzemel.

Az 1.ábra a motor áramfelvételének (felső görbe) és nyomatékának (alsó görbe) változását mutatja felfutás közben. A szaggatott görbe egy lehetséges terhelés (pl. szivattyú) nyomatékának változását szemlélteti. Az ábrán látható a nagy indítási áramfelvételen túl a terhelő nyomaték feletti nagy túlnyomaték, ami nagy gyorsulást eredményez és a technológiai berendezések fokozott igénybevételét. (A feltüntetett jelleggörbék elméleti görbék és szemléltető jellegűek.)

A közepes és nagy teljesítményű, kalickás forgórészű aszinkron motorok esetében elsősorban a nagy áramfelvétel csökkentése érdekében van szükség a direkt indítástól eltérő indítási mód alkalmazására. Gyakran a hajtott technológia is igényli a mechanikai szempontból is lágyabb indítási megoldások alkalmazását. (Ez a technológiai igény a kis teljesítményű motoroknál is egyre gyakrabban jelentkezik.) Ennek legegyszerűbb megvalósítási módja a csökkentett tápfeszültséggel történő indítás.

2. Csillag-delta indítás

A kalickás forgórészű motorok csökkentett feszültséggel történő indításának egyik módja a csillag-delta átkapcsolással megvalósított indítás. Induláskor a motor tekercseire jutó feszültség a névleges érték √3-a. Az indítás pillanatában az áramfelvétel csak 2...2,6-szoros és ennek következtében a motor indítónyomatéka a direkt indításnál kifejtett érték harmadára csökken, mivel a motor nyomatéka a feszültség négyzetével arányos. Tehát az indítónyomaték a névleges motornyomaték 0,3...0,7-szerese, a kiviteltől és a típustól függően.

A 2.ábra a kékkel jelölt görbék a csillag-delta indításkor kialakuló motoráramot és motor nyomatékot mutatják. Látható a terhelő nyomaték feletti kis túlnyomaték és az átkapcsoláskor jelentkező áram- és nyomatékugrás. Tehát előnyként jelentkezik a viszonylag kis áramfelvétel és a kis túlnyomaték, ami lágyabb felfutást eredményez, de a kis motornyomaték hátrányos is lehet a feltüntetett terhelés jelleggörbéjétől eltérő jellegű technológiáknál. Például a szállítószalag, keverő- vagy adagolóhajtásoknál (gyűjtőnéven anyagmozgató hajtásoknál) történő alkalmazás esetén, ahol a nyomatékigény induláskor is a névleges érték közelében van (esetleg túl is lépi azt), vagyis ebben az esetben a motor nem tud elindulni, "beragad" a lecsökkent indítónyomaték miatt. Ebből következően minden esetben külön mérlegelést igényel az, hogy az adott technológiához ez az indítási mód alkalmazható-e. Másrészt ez az indítási mód, természetéből következően csak a 400/690V-os tekercseléssel rendelkező motoroknál alkalmazható; a legtöbb kis teljesítményű motornál nem, mert ezek névleges feszültsége általában 230/400V.

3. Kalickás forgórészű aszinkron motorok indítása lágyindítóval

A csökkentett feszültséggel történő indítás másik módja az elektronikus lágyindítók alkalmazása. Ezek a beren-dezések ellenpárhuzamos tirisztorokból kialakított váltakozó áramú szaggatók. Az indulás pillanatában a beállí-tott értékre korlátozzák a motor áramát és vagy a teljes felpörgésig megtartják azt (hagyományos lágyindító be-rendezések), vagy a szükséges nyomatéknak megfelelően szabályozzák az indítás alatt, mint a nyomatékvezérlé-sű lágyindítók és így lineáris fordulatszám-növekedést (állandó gyorsulást) biztosítanak. Tehát a lágyindítók alkalmazásánál is - mivel csökkentett feszültséggel történő indításról van szó - a motor indítónyomatéka csök-ken. Az indítóáram általában a névleges motoráram 1,5...7-szerese között állítható, a terhelőnyomatéknak meg-felelően. A névleges áram 1,5-szeresénél kisebb áramot beállítva olyan kis értékű lenne az indítónyomaték, amelynél a motor terheletlenül sem képes elindulni.

A 3.a. ábra a folyamatos áramkorlátozással működő, úgynevezett hagyományos lágyindító jelleggörbéit tartalmazza. A felső részében együtt van feltüntetve a motor áram- és nyomaték-fordulatszám jelleggörbéje (kék színnel jelölve). Az alsó részében három diszkrét feszültségnél kialakuló nyomaték-fordulatszám jelleggörbe látható. Mivel a lágyindító az indítás folyamán a feszültséget folyamatosa változtatja nulla és a névleges érték között (annak érdekében, hogy az áram az előírt értékű legyen), végtelen sok ilyen görbe adott fordulatszámnál és adott kapocsfeszültségnél kialakuló pillanatnyi nyomatékértéke adja a felső részben feltüntetett eredő nyomaték-fordulatszám jelleggörbét. Látható az alacsony fordulatszám-tartományban a kis motornyomaték és a felső tartományban a hirtelen megnövekedő nyomaték. Tehát a felső tartományban hirtelen felgyorsul a motor. Az indítóáram csökkenése megvalósult ezzel az indítási móddal, de - a hirtelen nyomatéknövekedés miatt - a technológia szempontjából a lágyindítás nem.

A hajtott technológiák egyre gyakrabban igénylik a nyomaték korlátozását indítás alatt. Ezért születtek kifino-multabb vezérlési móddal működő lágyindító berendezések. Ilyen a nyomatékvezérlésű lágyindító. Ez a lágyin-dító berendezés kalkulálja a motor nyomatékát és igyekszik az indítóáramot úgy vezérelni, hogy a terhelőnyo-maték feletti túlnyomaték állandó értékű maradjon (a 3.b. ábrán satírozott terület). Ebből kettős előny származik. Egyrészt a felső fordulatszám-tartományban nem marad fent feleslegesen a nagy motoráram, aminek hatására csökken a motor igénybevétele, másrészt a gyorsulás állandó értékű lesz, vagyis lineáris felfuttatás biztosítható, ami a technológia számára kedvező. Tehát ezek a berendezések nem csak villamos szempontból lágyindítók, hanem mechanikai szempontból is. Bár az indító áram korlátozása 3-szoros névleges értéknél kisebbre nem igen állítható be, még a könnyű indítású technológiáknál sem. Nehezebben induló technológiáknál pedig előfordul-hat, hogy a direkt indításkor előforduló 6 ... 7-szeres kezdeti indítóáramot kell beállítani. (Ebben az esetben csak mechanikai lágyindításról lehet szó és ezt csak a nyomatékvezérlésű lágyindítóval lehet megvalósítani.) A 3.b. ábra ábrán láthatók az ezzel a vezérlési móddal kialakuló jelleggörbék.

4. Csúszógyűrűs aszinkron motorok indítása

A tekercselt forgórészű - más néven csúszógyűrűs - aszinkron motorok forgórész-tekercsének ellenállása kicsi a kalickás forgórészű motorokhoz viszonyítva. Ezek a motorok nem alkalmasak direkt indításra, mivel indításkor a motor árama akkora lenne, aminek hatására károsodna a motor (deformálódhatnak a tekercsfejek és sérülnek a csúszóérintkezők), másrészt a kis forgórészellenállás miatt nagyon csekély lenne az indítónyomaték (a névleges érték 0,2...0,3-szorosa). Így ezeknek a motoroknak az indítása a forgórészkörbe iktatott indító ellenállással történik, ami csökkenti az indítási áramot, másrészt növeli a motor indítónyomatékát (a szlip növelése által). Ezt az ellenállást indítás közben fokozatosan ki kell iktatni. (Ilyen motorokat általában nehéz indítású technológiákban alkalmaznak - ma már egyre ritkábban -, melyeket kalickás forgórészű aszinkron motorral indítani nem lehetne. Régebben szabályozott hajtásként is ezt a motorfajtát alkalmazták.)

Csúszógyűrűs motort (rövidrezárt forgórésszel) lágyindítóval indítani nem lehet, mivel a feszültségcsökkentés miatt az egyébként is kis indítónyomaték nagyon lecsökkenne.

5. Aszinkron motor indítása frekvenciaváltóval

Frekvenciaváltóval történő táplálás esetén az aszinkron motor felfuttatása (akár rövidrezárt forgórészű csúszógyűrűs, akár kalickás motor) a frekvencia folyamatos növelésével történik. Így a felfuttatási idő tetszőlegesen megszabható, csökkentve ezzel a mechanikai igénybevételt. (Ideális lágyindítás.) A 4.ábrán a motor négy diszkrét frekvencián kialakuló nyomaték-fordulatszám jelleggörbéje látható. A valóságban természetesen nulla és névleges (vagy akár névleges fölötti) frekvencia között nagyon sok ilyen görbe rajzolható.

Ezzel a táplálási móddal megvalósítható a névlegesnél jóval kisebb motorárammal történő felfuttatás (ha a motor terhelése ezt lehetővé teszi). Ez azért lehetséges, mert a frekvenciaváltóval táplált motor felfuttatás alatt is a nyomaték- fordulatszám-karakterisztika üzemi szakaszán üzemel (a 4. ábrán kék, folyamatos görbeszakaszok) és soha sem a billenőnyomaték alatti (rövidzárlati) tartományban (kék, szaggatott görbeszakaszok). Lassú felfuttatásnál a motor árama tehát végig a terhelő nyomatékkal arányos marad. A frekvenciaváltó hálózatból felvett árama pedig minden esetben a mechanikai teljesítménynek megfelelő. (P = M x w, ahol P a mechanikai teljesítmény, M a terhelő nyomaték, w pedig a tengely szögsebessége.) Így nem csak a motoráramtól függ, hanem a fordulatszámtól is. Tehát az egyszerűség kedvéért egy a szivattyútól eltérő, fordulatszámtól független, állandó nyomatékú terhelést feltételezve, a hálózati áramfelvétel a fordulatszámmal arányosan csökken, míg a motor árama a fordulatszámtól függetlenül állandó értékű. Indítás pillanatában (a veszteségeket elhanyagolva) a kezdeti hálózati áramfelvétel nulla, majd a fordulatszámmal arányosan emelkedik, míg a motoráram folyamatosan névleges értékű (vagy esetleg annál nagyobb is lehet rövid ideig). A hálózati áram csak névleges fordulatszámon éri el a névleges értéket. (5.a. ábra, 5.b. ábra) Ez óriási jelentőségű. Nem kell túlméretezni a táptranszformátort, a táphálózatot és kisebb lehet az áramszolgáltatónál lekötött energia. (Nincs indítási túláram.) Óránként jóval többször indítható így a motor (lassú felfuttatással korlátlan számban), mert nincs indításkori többletmelegedés.

A feszültséginverteres frekvenciaváltók egy vezéreletlen egyenirányítón keresztül csatlakoznak a táphálózatra. Ebből következően felfuttatás alatt és a teljes üzem alatt is a hálózati cosφ értéke végig 1 marad. (A készülék a meddőenergiát maga állítja elő a motornak.) Így a teljesítményfelvétele tiszta wattos. Tehát meddőkompenzációra nincs szükség.

Csúszógyűrűs motorokat is (véglegesen rövidrezárt forgórésszel) minden további nélkül lehet indítani (és üzemeltetni) frekvenciaváltóval.

Mindebből következik, hogy a frekvenciaváltó az ideális motorindító.

Mivel a frekvenciaváltók nem csak a motor indítására alkalmasak, hanem jellegüknél fogva az aszinkron motor fordulatszámának folyamatos változtatására is, a gyakorlatban ezek a készülékek legtöbb esetben fordulatszám-szabályozóként üzemelnek. Azonban sok olyan technológia van, melyek egyébként nem igényelnének fordulatszám-szabályozót (főleg a nehéz indítású technológiák), de más módon nem indíthatók kalickás forgórészű aszinkron motorral. Ettől eltérő esetekben is kifizetődő lehet a frekvenciaváltók alkalmazása, a felsorolt előnyöket figyelembe véve; nem beszélve a korszerű frekvenciaváltók számtalan technológia-vezérlő funkciót megvalósító képességéről (technológia korszerűsítés).

Rónyai Sándor
műszaki tanácsadó,
villamos hajtás szakmérnök
 



Szólj hozzá!


Biztonsági kód
Frissítés

Ezt láttam 

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/3949491.jpg

Egy kiboruló bögre

Egy kiboruló bögre tartalmát formázza ez a különlegesen formatervezett asztali lámpa.

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/1629812.jpg

Fali polc

Fali polcba integrált világítótestek: a fény kiömlő tejeskávéként borítja be a szobát.

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/4722973.jpg

felvillanó villanykörte

A felvillanó villanykörte mindig is nagy ötletek szimbóluma volt, ezt továbbgondolva született meg az agyat formázó izzó, amely igazán inspiráló hatású lehet egy dolgozószobában.

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/1781874.jpg

lapos izzó

A lapos izzó az esztétikai módosításon túl, tárolási és szállítási téren nyújt előrelépést, emellett kevésbé törékeny, mint hagyományos elődei.

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/4967605.jpg

dallamkörte

Az eszköz első pillantásra megegyezik a jól megszokott villanykörtével, ám a „dallamkörte” a fluoreszkáló fényen túl zeneszóval tölti meg a szobát, így kiválthatja a robUsztus hangfalakat, és láthatatlan hangforrásként szolgálhat használójának.

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/1852351.jpg

Szerinted típusvizsgált

Az MSZ EN 60439-1, az elosztók gyártására vonatkozó szabvány megerőszakolására láthatunk példát. Beküldő: Böröndi János

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/1293592.jpg

Anyósnak birkózógép

Nincs védelem a dugaljon (burkolat). A védővezető a nulláról (kék) van leágaztatva, ami tilos! A nulla toldott (csavarva), ami szintén tilos. Egy kapocsba kettő vezető van csatlakoztatva, ez is tilos! Arról nem is beszélve, hogy ilyen keresztmetszetnél Al vezetőt használni tilos! Beküldő: Mihály János

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/9823313.jpg

Csavart kötés: dobjuk át az el

Itt is csavart kötés van, ami tilos. Szürke jelölésű vezető van használva nullának vagy PE-nek, ami szintúgy tilos. PE (Z/S) és nulla (kék) vezető van összekötve, ami tilos. Réz és alumínium vezető van összekötve, ami tiltott. Továbbá ilyen keresztmetszetnél Al használata tilos! Beküldő: Mihály János

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/8991055.jpg

. Lazulás-légköz-ív-hő

Nem húzták meg a csavart (amit rendszeresen utána kellene húzni, pláne Al vezetéknél), ilyenkor légköz, ennek következtében elektromos ív keletkezik. A hegesztés is így működik, csak ott – a villamos alkatrészekkel ellentétben – hasznos az így keletkező kb. 1000 °C. Beküldő: Csákvári Miklós

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/2607686.jpg

Át a falon

Ha nincs a közelben dugalj és a hosszabbító sem elég hosszú, nézzük meg mi van a másik szobában. Beküldő: Veresegyházi Béla

http://www.villanyszaklap.hu/components/com_gk3_photoslide/thumbs_big/2476847.jpg

• 7. Valahol a fővárosban

A budapesti bérházak pincéinek 99 százalékában ugyanez a kép fogad... Beküldő: Csákvári Miklós