Hledat Přihlásit se Košík CZ / EN

ELEKTROMOTORY A VŠE O NICH

Elektromotor v některé ze svých mnoha podob je zřejmě nejrozšířenější pohonnou jednotkou ve všech druzích průmyslových i domácích aplikací. Níže nabízíme nejzákladnější přehled o těch nejběžnějších elektromotorech – jde o asynchronní elektromotory s kotvou nakrátko. 

Toto provedení motorů je vhodné pro většinu standardních aplikací, tedy aplikací vyžadujících standardní dynamiku pohonu. Příkladem mohou být dopravníky, mlýny, drtiče, míchadla, čerpadla, ventilátory, brusky, jednoduchá polohovadla, pohony pojezdů a bran a mnoho dalších zařízení. Jaká jsou základní kritéria výběru?

Rychlost otáčení

Rychlost otáčení asynchronního motoru je dána počtem pólů a kmitočtem vstupního střídavého napětí. Z toho důvodu jsou AE nabízeny v následujících rychlostech:

  • dvoupólové – rychlost synchronních otáček 3 000/min, v reálu u AE cca 2 740 – 2 990 ot/min
  • čtyřpólové – rychlost synchronních otáček 1 500/min, v reálu u AE cca 1 350 – 1 490 ot/min
  • šestipólové – rychlost synchronních otáček 1 000/min, v reálu u AE cca 830 – 990 ot/min
  • osmipólové – rychlost synchronních otáček 750/min, v reálu u AE cca 630 – 740 ot/min

Na přání je možno navrhnout a vyrobit i pomalejší vícepólové motory (10-pól, 12-pól aj.). K dispozici jsou též elektromotory s přepínatelnou polaritou (nejčastěji dvourychlostní, na zakázku i třírychlostní).

Pokud Vám nevyhovuje žádná z uvedených rychlostí, nabízí se několik základních možnosti změny rychlosti:

  • řemenový převod – jednoduché a levné řešení, nevýhodou jsou zejména vysoké ztráty krouticího momentu a vysoké zatížení hřídelí a ložisek
  • převodovka s konstantním převodovým poměrem – konstrukčně a finančně obvykle náročnější řešení s výhodou malé radiální zátěže hřídele motoru a lepší účinností (tedy účinnějším přenosem krouticího momentu), blíže v samostatné sekci
  • variátor – neboli převodovka s proměnlivým převodovým poměrem, vlastnosti obecně jako u předchozího bodu, s možností změny výstupní rychlosti
  • frekvenční měnič – elektronická komponenta pro komfortní plynulou či skokovou změnu rychlosti otáček motorů změnou frekvence a napětí, blíže v samostatné sekci
    • pro provoz s frekvenčním měničem mohou být vyžadovány instalace nástaveb (nejčastěji teplotní čidla, vyvážení rotoru na vyšší stupeň, ventilační jednotka a u větších motorů izolované ložisko) – více zde

Výkon elektromotoru

 Spolu s otáčkami je výkon (nebo krouticí moment na hřídeli) základní veličinou bezpodmínečně nutnou pro výběr AE. Elektromotory jsou vyráběny ve velké řadě různých výkonů, v základní řadách od 0,04 kW do 200 kW, ve speciálních velkých motorech až do tisíců kW.

Tomuto parametru je nutno věnovat zvýšenou pozornost, nedostatečné výkonové dimenzování pohonu může být příčinou nefunkčnosti poháněného zařízení a případně též zničení (tzv. spálení) elektromotoru. Při řízení otáček frekvenčním měničem je nutno brát v potaz pokles jmenovitého výkonu (více zde).

Napětí motoru

Napětí motoru je další informací bezpodmínečně nutnou pro správný výběr motoru. V ČR je používáno ve veřejné síti třífázové napětí 3AC 400 V s kmitočtem 50 Hz a jednofázové napětí 1AC 230 V 50 Hz (dříve 3AC 380 V 50 Hz a 1AC 220 V 50 Hz). V mnoha jiných zemích a zejména na jiných kontinentech se používají jiné napěťové soustavy s jinou úrovní napětí i frekvence. Co se týče otázky, zda zvolit jednofázový, nebo třífázový elektromotor, jednoznačně doporučujeme motor třífázový. Důvody jsou velice jednoduché: nižší cena, nižší hlučnost, menší ohřívaní motoru, vyšší záběrový moment aj.

V ČR se u třífázových motorů používají obvykle následující napětí:

  • pro výkony motorů do 3 kW (včetně): 3AC 400VY/230VD 50 Hz – toto vinutí je určeno pro přímé spuštění motoru a umožňuje napájení motoru měničem s jednofázovým vstupním napětím (nezaměňovat s jednofázovým motorem!)
  • pro výkony motorů nad 3 kW: 3AC 400VD/690VY 50 Hz – toto vinutí umožňuje jak přímé spuštění motoru, tak dvojité spuštění přepínačem hvězda/trojúhelník

Tvar elektromotoru

Tvarem elektromotoru je myšleno provedení upínacích prvků motoru. Každý motor je nutné zafixovat na požadovaném umístění, ať už je to dotažení přes přírubu k hnanému zařízení nebo k třeba základové desce. Tvar motoru a jeho pracovní poloha jsou vyjádřeny zkratkou IM... (např IMB3 = patkový v horizontální poloze).

 Motory se dodávají v těchto základních tvarech:

  • patkový tvar – motor je upnut „na nožičkách“ k základně
  • přírubový tvar – motor je upnut čelně (na straně výstupu hřídele)
    • Pozor! Pro motory do velikosti 160 (to je u standardní řady do výkonu 18,5 kW při  2940 ot/min) jsou pro každý motor k dispozici tři různé velikosti příruby, při objednání přírubového motoru je třeba definovat velikost příruby (celkový průměr, průměr roztečné kružnice připojovacích otvorů nebo průměr středicího zámku).
  • kombinovaný patko-přírubový tvar – motor je vybaven jak patkami, tak přírubou, tedy jednoduše kombinace obou výše uvedených tvarů

Za základní pracovní polohu se považuje poloha horizontální. Pokud má motor pracovat v poloze vertikální (at už hřídelí nahoru, nebo dolů), je nutno tuto skutečnost při poptání nebo objednávce sdělit. Může být totiž vyžadována speciální konfigurace motoru (typicky stříška krytu nebo zajištěná ložiska).

Pracovní prostředí

Důležitým a často poněkud opomíjeným parametrem pro výběr jsou vlastnosti pracovního prostředí. Při výběru motoru je třeba věnovat pozornost následujícím parametrům:
(Podrobné informace a pomoc při výběru Vám rádi poskytneme.)

  • nebezpečí výbuchu hořlavých par a plynů nebo nebezpečí vznícení hořlavých prachů – tato prostředí jednoznačně vyžadují specializovaná provedení elektromotorů s ochranou proti výbuchu nebo vznícení, k motoru musí být dostupná platná certifikace ATEX
  • okolní teplota – většina základních provedení motorů je určena pro práci v prostředí s teplotou vzduchu od -20 °C do +40 °C
    • pro teploty mimo uvedený rozsah je nutno motory patřičně konfigurovat
  • nadmořská výška – většina základních provedení motorů je určena pro práci v prostředí do výšky 1000 metrů nad mořem
    • při větších nadmořských výškách je nutno redukovat výkon motoru
  • relativní vlhkost – většina základních provedení motorů je určena pro práci v prostředí do 30 g vody na 1 krychlový metr vzduchu (odpovídá 65% vlhkosti při 30 °C)
    • náročnější podmínky obvykle panují v tropech a některých provozech a opět vyžadují specializovanou konfiguraci elektromotoru
  • voda a prach – běžné elektromotory jsou vyráběny v krytí IP55 (ochrana proti prachu a stříkající vodě,) a mohou tedy bez problémů pracovat i ve venkovním prostředí
    • pro prostředí s velmi vysokou vlhkostí (myčky, sušičky, některé vzduchotechniky a podobně) doporučujeme speciální konfigurace motoru
    • obecně je nutno v zájmu zachování potřebné chladicí schopnosti udržovat žebrování motoru v co nejčistším stavu
  • motory ve styku s olejovou náplní převodovky – v tomto případě je nutná konfigurace olejové těsnění „gufero“ (radiální těsnicí kroužek) na hřídeli
  • agresivní prostředí – agresivní prostředí (louhy, změkčovadla a jiné agresivní chemikálie) mohou způsobit velmi rychlé poškození součástí motoru
    • v tomto případě je vždy nutno motor individuálně konfigurovat

Výbava elektromotoru – nástavby

 Dle vašich potřeb je možno dovybavit o několik základních nástaveb, rozšiřujících funkčnost či doplňujících ochranné a měřicí funkce. Nejčastěji používané jsou tyto:

  • elektromagnetická pružinová brzda – slouží k rychlému zastavení a fixaci pohonu
    • jedná se o brzdu se stejnosměrným elektromagnetem, napájeným buď přímo stejnosměrným napětím (obvykle 24 V DC), nebo jednofázovým nebo vícefázovým střídavým napětím s vřazeným usměrňovačem
    • za základní provedení se považuje brzda s jednofázovým vstupním napětím 1AC230 V (DC205 V napětí magnetu)
    • brzdná síla je definována tzv. brzdným momentem
  • ventilační jednotka – slouží k účinnému chlazení motoru zejména v takových provozních režimech, kde je vlastní chlazení nedostatečné, např. při výrazném snížení otáček motoru frekvenčním měničem, při častém spínání apod.
  • IRC neboli impulzní rotační čidlo – slouží k měření otáček elektromotoru, používá se zejména ve spojení s frekvenčním měničem se zpětnou otáčkovou vazbou
    • využití najde v dynamicky náročnějších aplikacích a aplikacích s požadavkem na vyšší přesnost rychlosti otáčení, případně též při polohování
  • antikondenzační výhřev vinutí – jedná se o topné těleso ve vinutí, zamezující kondenzaci vody ve vinutí
    • v ČR nepříliš často používané, pro exporty do zemí s náročnějšími klimatickými podmínkami jde o žádoucí výbavu
  • teplotní ochrany motoru – kromě v podstatě povinné proudové ochrany motoru (jistič, relé), chránící motor před následky přetížení nebo výpadku fáze, je v mnoha aplikacích třeba též přímo kontrolovat teplotu vinutí, případně i ložisek
    • důvodem je to, že přílišné oteplení vinutí může nastat nejen z důvodu přetížení, ale také při dynamicky náročnějších provozních režimech (typicky ve spojení s frekvenčním měničem)
    • základní druhy teplotních ochran vinutí jsou následující:
      • PTC termistory – nejrozšířenější druh ochrany, odporové čidlo s prudkým vzestupem odporu na kritické teplotě
        • vyžaduje vyhodnocovací zařízení (měnič, termistorové relé 3RN0); nevhodné pro měření teploty, protože reaguje nelineárně až na kritické mezi
        • povinná výbava pro motory napájené měničem v prostředí s nebezpečím výbuchu (musí být vyhodnoceno certifikovaným termistorovým relé)
      • termokontakty – bimetalové teplotní čidlo, na kritické teplotě rozepne kontrolní obvod
        • KTY84 – odporové teplotní čidlo s lineárním průběhem, vhodné pro měření teploty vinutí, vyžaduje externí vyhodnocovací zařízení
        • PT100 – odporové teplotní čidlo s lineárním průběhem, používané pro měření teploty vinutí i ložisek, vyžaduje externí vyhodnocovací zařízení
        • PT1000 – odporové teplotní čidlo s lineárním průběhem, používané pro měření teploty vinutí i ložisek, vyžaduje externí vyhodnocovací zařízení

Výbava elektromotoru – mechanické vlastnosti

Konstrukce motoru umožňuje změnu mechanických vlastností pohonu v souladu s potřebami dané aplikace. Mezi nejčastější úpravy patří následující:

  • zesílená ložiska na straně pohonu nebo na obou stranách
    • úprava je vhodná pro pohony se zvýšeným radiálním zatížením hřídele (typicky při spojení pohonu řemeny, pro ventilátory a míchadla s vrtulí přímo na hřídeli motoru apod.)
    • dle velikosti motoru je pak řešeno buď instalací větších ložisek (obvykle řady 63xx namísto 62xx), nebo použitím válečkového ložiska, případně kombinací obojího
  • zajištěná ložiska
    • používá se v případě zvýšené axiální síly působící na hřídel motoru
  • izolovaná ložiska
    • používá se u motorů větších osových výšek při napájení měničem jako ochrana před ložiskovými proudy
  • ložiska s možností domazávání
    • ložiska pro menší motory (obvykle do velikosti 250) jsou standardně s trvalou tukovou náplní
    • na přání je možno změnit konfiguraci na ložiska s možností domazávání, a prodloužit tak (pod podmínkou dodržování intervalu domazávání a typu maziva) životnost ložisek
  • různé varianty polohy svorkovnice a kabelových vývodů
    • používá se tam, kde nevyhovuje standardní pozice
    • většina motorů Siemens má svorkovnici nahoře, na přání je možno dodat svorkovnici na levém či pravém boku, navíc je možno otáčet vývody po 90°
  • vyvážení rotoru na vyšší třídu přesnosti
    • používá se při požadavku na vysoké provozní otáčky nebo minimalizaci chvění v běžných otáčkách (typicky ve spojení s frekvenčním měničem)
  • další druhy mechanických úprav 
    • k dispozici je navíc celá řada mechanických úprav na míru potřebám nejrůznějších aplikací, jedná se o různé druhy úprav hřídelí, ventilátorů pro snížení hluku aj.

Shrnutí

  1. ujasněte si požadovaný výkon a otáčky a ověřte si napětí ve vaší síti

  2. ujasněte si požadovaný tvar elektromotoru

  3. ověřte si, zda má elektromotor dostatečnou výbavu a vlastnosti pro dané pracovní podmínky

  4. ověřte si, zda pro danou aplikaci není nutná instalace některé z nástaveb nebo mechanických úprav

  5. výše uvedené požadavky nám sdělte formou poptávky,  případně si vyberte odpovídající provedení základního elektromotoru v našem e-shopu a na stránce detailu produktu proveďte jeho konfiguraci