Artikel på Fluxio om elmotorer? Postad av Ronnie Lidström - 17 jan :18

Transkript

1 Artikel på Fluxio om elmotorer? Postad av Ronnie Lidström - 17 jan :18 Jag får då och då, mer på sistone, önskemål från "läsare" om en lättbegriplig artikel om elmotorer. De flesta som jobbar som elektriker kanske bara kommer i kontakt med elmotorer då och då och därför känner sig osäkra. Kanske man skäms att fråga eftersom "sånt där ska man ju kunna om man är elektriker". Jag kan villigt erkänna att jag själv är rätt långt ifrån att vara en expert på elmotorer, jag vet dessutom att det finns gott om användare här som kan detta bättre.. Därför vänder jag mig till er! Kan vi samla ihop begriplig information om grunderna kring elmotorer så att vi kan göra en artikel? Det jag kan komma på nu som vi behöver förklara på ett enkelt och pedagogiskt sätt är: 1: Skillnaden på Y/Delta kopplingen. Vad är vanligast? [Någon bra bild på kopplingarna] 2: Hur ser man på en motorskylt hur den ska kopplas in? Y direkt? D direkt? Eller måste den kanske Y/D-startas? 3: Var går gränsen (effekt) när det är olämpligt med direktstart? [bild på tabell över startströmmar osv] 4: Vilka startalternativ finns förutom Y/D omkopplare? 5: Hur ser man på en märkskylt vad motorskyddet ska ställas in på? 6: Hur felsöker man en motor lämpligast? Kan man mäta ohm eller måste man ha en dyr motortestare? 7: Vanliga tecken på olika fel som kan bli på en motor? Fyll gärna på med mer frågor (och svar). Postad av Bo Siltberg - 17 jan :57 1 / 13

2 Utmärkt, något jag också behöver lära mig. Förslag på ytterligare innehåll - Olika typer av motorer och dess egenskaper, poler, varvtal,... - Typexempel på startmetoder, kontaktorstart, automatisk Y/D-start. - Frekvensare, - varvtalsreglering - Enfasdrift av trefasmotorer. - Motorbroms - Footprint, det lär finnas nån standard för detta. Postad av Joel Ingolf - 17 jan :37 Bra initiativ! På entreprenadsidan stöter man tyvärr sällan på rena motorinstallationer, men jag kanske hamnar på service nån gång och då skulle man ju behöva en liten kunskapsuppdatering Postad av Johan Runesson - 17 jan :51 Något som jag funderat på är om motorer ska Y- eller D-kopplas vid anslutning till frekvensomriktare. Jag har för mej att jag varit med om frekvensomriktare som matas med 3x400V, men motorn skulle ändå kopplas för 3x230V. Är det alltid så eller beror det på frekvensomriktaren? Postad av Stefan Ericson - 17 jan :30 Hej på er! 2 / 13

3 En trefas asynkron motor måste vara konstruerad för att kunna startas i Y och sedan körsas i D. Det betyder att den ska gå på 400 Vac i D. En vanlig asynkron motor brukar vara 400 Vac i Y och 230Vac i D. En sådan går inte att användas för Y D start. Jag har en vatten pump som normalt körs Y koppling, men jag använder e frekvensomriktare och då kör jag den i D koppling. 230 Vac. Om man använder en asynkron motor och vill ha en elektrisk växellåda, så är låg växeln Y koppling och D koppling hög växel v/minut brukar vara skift gräns. Postad av Jan Wahlberg - 17 jan :36 Jag kan rekomendera Drivtekniks skola: För övrigt finns det mesta där, inte enbart varför man kan koppla som i Johans fall. 87 Hz PRINCIPEN Utökat varvtalsområde hos asynchronmotorer källa : SIGBI AB Motorn kan intermittent belastas med märkmoment ända upp till 87Hz och man kan ta ut 73% mer accelerationseffekt. Vid matning från frekvensomriktare får man fältförsvagning i motorn när man matar den med frekvenser över 50Hz. EXEMPEL : 3 / 13

4 Märkeffekt 4 kw Märkvarvtal 1420 min-1 Märkspänning 230 / 400 V Koppling D / Y Om samma motor D-kopplas då den matas från frekvensomriktare för 400V, med inställningarna Märkfrekvens = 87Hz Märkspänning = 400V kommer den att få full motorspänning/magnetisering, utan fältförsvagning, ända upp till 87Hz. punkt B enligt kurvorna på bilden nedan). Rotorförlusterna vid märkmoment och 87Hz kommer att vara samma som då motorn körs med märkdata (eftersom luftgapsflödet är lika). De resistiva statorförlusterna tredubblas däremot (eftersom statorströmmen ökar med faktorn 3) Val av omriktareffekt Motor 4 kw / 50 Hz, D-kopplad. Pomriktare > Pmotor x 3 = 4 kw x 1,73 = 6,9 kw Här bör man välja en omriktare med 7,5 kw märkeffekt. Märkeffekt 7,5 kw Märkspänning V Max. utfrekvens Hz Postad av RoMa - 17 jan :54 Mycket bra ämne, precis vad jag eftersökte! 4 / 13

5 Jag har en fråga angående när man kopplar Y respektive D beroende på vad motormärkskylten säger. Hur/Vad kopplar jag i följande exempel. 1) D230 Y400 2) D400 Y230 3) D690 Y400 4) D400 Y690 Med vänliga hälsningar Roger Postad av Jan Wahlberg - 17 jan :13 Du kopplar efter den spänning du tänker ansluta, d.v.s. oftast 400V 1) D230 Y400 Y 2) D400 Y230 Den skylten tror jag inte finns... 3) D690 Y400 Den skylten tror jag inte finns... 4) D400 Y690 D D-koppling alltid för den lägre spänningen. Postad av Claes Börjesson - 17 jan :32 Det beror på hur man programmerar motorstyrningen. På de flesta jag jobbat med kan man ställa 5 / 13

6 utspänningen, men det fördyrar naturligtvis något. Postad av Niklas - 17 jan :52 Är en frekvensomriktare en en helt faskompenserad last eller är den en kapacitiv eller induktiv last? (en tanke: EMC-filter - likriktning - kondensatorer - växelriktning) Postad av Torbjörn Forsman - 17 jan :13 Niklas skrev: Är en frekvensomriktare en en helt faskompenserad last eller är den en kapacitiv eller induktiv last? (en tanke: EMC-filter - likriktning - kondensatorer - växelriktning) Moderna frekvensomriktare borde rimligtvis vara faskompenserade, med tanke på EU-direktiven om elkvalitet etc. Men det är inte självklart att alla äldre frekvensomriktare som redan finns i drift har någon form av faskompensering eller anordningar för att hålla ner övertoner. Om man tänker sig enklast möjliga fall, en frekvensomriktare som är gjord för att vara liten och billig men helt utan hänsyn till EMC och andra myndighetskrav, dvs en enfas eller trefas likriktarbrygga och därefter kondensatorer i DC-mellanledet, så blir lasten lite lätt kapacitiv om man bara tar hänsyn till grundtonen, men i praktiken blir alla övertoner ett större problem för elnätet än den möjliga fasvridningen av 50 Hz-komponenten i strömmen. Postad av Torbjörn Forsman - 17 jan :17 Johan Runesson skrev: Något som jag funderat på är om motorer ska Y- eller D-kopplas vid anslutning till frekvensomriktare. Jag har för mej att jag varit med om frekvensomriktare som matas med 3x400V, men motorn skulle ändå kopplas för 3x230V. Är det alltid så eller beror det på frekvensomriktaren? 6 / 13

7 Det beror på frekvensomriktaren och i vissa fall på hur den är konfigurerad/programmerad. Det är mycket sällsynt att en frekvensomriktare kan ge högre spänning till motorn än man matar den med från elnätet. Och om man vill kunna ta ut fullt vridmoment ur motorn även om frekvensomriktaren matar den med högre frekvens än 50 Hz, så kan det vara aktuellt att koppla motorn för 3x230 V fastän omriktaren matas med 230/400 V. Man är nog så illa tvungen att läsa på i manualen för frekvensomriktaren för varje gång, och i riktigt svåra fall kanske man måste fråga den som har projekterat anläggningen och bestämt hur omriktaren ska programmeras. Postad av Claes Börjesson - 17 jan :26 Detta inlägg gäller "vanlig asynkron" elmotor. Tänk i likström och Ohm's lag... U=R I P=U I. Effekt En elmotor har 3 spolar (motstånd), dessa motstånd kan vara dimensionerade för 230 volt eller 400 volt. Har man en 230 volt spole och lägger på 400 volt så blir den för varm. Är den dimensionerad för 400 volt men man lägger på 230 volt så går det bra, men den blir svag. I anslutningen på en motor så finns båda ändar av de 3 spolarna tillgängliga, därför sitter det 6 stycken anslutningar under anslutningskåpan. Vad händer om man kopplar fel? I allmänhet ingenting, motorn blir "bara" starkare och kanske lite varmare ELLER lite svagare. Varvtalet ändras inte ( i allmänhet inte märkbart). Varvtalet i en elmotor beror nätfrekvensen OCH hur många spolar motorn har. I sitt enklaste fall har motorn 3 spolar och kommer därför att teoretiskt rotera med 50 varv/sekund (60 varv/sekund i USA som har 60 Hz elsystem). 7 / 13

8 50 varv/sekund = =3000 rpm. (Varv/minut) 3000 rpm är lite högt för en motor, lagrena slits, fläktar och pumpar väsnas. Man brukar därför placera flera spolar i motorn, med dubbla antalet spolar blir varvtalet bara hälften, d.v.s. 50/2=25 varv/sekund = 1500 varv/minut. rpm. Med 4-dubblade spolar så blir varvtalet 750 rpm. Med andra ord de vanligaste varvtalen är 3000, 1500, 750 rpm (teoretiska varvtal). I verkligheten är varvtalet något lägre, det är därför motorn kallas asynkron, i motsats med en synkron motor som alltid följer exakta varvtalen. Hur mycket lägre varvtalet blir kallas eftersläpning och beror på belastningen. Ju högre belastning desto lägre varvtal. Eftersläpningen brukar liggs på cirka 5 procent. Ju mer man bromsar motoraxeln, desto lägre blir varvtalet, samtidigt ökar strömmen, motorn drar mer effekt. Vid tillräkligt hård belastning på axeln så stannar motorn, men samtidigt drar motorn sin maximala ström: startströmmen Startströmmen hos en motor beror på konstruktionen och spänningen, mer brukar vara 3-6 gånger nominell ström vid normal drift. Om en motor stannas kommer den snabbt att överhettas, speciellt som samtidigt den kylvingen som brukar vara monterad ytteränden av motorn inte längre roterar och inte blåser luft på motorn. För att skydda motorer mot överhettning brukar man ofta placera ett temperaturgivare i motorn, oftast en termistor, som kopplad till en övervakande relä bryter strömmen till motorn. Eller naturligtvis ett motorskydd, en säkring som man ställer i på en viss ström, vilken ström måste man ofta prova sig fram till. Den skall lösa ut om motorn blir överbelastad... 8 / 13

9 Var texten givande? Frågor kommentarer... /claes Postad av Torbjörn Forsman - 17 jan :31 Om vi spinner vidare på några av grundfrågorna. Den här tråden verkar ju huvudsakligen röra sig om trefas asynkronmotorer. Vi kan nog förutsätta att motorer med kortsluten rotor är mest intressanta, släpringade asynkronmotorer och trefas kommutatormotorer ser man ju ytterst sällan idag. När det gäller startmetoder för en trefas asynkronmotor så är ju det absolut enklaste direkt start. Nackdelen är en ganska kraftig strömstöt som kan ställa till problem i elnätet. Den traditionellt vanligaste metoden att få ner strömstöten är att använda Y/D-start, dock kräver det som redan nämnt i tråden att motorn är lindad för att gå D-kopplad vid den normala nätspänningen, och ska alltså vara märkt 400/690 V. Motorn blir något dyrare än en 230/400 V-motor, och möjligen lite mindre driftsäker eftersom det blir fler varv och tunnare tråd i statorlindningen. Man bör ha klart för sig att motorns startmoment blir mycket lägre vid Y/D-start än vid direktstart, det kan ställa till problem om den är belastad med någonting som går tungt redan från stillastående (t ex kompressor, kolvpump, någon slags maskin med stora glidlager som måste "ryckas" loss). Om motorn är belastad med en stor svängmassa som det tar tid att accelerera så bör man vara medveten om att den långa starttiden vid Y/D-start kan göra att rotorn blir otrevligt varm. Riktigt illa blir det om det är en motor som ska startas så ofta att rotorn inte hinner kallna från en start till nästa. En annan metod är att använda en mjukstart, antingen kan det vara en anordning med motstånd i serie med två faser som kortsluts av kontaktorer efter någon sekund, eller också en triacstyrning (modell dimmer). Den tekniken är mycket vanlig i trefasmatade värmepumpar. Tycks fungera utmärkt om man har god kontroll på vad motorn är belastad med och kunnigt folk som kan ställa in eller dimensionera mjukstarten. Ytterligare en metod, som inte är så vanlig idag men som ändå bör nämnas, är att använda en starttransformator för att starta med lägre spänning. Det ger i stort sett samma egenskaper som Y/D-start, men man kan välja den lägre startspänningen fritt och eventuellt till och med starta i flera steg. 9 / 13

10 Men en starttransformator blir så dyr att den tekniken knappast är aktuell numera. Och den allra elegantaste startmetoden är såklart att använda en frekvensomriktare. Med den kan man mjukstarta med både högt startmoment och frihet från strömstötar på elnätet om man bara programmerar den på lämpligt sätt. Postad av Claes Börjesson - 17 jan :39 Niclas undrade om motorstyrningarna är faskompenserade... Det styrs av EMC-direktivet, en enkel hemmabyggd motorstörning ger fruktansvärda störningar, enorma övertoner och andra olyckliga saker. Normalt sett hackar en motorstyrning sönder nätfrekvensen till en hemsk soppa, om man tittar på vad de flesta motorstyrningar skickar till elmotorn så ser det förskräckligt ut. Därför rekommenderar de flesta tillverkare av motorstyrningar att man skall ha en skärmad kabel mellan styrning och motor. De bättre styrningarna kan använda vanlig elkabel (oskärmad). Hur "snäll" motorstyrningen är både mot nät och motor beror på konstruktionen. Sinus är (eller var?) en tillverkare som marknadsförde sig att de tillverkade motorstyrningar som var snälla åt båda håll. Primärt skall ju en motorstyrning bara ha en rent resistiv belastning och bara mata ut en ren sinusvåg av varierande frekvens. De flesta motorstyrningar gör även en del annat som att vid låga varvtal öka spänningen, inducera likspänning och andra speciella saker... Postad av Torbjörn Forsman - 17 jan :53 Olika slags fel på trefasmotorer. Det absolut vanligaste är ju att motorn är "bränd". Främsta tecknet på det är såklart att 10 / 13

11 motorn inte går, den kanske brummar kraftigt, motorskydd och/eller jordfelsbrytare löser förmodligen ut ganska omgående. Om man skruvar av locket på kopplingsdosan så brukar det märkas tydligt på lukten vad som har hänt. Vanligaste orsaken till att något sådant händer är att motorn har varit inkopplad utan motorskydd eller med felaktigt/felinställt motorskydd, och så har den antingen blivit överbelastad eller inte kunnat starta pga att en fas har varit spänningslös. En annan inte helt ovanlig orsak är att motorn har varit genomblöt invändigt, ofta har den fungerat direkt efter spänningssättning men sedan blir det överslag i lindningen så den brinner när spänningen har legat på några minuter. Detta är mycket vanligt på maskiner som står utomhus och sällan används, t ex vedkapar. Men om det inte är riktigt så uppenbara fel så kan man komma långt med några enkla mätningar. Börja med att ohmmäta eller megga mellan lindningarna och jord för att kolla att det inte finns jordfel i motorn. Koppla sedan loss byglingsblecken från kopplingsplinten och ohmmät lindningarna var för sig för att kolla att de har ungefär samma resistans (inom 10 % eller så). Kolla också att det inte är överledning mellan de tre lindningarna. Enstaka kortslutna varv kan vara svårare att upptäcka, de brukar dock leda till kraftig överström på någon fas eller att motorskydd löser ut. Är man misstänksam mot sådant skulle man kunna prova att köra motorn obelastad och mäta strömmen på alla tre faserna för att kolla att de är lika. Om motorn är D-kopplad bör man helst mäta lindningsfasernas strömmar, dvs koppla in amperemetrar istället för byglingsblecken i kopplingsplinten. Är den ansluten till Y/D-start är det förstås lätt gjort att kolla med strömtång på en ledare i taget ändå. Om motorn verkar elektriskt sett i ordning men ändå t ex blir överhettad, låter illa eller verkar svag så kan det vara något mekaniskt fel. Glapp i lager eller krokig axel kan leda till att den "fältar", dvs att rotor och stator skrapar emot varandra. Det är inte säkert att det märks när man drar runt motorn för hand när den är spänningslös, om det finns en liten osymmetri i motorn så vill magnetfälten dra rotorn i sidled när den är igång, med påföljd att den börjar fälta lättare. Andra orsaker till fältning kan vara t ex rost på rotor eller stator, eller någon mekanisk skada - t ex en lagersköld som har spruckit eller tappat formen, eller att statorn har blivit oval. Om man ska byta lager i en asynkronmotor så bör man se till att köpa kullager med normalt spel, alltså inte lager med större spel än standard som är märkta C3 eller C4. En del maskinfirmor med smalt sortiment verkar sälja C3-lager i första hand. En hög "inre ström" i en D-kopplad lindning, vilket kan göra att motorn brummar eller blir överhettad, behöver inte bero på något fel i motorn. Det kan också vara frågan om t ex kraftiga övertoner på elnätet eller osymmetri mellan huvudspänningarna som den D-kopplade motorn så att säga försöker hålla emot. Misstänker man något sådant så kanske det finns någon fler D-kopplad motor i samma 11 / 13

12 anläggning som man kan jämföra med. Postad av Stefan Ericson - 17 jan :09 Hej på er! Dom cnc maskiner jag jobbat med med högst varvtal är v/min. Dom har spindel kylare. Supercooler och lager övervakning. Det var Matsuura som började med dom, i början på 90 talet. Postad av Claes Börjesson - 17 jan :55 Hur skydda en 3-fas elmotor: SÄTT EN 10 ma JORDFELSBRYTARE PÅ DEN Fast det är lättare att få tag på en vanlig 30 ma dito. Detta gör att många felorsaker i en motor minimeras. Enligt min åsikt så är vanligaste felet i en vanlig motor att det kommit in fukt eller vatten i motorn. Jag hade på mitt förra jobb ett antal motorer som satt mycket dåligt placerade, vid översvämningar löste jordfelsbrytarna innan isolering eller ledningar blev skadade. Av med locken ställ dit en torkfläkt, låt gå tills JFB tillät, sedan var allt frid och fröjd igen. Samma sak i restaurangköket, 1 JFB på varje enskild apparat. Ingen permanent skada fastän någon spolade ur pizza-stenugnen med vattenslang. 1 vecka torkning så fungerade den utan några skador. 12 / 13

13 Otät packning i stekbordet, jordfelsbrytaren löste innan någon allvarligt korrosion, samtidigt som alla andra apparater fortfarande var igång (kom ihåg, 1 JFB per pryl) Postad av Odd Hedberg - 18 jan :48... vanligaste felet i en vanlig motor att det kommit in fukt eller vatten i motorn... Faktum är att vanliga asynkronmotorer med kortsluten burlindning i rotorn är mycket vattentåligare än vad de flesta tror FÖRUTSATT ATT KOPPLINGSLÅDAN ÄR RÄTT HOPSKRUVAD OCH DÄRMED TÄT! Jag har sett pumpmotorer som snällt fortsatte att gå trots att de stod under en halvmeter brandsprinklingsvatten (som inte dränerades bort som det skulle ha gjort...), de fortsatte att gå tills vi (av personsäkerhetsskäl) slog av dem så saneringsgänget kunde (el-)säkert kliva omkring i 'dammen'... OK, släpringade motorer är något heeelt annat... Postad av Torbjörn Forsman - 18 jan :25 Mitt intryck är att det är ett mindre problem för en motor om den råkar vara helt dränkt i ett par timmar än om den har stått ute oanvänd i regn och rusk några månader. Med dagliga temperatur- och lufttrycksvariationer kommer det förr eller senare att kondensera vatten överallt där det inte verkligen är hermetiskt tillslutet. En normal trefasmotor har ju ingen packbox på axeländen, mer än möjligen tätningarna i helkapslade kullager, och det kan alltid ta sig in fukt via lagren om den får tillräcklig tid på sig. Speciellt om motorn är gammal och lagrens tätningar slitna, fettet förhårdnat osv. 13 / 13