Електричните мотори играат витална улога во нашиот секојдневен живот – каде живееме, работиме и играме.Едноставно кажано, тие прават речиси сè што се движи, се движи.Речиси 70 проценти од електричната енергија што ја троши индустријата ја користат електромоторните системи.1
Приближно 75 проценти од индустриските мотори што работат се користат за работа на пумпи, вентилатори и компресори, категорија на машини што е многу подложна на големи подобрувања во ефикасноста2.Овие апликации често работат со постојана брзина, цело време, дури и кога не се потребни.Оваа постојана работа троши енергија и произведува непотребни емисии на CO2, но со контролирање на брзината на моторот, можеме да ја намалиме потрошувачката на енергија, да заштедиме енергија и да го намалиме влијанието врз животната средина.
Еден начин да се контролира брзината на моторот е преку употреба на погон со променлива брзина (VSD), уред кој ја регулира ротационата брзина на електричниот мотор со менување на фреквенцијата и напонот што се доставува до моторот.Со контролирање на брзината на моторот, погонот може да ја намали потрошувачката на енергија (на пример, намалувањето на брзината на ротирачката опрема за 20 проценти може да ги намали барањата за влезна моќност за приближно 50 проценти3) и да обезбеди значително подобрување во контролата на процесот и значителни заштеди на трошоците за работа во текот на животниот век од moA кои се корисни како VSD за заштеда на енергија во многу апликации, тие можат да предизвикаат предвремено откажување на моторот ако не се правилно заземјени.Иако постојат многу различни причини за дефекти на електричниот мотор, најчестиот проблем при користење на погонот е дефект на лежиштето предизвикан од напонот на заедничкиот режим.
Оштетување предизвикано од напон на заеднички режим
Во трифазен AC систем, напонот на заеднички режим може да се дефинира како нерамнотежа присутна помеѓу трите фази создадена од модулираната моќност на погонот со ширина на пулсот, или разликата во напонот помеѓу заземјувањето на изворот на енергија и неутралната точка на три- фазно оптоварување.Овој флуктуирачки напон на заеднички режим електростатски предизвикува напон на вратилото на моторот, а овој напон на вратилото може да се испушти преку намотките или низ лежиштата.Современите инженерски дизајни, фазната изолација и жица отпорна на шилци на инверторот може да помогнат во заштитата на намотките;сепак, кога роторот гледа акумулација на скокови на напон, струјата го бара патот на најмал отпор кон земјата.Во случај на електричен мотор, оваа патека минува директно низ лежиштата.
Бидејќи лежиштата на моторот користат маснотии за подмачкување, маслото во маснотиите формира филм кој делува како диелектрик, што значи дека може да ги пренесе електричните сили без спроводливост.Меѓутоа, со текот на времето, овој диелектрик се распаѓа.Без изолационите својства на маснотиите, напонот на вратилото ќе се испушта низ лежиштата, потоа низ куќиштето на моторот, за да се постигне електрично заземјување.Ова движење на електричната струја предизвикува лак во лежиштата, вообичаено наречено електрично празнење (EDM).Како што ова континуирано лакирање се случува со текот на времето, површините во тркалото на лежиштата стануваат кршливи, а ситни парчиња метал може да се откинат во лежиштето.На крајот, оштетениот материјал се пробива на својот пат помеѓу топчињата на лежиштето и расите, предизвикувајќи ефект на мелење, што може да предизвика дупчење со големина на микрон, наречено замрзнување, или гребени слични на табла во патеката на лежиштата, наречени флутинг.
Некои мотори можат да продолжат да работат бидејќи оштетувањето постепено се влошува, без забележливи проблеми.Првиот знак за оштетување на лежиштето е обично звучен шум, поради тоа што топчињата на лежиштата патуваат над областите со јами и мраз.Но, до моментот кога ќе се појави оваа бучава, штетата обично станува доволно значителна што дефектот е неизбежен.
Втемелени во превенција
Индустриските апликации вообичаено не ги доживуваат овие тешкотии при лежиштето на моторите со променлива брзина, но во некои инсталации, како што се комерцијалните згради и ракувањето со багажот на аеродромот, робусното заземјување не е секогаш достапно.Во овие случаи, мора да се користи друг метод за да се пренасочи оваа струја подалеку од лежиштата.Највообичаеното решение е да се додаде уред за заземјување на вратилото на едниот крај од осовината на моторот, особено во апликации каде што напонот со заеднички режим може да биде поприсутен.Заземјувањето на вратилото во суштина е средство за поврзување на роторот за вртење на моторот со заземјувањето преку рамката на моторот.Додавањето уред за заземјување на вратилото на моторот пред инсталацијата (или купувањето мотор со претходно инсталиран) може да биде мала цена во споредба со цената на трошоците за одржување поврзани со замена на лежиштата, а да не ги спомнуваме високите трошоци за застој во објект.
Постојат неколку вообичаени типови на уреди за заземјување на вратило во индустријата денес, како што се јаглеродни четки, четки со влакна во стил на прстен и изолатори за заземјување на лежиштата, а исто така достапни се и други методи за заштита на лежиштата.
Јаглеродните четки се користат повеќе од 100 години и се слични на јаглеродните четки што се користат кај комутаторите на DC мотори.Четките за заземјување обезбедуваат електрично поврзување помеѓу ротирачките и неподвижните делови од електричното коло на моторот и ја носат струјата од роторот до земјата, така што полнежот не се акумулира на роторот до точката каде што се испушта низ лежиштата.Четките за заземјување нудат практично и економично средство за да се обезбеди патека со мала импеданса до земјата, особено за мотори со поголема рамка;сепак, тие не се без свои недостатоци.Како и кај моторите со еднонасочна струја, четките се предмет на абење поради механичкиот контакт со вратилото и, без оглед на дизајнот на држачот на четката, склопот мора периодично да се проверува за да се обезбеди правилен контакт помеѓу четките и вратилото.
Прстените за заземјување на вратилото работат како јаглеродна четка, но содржат повеќе нишки од електрично спроводливи влакна распоредени во прстен околу вратилото.Надворешноста на прстенот, која обично е монтирана на крајната плоча на моторот, останува неподвижна, додека четките се движат по површината на вратилото на моторот, насочувајќи ја струјата низ четките и безбедно на заземјување.Прстените за заземјување на вратилото може да се монтираат внатре во моторот, што ќе им овозможи да се користат при перење и валкани мотори.Меѓутоа, ниеден метод за заземјување на вратилото не е совршен, а прстените за заземјување монтирани надворешно имаат тенденција да собираат загадувачи на нивните влакна, што може да ја намали нивната ефикасност.
Изолаторите на лежиштата за заземјување комбинираат две технологии: дводелен, бесконтактен изолациски штит што користи лавиринтски дизајн за да спречи навлегување на загадувачи и метален ротор и изолиран проводен прстен со влакно за да ги пренасочи струите на вратилото подалеку од лежиштата.Бидејќи овие уреди исто така спречуваат губење и контаминација на лубрикантот, тие ги заменуваат стандардните заптивки на лежиштата и традиционалните изолатори на лежиштата.
Друг начин да се спречи испуштање струја низ лежиштата е да се произведуваат лежиштата од непроводен материјал.Кај керамичките лежишта, топчињата обложени со керамика ги штитат лежиштата така што спречуваат струјата на вратилото да тече низ лежиштата до моторот.Бидејќи електричната струја не тече низ лежиштата на моторот, има мали шанси за абење предизвикано од струја;сепак, струјата ќе бара пат до земјата, што значи дека ќе помине низ прикачената опрема.Бидејќи керамичките лежишта нема да ја отстранат струјата од роторот, се препорачуваат само специфични апликации за директно погон за мотори со керамички лежишта.Други недостатоци се цената за овој стил на лежиште на моторот и фактот дека лежиштата обично се достапни само до големина 6311.
На мотори поголеми од 100 коњски сили, генерално се препорачува да се инсталира изолиран лежиште на спротивниот крај на моторот на кој е инсталиран уредот за заземјување на вратилото, без оглед на тоа кој стил на заземјување на вратилото се користи.
Три совети за инсталирање погон со променлива брзина
Три размислувања за инженерот за одржување кога се обидува да го намали напонот на заедничкиот режим во апликациите со променлива брзина се:
- Проверете дали моторот (и системот на моторот) се правилно заземјени.
- Одредете ја соодветната рамнотежа на фреквенцијата на носителот, што ќе ги минимизира нивоата на бучава, како и нерамнотежата на напонот.
- Ако се смета дека е неопходен уред за заземјување на вратилото, изберете го оној кој најдобро функционира за апликацијата.
Кога е присутна струја на лежиштето, не постои едно решение кое одговара на сите.Од витално значење е клиентот и снабдувачот на мотори и погони да работат заедно за да го идентификуваат најсоодветното решение за конкретната апликација.
Време на објавување: 23-12-2021 година