Motor Guide
Motorer byggs av människor
Motorguide
Motorguiden - grundläggande teknisk information om små och medelstora helkapslade kortslutande motorer. LV Motors Vi förbehåller oss rätten att införa ändringar i konstruktion, tekniska data och mått utan föregående meddelande. Eftertryck och reproduktion av delar av detta dokument tillåts förutsatt att källan tydligt redovisas. ISBN 952-91-0728-5 Andra utgåvan 2006
Innehållsförteckning 1. ABBs profil 1.1 ABB-koncernen... 11 1.2 ABBs lågspänningsmotorer... 13 1.3 Produktsortiment... 14 1.4 Kvalitet, certifi eringar... 17 1.5 IT-support... 19 1.6 Logistiksystem... 21 2. Energibesparing och miljö 2.1 Allmänt... 25 2.2 Högeffektiva motorer... 26 2.2.1 Motorer för EUs effektivitetsklasser... 26 2.2.2 Motorer enligt EPAct-krav... 26 2.2.3 Globala motorer... 26 2.2.4 Fördelar med högeffektiva motorer... 27 2.2.5 Energibesparing, livscykelanalys (LCA).. 29 2.3 ABBs miljöledningsprogram... 30 2.4 ISO 14001... 31 3. Standarder 3.1 Allmän inledning... 35 3.2 Rotationsriktning... 35 3.3 Kylmetod... 36 3.4 Kapslingsklasser: IP-kod/IK-kod... 39 3.5 Standardspänningområden... 40 - ABBs enhastighetsmotorer fi nns för följande spänningområden.... 40 - Motorer för andra spänningar... 41 3.6 Toleranser... 42 3.7 Monteringssätt... 43 - Internationell standard... 43 - IM-monteringssätt... 43 - Exempel på vanliga monteringssätt... 43 3.8 Mått- och effektstandard... 44 4. Elektrisk konstruktion 4.1 Isolation... 49 4.2 Omgivningstemperatur/hög höjd... 50 - Tillåten uteffekt vid hög omgivnings... temperatur eller på hög höjd, tabell... 50 4.3 Start av motorer... 50 - Starttransienter... 50 - Direktstart... 50 - Y/D-start... 51 iv
Innehållsförteckning 4.3.1 Mjukstartare... 52 4.3.2 Starttid... 53 - Tillåten starttid... 53 - Tillåten start- och reverseringstäthet... 54 4.3.3 Startegenskaper... 56 4.3.4 Exempel på startprestanda... 58 4.4 Driftarter... 60 - Kontinuerlig drift S1 - S9... 60 - Intermtittenta drifter... 64 4.5 Ökad märkeffekt... 65 4.6 Verkningsgrad... 66 4.7 Effektfaktor... 67 4.7.1 Faskompensering... 67 4.7.2 Effektfaktorvärden... 69 4.8 Kopplingsscheman... 70 5. Mekaniskt utförande 5.1 Stomkonstruktioner... 73 5.2 Anslutningslådor... 74 - Samordning mellan anslutningslådor och kabelgenomföringar... 76 5.3 Lager... 77 - Lagerlivslängd... 77 - Lagerstorlek... 77 - Lagerkonstruktion för aluminiummotorer... 78 - Lagerutförande för stål- och gjutjärnsmotorer... 78 5.4 Balansering... 79 5.5 Ytbehandling... 81 6. Akustik 6.1 Ljuddämpning... 85 6.2 Ljudkomponenter... 85 6.2.1 Fläktljud... 86 6.2.2 Magnetljud... 86 6.3 Luftburet och stomburet ljud... 86 6.3.1 Luftburet ljud... 86 6.3.2 Stomburet ljud... 87 6.3.3 Ljuddämpade motorer... 87 6.4 Ljudtrycksnivå och ljudeffektnivå... 87 6.5 Vägningsfi lter... 88 6.6 Oktavband... 88 v
Innehållsförteckning 6.7 Frekvensomriktarmatning... 90 6.8 Externa ljudkällor... 91 6.8.1 Upplevelse av skillnad i ljudnivå... 91 6.9 Ljudtrycksnivåer... 92 7. Installation och underhåll 7.1 Leveranskontroll... 95 7.2 Kontroll av isolationsresistansen... 95 7.3 Åtdragningsmoment för ledaranslutningar... 96 7.4 Drift... 96 - Driftmiljö... 96 - Säkerhet... 96 - Förebyggande av olyckor... 96 7.5 Hantering... 97 - Förvaring... 97 - Transport... 97 - Vikt... 97 7.6 Fundament... 98 7.6.1 Fästklotsar... 98 7.7 Kopplingsuppriktning... 99 7.7.1 Montering av remskivor och kopplingshalvor101 7.8 Spännlinjaler... 102 7.9 Montering av lager... 103 7.10 Smörjning... 104 7.10.1 Motorer med permanentsmorda lager... 104 7.10.2 Motorer med smörjsystem... 104 7.11 Guide för val av säkringar... 106 8. SI-systemet 8.1 Storheter och enheter... 109 - Exempel:... 109 8.2 Omräkningsfaktorer... 112 9. Motorval 9.1 Motortyp... 115 - Typ av kapsling... 115 9.2 Effektuttag (kw)... 115 9.3 Varvtal... 115 - Motorvarvtal... 116 9.4 Montering... 116 9.5 Matning... 116 9.6 Driftmiljö... 116 9.7 Beställningschecklista... 117 vi
Innehållsförteckning - Checklistor... 117 10. Varvtalsreglerade drivsystem 10.1 Allmänt... 121 10.2 Frekvensomriktare... 122 10.2.1 Direkt frekvensomvandling... 122 10.2.2 Indirekt frekvensomvandling... 122 10.3 Pulsbreddmodulering (PWM)... 122 10.4 Dimensionering av frekvensomriktare... 123 - Val av motor... 123 - Motorkonstruktion... 123 - Val av frekvensomriktare... 124 10.5 Belastbarhet (moment)... 125 - Effektivare kylning... 126 - Filtrering... 126 - Speciell rotorkonstruktion... 126 10.6 Isolationsnivå... 127 10.7 Jordning... 127 10.8 Drift vid höga varvtal... 128 10.8.1 Max vridmoment... 128 10.8.2 Lagringskonstruktion... 128 10.8.3 Smörjning... 129 10.8.4 Fläktljud... 129 10.9 Balansering... 130 10.10 Kritiska varvtal... 130 10.11 Axeltätningar... 130 10.12 Drift vid låga varvtal... 130 10.12.1 Smörjning... 130 10.12.2 Kylkapacitet... 130 10.12.3 Elektromagnetiskt ljud... 131 vii
Innehållsförteckning viii
ABBs profi l 1
1. ABBs profi l 1.1. ABB-koncernen ABB: Världsledande inom elteknik ABB (www.abb.com) är ledande inom kraft och automationsteknik. Våra lösningar förbättrar prestanda och minimerar miljöpåverkan för energiföretag och industrier. ABB-koncernens bolag verkar i cirka 100 länder och har ungefär 103 000 medarbetare runt om i världen. ABB har förenklat sin divisionsstruktur för att fokusera på två affärsområden: Power Technologies (Kraftteknik) och Automation Technologies (Automationsteknik). ABB Power Technologies levererar till el-, gas- och vattenföretag liksom till kunder inom industri och handel. Divisionen erbjuder ett brett sortiment av produkter, system och tjänster för transmission och distribution av energi samt för automation. ABB Automation Technologies erbjuder en robust plattform av produkter och tjänster, med slutanvändarkompetens och global närvaro, för lösningar inom styrning, rörelse, skydd, och fabriksintegration i process- och energiindustri. 11
1. ABBs profi l 1.1. ABB-koncernen 12
1. ABBs profi l 1.2 ABBs lågspänningsmotorer ABB har tillverkat motorer i över 100 år. Våra produkter är konstruerade för att vara tillförlitliga. Vi kan leverera motorer till i stort sett varje tillämpning. Vår världsomspännande serviceorganisation erbjuder alla nivåer av service, och med moderna e-handelslösningar är vi tillgängliga dygnet runt för enkla beställningar och snabba leveranser. ABBs standardmotorer kan levereras omgående från centrallager och distributörer över hela världen. Motorerna är konstruerade för enkla standardtillämpningar, men kan anpassas för att uppfylla de flesta krav. Standardmotorerna är tillverkade med högsta kvalitetskrav och av bästa tillgängliga material från leverantörer världen över. Detta ger motorerna en sådan kvalitet och tillförlitlighet att det inte är ovanligt att hitta motorer som har varit drift i över 30 år. Trots ett konkurrenskraftigt pris uppfyller motorerna som standard effektivitetsklassen EFF2, och som tillval EFF1. ABBs processmotorer är konstruerade för att klara de mest krävande tillämpningar som kan tänkas ute i industrin, som papper och massa, vattenbehandling, livsmedel, metallbearbetning och byggmaterialtillverkning. Motorerna har en så krävande specifikation att ABB kan erbjuda 3 års garanti vid tillämpningar inom dessa industrigrenar. Processmotorerna är tillverkade med högsta kvalitetskrav och av bästa tillgängliga material från leverantörer världen över. Detta ger motorerna en sådan kvalitet och tillförlitlighet att det inte är ovanligt att hitta motorer som har varit drift i över 30 år. Trots ett konkurrenskraftigt pris uppfyller motorerna effektivitetsklassen EFF1. 13
1. ABBs profi l 1.3 Produktsortiment Lågspänningsmotorer för alla tillämpningar Motorer för processindustri Gjutjärnsmotorer Aluminiummotorer Standardmotorer Aluminiummotorer Stålmotorer Gjutjärnsmotorer Öppna droppskyddade motorer Bromsmotorer Enfasmotorer Integrerade motorer 14
1. ABBs profi l 1.3 Produktsortiment Motorer för explosionsfarliga miljöer Motorer med explosionstät kapsling Motorer med förhöjd säkerhet (al 90-280, gjutjärn 80-400) Gnistfria motorer (al 90-280, gjutjärn 71-400) DIP-motorer (al 56-280, gjutjärn 71-400) Marinklassificerade motorer Aluminiummotorer Gjutjärnsmotorer Stålmotorer Öppna droppskyddade motorer 15
1. ABBs profi l 1.3 Produktsortiment ABB Motors totala produkterbjudande ABB erbjuder flera breda serier av motorer och generatorer för växelström. Vi tillverkar synkronmotorer för mycket krävande tillämpningar och vi har ett komplett sortiment asynkronmotorer för såväl låga som höga spänningar. Vår djupa kunskap om så gott som alla typer av industriell tillverkning tillåter oss att alltid specificera den bästa lösningen för dina behov. Lågspänningsmotorer och -generatorer Standardmotorer för standardtillämpningar Aluminiummotorer Stålmotorer Gjutjärnsmotorer Öppna droppskyddade motorer Globalmotorer Bromsmotorer Enfasmotorer Integrerade motorer Motorer för krävande tillämpningar inom processindustrin Aluminiummotorer Gjutjärnsmotorer Motorer för hög omgivningstemperatur NEMA-motorer Motorer för explosionsfarliga miljöer Motorer med explosionstät kapsling Motorer med förhöjd säkerhet Gnistsäkra motorer Dammtäta motorer Marinklassificerade motorer Aluminiummotorer Stålmotorer Gjutjärnsmotorer Öppna droppskyddade motorer Andra tillämpningar Permanentmagnetmotorer Höghastighetsmotorer Vindturbingeneratorer Motorer för rökgasfläktar Vattenkylda motorer Rullbandsmotorer Motorer och generatorer för höga spänningar och synkrondrift Gjutjärnsmotorer för höga spänningar Modulära induktionsmotorer Släpringade motorer Motorer för explosionsfarliga områden Servomotorer Asynkronmotorer och -generatorer Likströmsmotorer och -generatorer 16
1. ABBs profi l 1.4 Kvalitet, certifieringar ABB Motors fabriker är certifierade enligt kvalitetsstandarden ISO 9001 och miljöledningsstandarden ISO 140001. Alla motorer som levereras från ABB är inspekterade och provkörda för att vara garanterat fria från defekter och ha önskade konstruktions- och prestandamässiga egenskaper. Rutinprovning Denna inspektion utförs på varje enskild motor. Här kontrolleras att motorn har nödvändig elektrisk hållfasthet och att dess elektriska och mekaniska prestanda är tillfredsställande. Typinspektion Typinspektion utförs på en eller flera motorer för att säkerställa att konstruktionens egenskaper och funktioner är i enlighet med tillverkarens specifikation. Typinspektion omfattar inspektion och provning av: elektrisk och mekanisk funktion elektrisk och mekanisk hållfasthet temperaturstegring och verkningsgrad överbelastningsbarhet övriga speciella egenskaper hos motorn 17
1. ABBs profi l 1.4 Kvalitet, certifieringar Stickprov Överenskoms i samband med beställning. Köparen kan välja ut ett visst antal motorer från en specifik order för mera detaljerad inspektion och provning, med omfattning motsvarande typinspektionen. Övriga motorer genomgår rutinprovning. Speciella motorversioner Motorer som skall användas ombord på handelsfartyg eller i områden med explosionsrisk måste genomgå ytterligare inspektion och provning, i enlighet med kraven från det aktuella klassningssällskapet eller i tillämpliga nationella eller internationella normer. Provningsrapporter Provningsprotokoll som anger typiska prestandavärden för motortypen, samt en kopia av inspektions- och provningsrapporten, skickas till kunden på begäran. 18
1. ABBs profi l 1.5 IT-support Mängder av teknisk dokumentation, som datablad, måttritningar och certifie-ringsdokument från olika myndigheter världen över kan laddas hem från webbplatsen www.abb.se/motorer&drivsystem. Vår lätthanterliga funktion Online Motor Data Search tillåter motorval online - med motorspecifik dokumentation. Även vårt dimensioneringsverktyg, MotSize, kan laddas hem från vår webbplats. För att söka och ladda ner information, följ bara den lättförståeliga navigeringsstrukturen ner till den önskade produkten. Följande information är tillgängligt via internet: Tillbehör - detaljerad information om tillgängliga motortillval CAD-genererade översiktsritningar som kan kopieras in i praktiskt taget varje AutoCad-system Certifieringar - ett urval av verkliga certifieringsdokument från olika myndigheter världen över EU-överensstämmelseförklaringar - inklusive spänningsdirektiv, CE-märkning etc. Användarhandledningar - finns på flera språk Underhåll - specifik information som ofta saknas i katalogerna, t.ex. speciella anvisningar för förvaring av motorer under längre perioder 19
1. ABBs profi l 1.5 IT-support Måttritningar - över 5000 måttritningar för motorer, inklusive byggstorleksoch stomstorlekspecifika ritningar för både låg- och högspänningsmotorer och för specialmotorer Reservdelar. ABBs webbplats uppdateras och utvecklas kontinuerligt. CD-ROM Följande dokument finns även på CD-ROM: Kompletta motorkataloger CAD-genererade översiktsritningar Måttritningar Programvara för motorval 20
1. ABBs profi l 1.6 Logistiksystem ABB etablerade logistiksystem för lågspänningsmotorer redan 1988. Idag tillämpas detta koncept även för många andra ABB-produkter, till exempel frekvensomriktare för lågspänning. Principen att bygga upp ett logistiksystem kring ett antal centrallager är unikt på elmotormarknaden. Den resulterande snabba och effektiva servicen har blivit ett kraftfullt marknadsföringsverktyg och försäljningsargument för ABB. ABBs säljarkår har stöd av branschens mest avancerade leveranssystem. 300 000 motorer och frekvensomriktare i 2 000 varianter kan levereras från det nya europeiska distributionsnätets tre centrallager i Tyskland, Sverige och Spanien, som tillsammans täcker hela Europa. Centrallagret i Singapore tar hand om Sydostasien medan Shanghai betjänar Kina och New Berlin i Wisconsin levererar till Nordamerika. Dessutom lagerförs många standardprodukter av lokala återförsäljare. ABBs logistiksystem med ett gemensamt orderadministrationssystem (OMS) är den största satsningen på motor- och frekvensomriktarlogistik som någon tillverkare presterar. Detta garanterar snabb och korrekt leverans av godtycklig produkt som tillverkas av någon av ABBs fabriker för motorer eller frekvensomriktare. OMS eliminerar all manuell datainmatning vid centrallagren och garanterar friktionsfri datahantering. Online-åtkomst kan ordnas via en EDI-uppkoppling, direkt till ABBs OMS eller via BOL (Business Online), vårt webbaserade kundgränssnitt mot OMS. Här ingår information om lagerstatus och tillgänglighet. För att få tillgång till BOL, kontakta närmaste försäljningskontor. Om du har speciella krav finns många alternativutföranden med fabrikssupport tillgängliga inom ramen för ABBs lagerförda motorserier. Varje anläggning har en verkstad för motorombyggnad. Ca 70 000 utförandevarianter finns tillgängliga. Bland dessa kan nämnas tillval som olika axlar, lager, isoleringstyper, anslutningslådor, motorsköldar och färger. Dessutom kan rent kundspecifika lösningar byggas på beställning. Anpassningar som dessa kan utföras inom 24 timmar. 21
Energibesparing och miljö 2
2. Energibesparing och miljö 2.1 Allmänt Vid det internationella toppmötet om klimatförändring i japanska Kyoto i december 1997 slöt 55 av världens nationer ett avtal om att minska sina utsläpp, i syfte att stabilisera den globala miljön. De 38 industriländerna avtalade att under perioden 2008-2012 minska sina utsläpp av växthusgaser med i genomsnitt 5% relativt 1990 års nivå. Europeiska unionen åtog sig dessutom att minska sina utsläpp med 8%. 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 Verkningsgradsklasser enligt EU/CEMEP-avtalet oktober 98 4-poliga Eff1 Eff2 Eff3 1,1 1,5 2,2 3 4 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 Uteffekt, kw Gränslinje Eff1/Eff2 Gränslinje Eff2/Eff3 I oktober 1998 avtalade Europeiska unionen och CEMEP (The European Committee of Manufacturers of Electrical Machines and Power Electronics) att införa tre verkningsgradsklasser för elektriska motorer. Avtalet har tillkommit inom ramen för Europeiska kommissionens strävan att att förbättra verkningsgraden hos motorer och minska CO 2 -utsläppen. Detta har redan medfört en tydligt minskande andel EFF3-motorer (dvs motorer i den lägsta verkningsgradsklassen) på marknaden. Dessutom kommer ett system för utsläppshandel att lanseras inom EU år 2005. Förbränning av fossilt bränsle för att generera elektrisk energi, framför allt för användning inom hushåll och industri, är en viktig orsak till utsläpp av växthusgaser. Industrin spelar därför en avgörande roll i arbetet att minska mängden skadliga utsläpp. Genom att öka verkningsgraden i produktionsprocesserna och installera effektivare utrustning kan industrin minska sin elförbrukning. Detta minskar i sin tur mängden elektrisk energi som måste genereras för att uppfylla behovet. Motorer står för ca 65 procent av all elektrisk energi som förbrukas i industriella tillämpningar. Vilken energibesparing som är möjlig beror på en motors effekt, 25
2. Energibesparing och miljö 2.2 Högeffektiva motorer belastning och drifttid. Motorer med högre verkningsgrad kan i sig själva betyda mycket för att minska CO 2 -utsläppen. ABBs motorer är konstruerade för att motsvara världens förändrade attityd gentemot energihushållning och motorprestanda. Samlade prestandadata hos dessa motorer utgör ett stort steg mot att uppfylla de åtaganden som industrivärldens regeringar gjorde på Kyoto-toppmötet.. Industrin kan även bidra genom att återvinna material som plast och aluminium. Detta sparar energi som annars skulle gå åt för att producera sådana material från sina respektive råmaterial. 2.2.1 Motorer för EUs effektivitetsklasser ABB är en av Europas fåtaliga ledande motorleverantörer vars produkter uppfyller eller överträffar kraven för LS-motorer i den högsta effektivitetsklassen. Effektivitetsklasserna gäller 2- och 4-poliga, trefas kortslutna asynkronmotorer, avsedda för 400 V, 50 Hz, med driftcykel S1 och med en uteffekt på 1,1-90 kw. Den beskrivningen täcker in den största gruppen motorer på marknaden. 2.2.2 Motorer enligt EPAct-krav Den nyligen kompletterade American Energy Policy and Conservation Act, vanligen kallad EPAct, kräver att elmotorer inom effektområdet 0,7-150 kw (1-200 hk) som tillverkas i eller importeras till USA eller Kanada skall uppfylla de effektivitetsnivåer som lagen stipulerar. I ABBs breda motorutbud ingår produkter som uppfyller dessa krav. 2.2.3 Globala motorer Globala motorer är motorer som har ett stort antal certifieringar och som kan specificeras för användning i stort sett var som helst. De uppfyller UR, EPAct, CE, EFF1, CSA, EEF. Här ingår aluminiummotorer, 2- och 4-poliga, IEC-storlek 63 till 280. 26
2. Energibesparing och miljö 2.2.4 Fördelar med högeffektiva motorer Att minska sin energiförbrukning är ett sätt för företag att kapa produktionskostnaderna och behålla konkurrenskraften. Högeffektiva motorer kan ge stora besparingar. Detta gäller i synnerhet om det är aktuellt att installera nya motorer eller kompletta processer, ersätta överdimensionerade och underbelastade motorer eller göra stora installationsförändringar. Dessutom är det ett intressant alternativ till att reparera eller linda om uttjänta motorer. En omlindad elmotor förlorar ca 1 % i verkningsgrad mot när den är ny. Högeffektiva motorer erbjuder besparingar i form av lägre energikostnader, mindre stilleståndstid och mindre bundet kapital. Även små verkningsgradsökningar kan betyda stora totala besparingar för en motor - förutsatt att både drift- och kapitalkostnad beaktas. För att ta Storbritannien som exempel kostar en 11 kw-motor typiskt under GBP 500 att köpa, men över GBP 50 000 att driva sett över en 10-årsperiod. Inköpspriset utgör alltså ca 1 procent av motorns totala livscykelkostnad Tabellen nedan jämför kapitalkostnaden för olika motorstorlekar och deras driftskostnader, genom att visa ungefär hur lång tid motorn kan köras innan driftskostnaden blir lika med kapitalkostnaden. Kapitalkostnad i jämförelse med driftskostnad (GBP) Märkdata 5,5 kw 18,5 kw 90 kw 250 kw Kapitalkostn. ca. 285 680 3 700 10 500 Typisk verkningsgrad 85 % 90 % 92 % 94 % Ineffekt, kw 6,47 20,56 97,83 265,96 Daglig driftskostnad 7,76 24,67 117,40 319,15 Dagar för att förbruka kapitalkostnaden 37 28 32 33 Förutsatt en kontinuerlig driftcykel och en elkostnad på GBP 0,05/kWh Alla ABB-motorer är som standard energieffektiva. De finns på lager i alla vanliga storlekar. ABB erbjuder dessutom en serie högeffektiva motorer. De lämpar sig för alla tillämpningar, inklusive i explosionsfarliga områden och i varvtalsreglerade drivsystem. 27
2. Energibesparing och miljö 2.2.4 Fördelar med högeffektiva motorer En energieffektiv motor ger samma uteffekt (vridmoment) som en standardmotor, men fordrar mindre ineffekt (i kw) än motsvarande standardmotor. Den högre verkningsgraden uppnås genom högre metallkvalitet och tunnare plåtar i statorn för att minska järnförlusterna, och mera koppar i varje spår för att minska I 2 R-förlusterna. Energieffektiva motorer har lägre förluster i fläkt och rotorn. Det finns tre huvudsakliga standarder för test av motorers verkningsgrad, nämligen IEC 600 34-2 (EU), IEEE 112-1991 (USA) och JEC 37 (Japan). Den största skillnaden mellan metoderna är att IEEE 112 mäter de totala förlusterna med en direkt metod, vilket ger lägst värden. IEC 600 34-2 är en indirekt metod som antar att tilläggsförlusterna uppgår till 0,5 procent. Värdet är i verkligheten högre för små motorer. JEC 37 är också en indirekt metod som antar att tilläggsförlusterna är lika med noll. Den metoden ger därför högst värden. 28
2. Energibesparing och miljö 2.2.5 Energibesparing, livscykelanalys (LCA) Livscykelanalyser kan visa konstruktörer hur motorer kan göras mera miljövänliga. Tabellen nedan jämför två standardelmotorer på 11 kw, med olika konstruktioner. ABB-motorn kommer från ABB Motors, och motor X från en konkurrent. Det går åt mera koppar och järn för att tillverka en ABB-motor, men det gör den effektivare än motor X. ABB-motorn förbrukar mindre energi under sin livscykel än motor X. Om vi utgår från 8 000 timmars drift per år i 15 år kommer ABB-motorn, med sin högre verkningsgrad, att förbruka 140 681 kwh, och den mindre effektiva motor X, 177 978 kwh. Med sin verkningsgrad på 91,1 procent förlorar ABB-motorn 8,9 procent av 140 681 kwh. Motor X, med en verkningsgrad på 89 procent, förlorar 11 procent av 177 978 kwh. Tabellen visar miljöaspekterna på dessa båda motorer, utgående från förluster, tillverkning och en återvinningsgrad på 96 procent. Enligt EPSschemat har ABB-motorn 21 procent mindre miljöpåverkan. Miljöaspekter sett över hela livscykeln ABB-motor Motor X 11 kw 11 kw Verkningsgrad 91 % 89 % Användning av resurser för generering av elenergi Europagenomsnitt Kol kg 16 370 20 690 Gas kg 2 070 2 620 Olja kg 3 240 4 090 Stål och övriga material (kg) 32 29 Utsläpp (kg) 64 278 81 067 Procent CO 2 98 98 Totalt EPS 1 ) index 8 260 ELU 2 ) 10 430 ELU 99,4 % från drift 99,5 % från drift 1 ) Strategier för miljöprioritet under konstruktionsfasen. I EPS-metoden ingår fem safeguard - aspekter: Människors hälsa, biologisk mångfald, biologisk produktion, resurser och estetiska värden. 2 ) ELU står för Environmental Load Limit, dvs miljöbelastningsgräns. Värdet används för att uppskatta indata till de fem safeguard-aspekterna i EPS. 29
2. Energibesparing och miljö 2.3 ABBs miljöledningsprogram ABB är ledande inom kraft och automationsteknik. Våra lösningar förbättrar prestanda och minimerar miljöpåverkan för energiföretag och industrier. Vi strävar efter att skapa värde för våra intressenter genom att uppfylla behoven hos våra kunder, hos våra medarbetare och i samhällen som vi arbetar i. Vi strävar efter att minska vår egen miljöpåverkan. Vi vill bidra till miljöeffektivt tänkande och miljömässigt ansvar i de samhällen och länder där vi verkar. Våra kärnverksamheter erbjuder energieffektiva system, produkter och tjänster. Detta tillåter våra kunder att minska sin användning av energi och naturresurser. Miljöledning är en av våra främsta affärsmässiga prioriteter. Vi har åtagit oss: Att bedriva vår verksamhet på ett miljömässigt korrekt sätt genom att tillämpa miljöledningssystem, som ISO 14001, i all vår verksamhet och genom att tilllämpa miljöprinciper som ett åtagande att åstadkomma ständiga förbättringar, uppfylla lagar och föreskrifter samt utbilda medarbetare över hela världen i miljömedvetenhet. Att främja miljöansvar längs värdekedjan genom att uppmuntra leverantörer, entreprenörer och kunder att anpassa sig till internationella miljönormer. Att utveckla våra tillverkningsprocesser med fokus på energi- och resurseffektivitet. Att regelbundet genomföra revisioner av våra anläggningars miljöprestanda, inklusive anläggningar som ingår i förvärv, avyttringar och sammanslagningar. Att sprida miljöeffektiv teknik till utvecklingsländer. Att utveckla och marknadsföra produkter och system som är resurssnåla och som underlättar användning av förnybara energikällor. Att deklarera miljöprestanda för våra huvudprodukter genom att publicera miljövarudeklarationer baserade på livscykelanalyser. Att beakta miljöaspekter vid riskbedömning av större kundprojekt. Att öppet redovisa våra resultat genom att årligen publicera en redovisning av hållbar utveckling, som baseras på kraven i Global Reporting Initiative (GRI) och som verifieras av en oberoende aktör. Miljöpolicyn är en integrerad del av ABBs hållbarhetsåtagande. Den ingår i våra strategier, våra processer och i det dagliga arbetet inom hela ABB-koncernen. 30
2. Energibesparing och miljö 2.4 ISO 14001 ISO 14001 är en internationell standard för miljöledningssystem. ISO 14001 har definierats av World Business Council for Sustainable Development, och har som övergripande mål att ge stöd för miljöskydd och förebyggande av förorening - med hänsyn till socioekonomiska behov. Standarden kräver att organisationer etablerar och upprätthåller miljöledningssystem och sätter upp mål för sitt miljöarbete. Förutom att uppfylla alla miljölagar måste företag åta sig kontinuerlig förbättring och att förebygga föroreningar. ISO 14001 gör det vidare möjligt för allmänheten att bedöma ett företags miljöprestanda. ABB har redan gjort stora framsteg i att tillämpa ISO 14001 i sina anläggningar världen över. Vid utgången av 2003 hade omkring 400 fabriker och serviceanläggningar infört ISO 14001. 31
Standarder 3
3. Standarder 3.1 Allmän inledning ABBs standardmotorer och -generatorer för lågspänning är helkapslade kortslutna asynkronmaskiner som uppfyller internationell IEC-standard, CENELEC, relevanta VDE-föreskrifter och DIN-standard. Motorer som uppfyller andra nationella och internationella specifikationer kan levereras på begäran. Alla ABBs motorfabriker är certifierade enligt den internationella kvalitetsstandarden ISO 14001 och uppfyller alla tillämpliga EU-direktiv. ABB ställer sig helhjärtat bakom strävan att harmonisera europeisk standard och engagerar sig i olika arbetsgrupper inom både IEC och CENELEC. Internationell standard: EN 60034-1,2 5, 6, 7, 9 NEMA MG 1 1993 3.2 Rotationsriktning IEC Elektrisk Mekanisk IEC 600 34-1 IEC 600 72 IEC 600 34-2 IEC 600 34-5 IEC 600 34-8 IEC 600 34-6 IEC 600 34-12 IEC 600 34-7 IEC 600 34-9 IEC 600 34-14 Motorernas kylning är oberoende av rotationsriktningen, med undantag för vissa riktigt stora 2-poliga motorer. När nätet ansluts till trefasmotorns statoruttag märkta U,V och W och nätets fasföljd är L1, L2, L3 kommer motorn att rotera medurs, sett från drivänden. Rotationsriktningen kan ändras genom att man låter två fasledare byta plats i startapparaten eller i motorns anslutningslåda. 35
3. Standarder 3.3 Kylmetoder Standarden IEC 600 34-6 anger kylmetod Exempel IC 4 (A) 1 (A) 6 Internat. kylning Kretsarrangemang 0: Fri cirkulation (egenventilation) 4: Mantelkylning Primärt kylmedium A för luft (utesluts vid enkel kod) Metod för cirkulation av primärt kylmedium 0: Fri konvektion 1: Självcirkulation 6: Maskinmonterad oberoende komponent Sekundärt kylmedium A för luft (utesluts vid enkel kod) W för vatten Metod för cirkulation av sekundärt kylmedium 0: Fri konvektion 1: Självcirculation 6: Maskinmonterad oberoende komponent 8: Separat komponent ABB kan leverera motorer enligt nedan : IC 410: IC 411: IC 416: IC 418: IC 01: IC 31W: Helkapslad motor utan fl äkt Helkapslad standardmotor, mantelkylning med fl äkt Helkapslad motor med separat fl äktmotor Helkapslad motor, mantelkylning utan fl äkt Öppna motorer Rörtillopp och röravlopp eller kanalventilation: vattenkylning Obs: Motorer utan fläkt kan leverera samma uteffekt som motorer med fläkt, förutsatt att installationen är utförd i enlighet med IC 418. 36
3. Standarder 3.3 Kylning Luftflödet och lufthastigheten mellan kapslingens kylflänsar måste minst uppfylla värdena nedan, relaterade till axelhöjd. Värdena gäller 50 Hz nätfrekvens. Vid 60 Hz måste 20 % läggas till. Lufthastighet och luftflöde : Axelhöjd Poltal Lufthastighet m/s Luftflöde m 3 /s 56 2 1,5 0,12 4 0,75 0,04 6 NA NA 8 NA NA 63 2 2 0,16 4 1 0,07 8 0,5 0,03 71 2 2,5 0,21 4 1,5 0,10 6 1,0 0,07 8 0,75 0,06 80 2 3,5 0,31 4 2,5 0,19 6 1,5 0,12 8 1,2 0,09 90 2 4,5 0,36 4 3,0 0,28 6 2,0 0,17 8 1,6 0,14 100 2 7,5 0,69 4 4,5 0,42 6 3 0,25 8 2,5 0,19 112 2 11 0,15 4 7 0,10 6 7 0,10 8 7 0,10 132 2 12 0,25 4 9 0,20 6 8 0,15 8 8 0,15 160 2 11 0,35 4 8 0,25 6 6 0,20 8 3 0,10 180 2 11 0,45 4 8 0,30 6 6 0,25 8 4 0,15 200 2 10 0,45 4 8 0,35 6 5 0,25 8 5 0,25 225 2 10 0,50 4 10 0,55 6 9 0,45 8 7 0,35 250 2 10 0,55 4 12 0,65 6 9 0,45 8 6 0,30 280 2 9,6 0,46 4 8,5 0,39 6 6,5 0,32 8 7,6 0,36 315 2 8,3 0,46 4 9,4 0,56 6 7,5 0,40 8 7,6 0,43 355 2 10 0,82 4 13 1,1 6 11,5 1,0 8 8,5 0,7 400 2 15 1,4 4 15 1,5 6 11 1,1 8 8 0,8 450 2 15 2,0 4 15 2,0 6 13 1,7 8 10 1,25 37
3. Standarder 3.3 Kylning Motorer utan fläkt enligt IC 410 på begäran. ABB:s utbud: Kylningsbeteckning Motorområde, byggstorlekarna 56-450 IC 410 ex: rullbandmotorer IC 411 ex: Standardmotorer IC 416 ex: Standardmotorer för frekvensomriktardrift, separat kylfläkt IC 418 ex: Fläktmotorer utan kylfläkt, kylda av luftströmmen från den drivna maskinen IC 01 ex: Öppna droppskyddade motorer IC 31 W ex: Vattenkylda motorer 38
3. Standarder 3.4 Skyddsklasser: IP-kod/IK-kod Klassificeringen av skyddsgrad som ges av den roterande maskinens kapsling refererar till: - Standard IEC 600 34-5 eller EN 60529 för IP-kod - Standard EN 50102 för IK-kod IP-skydd: Skydd för personer mot beröring av (eller närmande till) spänningsförande delar och mot kontakt med rörliga delar inuti kapslingen. Även skydd för maskinen mot inträngande fasta främmande föremål. Skydd för maskiner mot skadeverkningar på grund av inträngande vatten IP 5 5 Kodbokstäver Skyddsgrad för personer och för motordelar i kapslingen 2: Motorer skyddade mot fasta främmande föremål större än 12 mm 4: Motorer skyddade mot fasta främmande föremål större än 1 mm 5: Dammskyddade motorer 6: Dammtäta motorer Skyddsgrad som erbjuds av kapslingen med avseende på skadeverkningar på grund av inträngande vatten 3: Motorer skyddade mot strilande vatten 4: Motorer skyddade mot överstrilning med vatten 5: Motorer skyddade mot vattenstrålar 6: Motorer skyddade mot tung sjö IK-kod: Klassificering av skyddsgrad som motorns kapsling erbjuder mot mekanisk inverkan. IK 05 Internationellt mekanisk skydd Kodgrupp Förhållandet mellan IK-kod och stötenergi: IK-kod IK 00 IK 01 IK 02 IK 03 IK 04 IK 05 IK 06 IK 07 IK 08 IK 09 IK 10 Stöt- * 0,15 0,2 0,35 0,5 0,7 1 2 5 10 20 energi Joule ABBstandard * inget skydd enligt EN 50102 39
3. Standarder 3.5 Standardspänningområden ABB kan leverera motorer till alla världens marknader. För att kunna uppfylla varje enskild kunds behov är ABBs produkter konstruerade för att fungera inom ett brett spänningsområde. Koderna S och D täcker in alla vanliga spänningar. Motorer för andra spänningområden kan levereras på begäran. ABBs enhastighetsmotorer finns för följande spänningområden. Direktstart eller, med -koppling, även Y/ -start Motor- S D storlek 50 Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz 56-100 220-240 V - 380-420 V 440-480 V 380-420 VY 440-480 VY 660-690 VY - 112-132 220-240 V - 380-420 V 440-480 V 380-420 VY 440-480 VY 660-690 VY - 160-450 1) 220, 230 V - 380, 400, 415 Y 440-480 V 380, 400, 415 VY 440 VY 660, 690 VY - Motor- E F storlek 50 Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz 56-100 500 V 2) 500 VY 2) 112-132 500 V 2) 500 VY 2) 160-450 500 V 2) 2) 2) En affisch om internationella spänningsområden finns att hämta på närmaste försäljningskontor för ABB-motorer. 1) Spänningsområdet kan skilja sig mellan olika motortyper. Kontrollera alltid vilka värden som gäller i relevanta produktkataloger. 2) På begäran. 40
3. Standarder 3.5 Standardspänningområden Motorer för andra spänningar Motorer lindade för en given spänning vid 50 Hz kan också används för andra spänningar. Verkningsgrad, effektfaktor och varvtal förblir ungefär desamma. Verkliga värden översänds på begäran. Motor lindad för 230 V 400 V 500 V 690 V Ansluten 220 V 230 V 380 V 415 V 500 V 550 V 660 V 690 V till (50 Hz) % av värdena vid 400 V, 50 Hz Uteffekt 100 100 100 100 100 100 100 100 I N 182 174 105 98 80 75 61 58 I S /I N 90 100 90 106 100 119 90 100 T S /T N 90 100 90 106 100 119 90 100 T max /T N 90 100 90 106 100 119 90 100 41
3. Standarder 3.6 Toleranser Verkningsgrad genom summering av förluster Verkningsgrad genom mätning av ineffekt och uteffekt Effektfaktor Ström vid nollvarvtal Moment vid nollvarvtal Startmoment Tröghetsmoment Ljudnivå Eftersläpning Toleranserna är i enlighet med IEC 600 34-1 och baseras på en testprocedur i enlighet med IEC 600 34-2. 42
3. Standarder 3.7 Monteringssätt Internationell standard IM-monteringssätt Exempel på beteckningar enligt Kod II IM 1 00 1 Internationell Monteringskod Konstruktionstyp, fotmonterad motor med två lagersköldar Monteringssätt, horisontell montering med fötterna nedåt etc. Yttre axeltapp, en cylindrisk axeltapp etc. Exempel på vanliga monteringssätt Kod I IM B3 IM V5 IM V6 IM B6 IM B7 IM B8 Kod II IM 1001 IM 1011 IM 1031 IM 1051 IM 1061 IM 1071 Fotmotor. Kod I IM B5 IM V1 IM V3 *) *) *) Kod II IM 3001 IM 3011 IM 3031 IM 3051 IM 3061 IM 3071 Flänsmotor, stor fläns med frigående fästhål. Kod I IM B14 IM V18 IM V19 *) *) *) Kod II IM 3601 IM 3611 IM 3631 IM 3651 IM 3661 IM 3671 Flänsmotor, liten fl äns med gängade fästhål. *) Ej angiven i IEC 600 34-7 43
3. Standarder 3.8 Mått- och effektstandard Nedan visas en typisk måttritning, så som de ser ut i kataloger, på CD-ROM och på webbplatsen. 44
3. Standarder 3.8 Mått- och effektstandard Bokstavssymboler för de vanligaste måtten: A = avstånd mellan fästhålens centrumlinjer (sett från en ände) B = avstånd mellan fästhålens centrumlinjer (sett från sidan) B = avstånd mellan hjälpfästhålens centrumlinjer C = avstånd från axelskuldran i drivänden till fästhålens centrumlinje i de närmaste fötterna D = diameter hos axeltapp vid drivänden E = axeltappens längd mätt från axelskuldran vid drivänden F = bredd hos axeltappens kilspår vid drivänden GA = avstånd från kilens toppyta till motstående sida av axeltappen vid drivänden H = avstånd från axelns centrumlinje till fötternas anläggningsyta HD = avstånd från lyftöglans topp, anslutningslådan eller den mest utstickande delen ovanpå motorn till fötternas anläggningsyta K = håldiameter eller spårbredd i motorns fötter L = motorns totala längd med en axeltapp M = diameter hos en cirkel genom fästhålens mittpunkter N = diameter på styrfl änsen P = fl änsens ytterdiameter, eller, vid icke-cirkulär form, dubbla maximala radiemåttet S = diameter hos fästhål i monteringsfl änsen eller gängans nominella diameter. 45
3. Standarder 3.8 Mått- och effektstandard Motorstorlek Axeltappdiameter Märk- F länstyp uteffekt kw mm 2 poler 4,6,8 poler 2 poler 4 poler 6 poler 8 poler ogängade hål gängade hål 56 9 9 0,09 eller 0,12 0,06 eller 0,09 FT65 eller FT85 63 11 11 0,18 eller 0,25 0,12 eller 0,18 FF115 FT75 eller FT100 71 14 14 0,37 eller 0,55 0,25 eller 0,37 FF130 FT85 eller FT1 15 80 19 19 0,75 eller 1,1 0,55 eller 0,75 0,37 eller 0,55 FF165 FT100 eller FT130 90 S 24 24 1,5 1,1 0,75 (0.37) FF165 FT115 eller FT130 90 L 24 24 2,2 1,5 1,1 (0.55) 100 L 28 28 3 2.2 eller 3 1,5 0,75 eller 1,1 FF215 FT130 eller FT165 112M 28 28 4 4 2,2 1,5 FF215 FT130 eller FT165 132 S 38 38 5,5 eller 7,5 5,5 3 2,2 FF265 (FT165 eller FT215) 132 M 38 38-7,5 4-5,5 3 (FT265) 160 M 42 42 11 eller 15 11 7,5 4-5,5 (FT215) 160 L 42 42 18,5 15 11 7,5 180 M 48 48 22 18,5 - - FF300 180 L 48 48-22 15 11 200 L 55 55 30 eller 37 30 18,5-22 15 FF350 225 S 55 60-37 - 18,5 FF400 225 M 55 60 45 45 30 22 250 M 60 65 55 55 37 30 FF500 280 S 65 75 75 75 45 37 FF500 280 M 65 75 90 90 55 45 315 S 65 80 110 110 75 55 FF600 315 M 65 80 132 132 90 75 CENELECs dokument, HD 231, anger data för märkeffekt och montering, dvs. axelhöjd, anslutningsmått och axeltappmått för olika skyddsklasser och storlekar. Dokumentet täcker helkapslade kortslutna motorer för 50 Hz i storlekarna 56 till 315 M. 46
Elektrisk konstruktion 4
4. Elektrisk konstruktion 4.1 Isolation ABB tillämpar isolationsklass F, vilken med temperaturstegring enligt klass B är det vanligaste kravet inom industrin idag. Isolationsklass F Max omgivningstemperatur 40 C Max tillåten temperaturstegring 105 K Hotspot-temperaturmarginal + 10 K Isolationsklass B Max omgivningstemperatur 40 C Max tillåten temperaturstegring 80 K Hotspot-temperaturmarginal + 10 K Isolationsklasser Klass F 155 C Klass B 130 C Klass H 180 C Användningen av isolationsklass F med temperaturdtegring enligt klass B ger ABBs produkteren säkerhetsmarginal på 25 C. Denna marginal kan användas för att temporärt öka motorbelastningen, arbeta vid högre omgivningstemperatur eller på högre höjd, eller med större spännings- och frekvenstoleranser. Marginalen kan även utnyttjas för att öka isolationens livslängd. Till exempel kommer en temperaturstegring på 10 K att minska isolationen med 50 %. C 180 15 155 130 120 Hotspot-temperaturmarginal 10 10 Tillåten temperaturstegring 80 105 125 40 Max omgivningstemperatur 40 40 40 Säkerhetsmarginal per isolationsklass Isolationsklass Max lindningstemperatur B F H 130 155 180 49
4. Elektrisk konstruktion 4.2 Omgivningstemperatur/hög höjd Tillåten uteffekt vid hög omgivningstemperatur eller på hög höjd, tabell Basmotorerna är konstruerade för drift vid maximal omgivningstemperatur 40 º C och på maximal höjd 1000 meter över havet. Om en motor skall användas vid högre omgivningstemperatur stämplas den normalt ner enligt tabellen nedan. Observera att när uteffekten från en standardmotor stämplas ner kommer de relativa katalogvärdena som t.ex. I S /I N att förändras. Omgivningstemp., C 30 40 45 50 55 60 70 80 Tillåten uteffekt, % av märkeffekt 107 100 96,5 93 90 86,5 79 70 Höjd över havet, m 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Tillåten uteffekt, % av märkeffekt 100 96 92 88 84 80 76 4.3 Start av motorer Starttransienter Det är viktigt att komma ihåg att termen startström avser det stationära rmsvärdet Det värdet mäts efter några få cykler, när starttransienterna har lagt sig. Den transienta strömmens toppvärde kan uppgå till 2,5 gånger den stationära startströmmen, men den sjunker snabbt. Motorns startmoment uppträder på motsvarande sätt, vilket man bör ha i tankarna om den drivna utrustningen har stort lastmoment, eftersom påkänningarna på axel och koppling kan bli mycket stora. Direktstart Det enklaste sättet att starta en kortsluten motor är att koppla den direkt till nätspänningen. Startutrustningen behöver då bara bestå av en motorskyddsbrytare. Ett problem med denna metod är dock att de ger hög startström. Icke desto mindre bör denna metod väljas om det inte finns särskilda skäl mot den. Elverken tillåter normalt direktstart av kortslutna motorer med märkeffekt upp till 3-5 kw. 50
4. Elektrisk konstruktion 4.3 Start av motorer Y/D-start Om motorns startström måste reduceras på grund av begränsningar i matningen kan Y/D-start tillämpas. Om en motor lindad för 400 VD startas med lindningen Y-kopplad, reduceras startströmmen till ca 30 procent av värdet vid direktstart, medan startmomentet reduceras till ca 25 procent av värdet vid direktstart. Innan denna metod kan användas måste man emellertid kontrollera om det reducerade momentet är tillräckligt för att accelerera lasten genom hela varvtalsområdet. Kontakta närmaste ABBförsäljningskontorför att få dimensioneringsverktyget MotSize, eller ladda ner det från vår webbplats. Direktstart Y/ -start Exempel hämtade från från dimensioneringsverktyget MotSize som visar kurvorna för direktstart (1. startmoment vid U n, 2. startmoment vid 80 procent U n, 3. lastmoment) för en gjutjärnsmotor. Exempel hämtade från från dimensioneringsverktyget MotSize som visar kurvorna för Y/ (1. startmoment vid U n, 2. startmoment vid 80 procent U n, 3. lastmoment) för en aluminiummotor. ABB erbjuder ett komplett sortiment lågspänningsprodukter för start och styrning av motorer. För ytterligare information, kontakta ABB. 51
4. Elektrisk konstruktion 4.3.1 Mjukstartare En mjukstartare begränsar startströmmen och ger ett mjukt startförlopp, Startströmmens storlek är direkt beroende av det statiska moment som krävs vid start, och på lastmomentet hos den utrustning som skall sättas i rotation. ABBs mjukstartare är flexibla enheter som kan ställas in för alla tänkbara tillämpningskrav. Genom att gradvis öka motorspänningen under start blir startförloppet mycket mjukt. När motorn har nått sitt driftvarvtal är et vanligt att förbikoppla mjukstartaren för att undvika förluster i dess halvledare under kontinuerlig drift. Som förbikopplingsanordning används ofta en extern kontaktor av klass AC-1. Denna kontaktor kan även vara inbyggd i mjukstartaren, som i ABBs mjukstartarserie PSTB. Det är därför denna serie räknas till marknadens mest kompakta mjukstartare. I ABB mjukstartare styrs huvudkretsen av halvledare istället för av mekaniska kontakter. Varje fas har två antiparallellkopplade tyristorer som gör det möjligt att bryta strömmen vid en godtycklig punkt i de positiva och negativa halvcyklerna. Ström Moment Direktstart Y/ Direktstart Y/ Mjukstart Mjukstart Mjukstartare reducerar både startström och startmoment 52
4. Elektrisk konstruktion 4.3.2 Starttid Ledningstiden styrs av tändvinkeln hos tyristorn. Tändvinkeln styrs i sin tur av ett inbyggt kretskort. Starttiden beror på motorn och lastens moment, tröghetsmoment samt motorns vinkelhastighet. Eftersom startströmmen alltid är mycket högre än märkströmmen kan en alltför lång starttid orsaka skadlig temperaturökning i motorn. Hög ström orsakar dessutom elektromekaniska påkänningar. Tillåten starttid Sett till temperaturökning får starttiden inte överskrida tiden enligt tabell. Siffrorna i tabellen avser start från normal drifttemperatur. Vid start av kall motor kan tiderna fördubblas. Observera att värdena nedan gäller för enhastighetsmotorer. Värden för tvåhastighetsmotorer översänds på begäran. Max tillåten starttid (sekunder) för enstaka start Poltal Motorstorlek Startmetod 2 4 6 8 56 Direkt 25 40 NA NA 63 Direkt 25 40 NA NA 71 Direkt 20 20 40 40 80 Direkt 15 20 40 40 90 Direkt 10 20 35 40 100 Direkt 10 15 30 40 112 Direkt 20 15 25 50 Y/D 60 45 75 150 132 Direkt 15 10 10 20 Y/D 45 30 30 60 160 Direkt 15 15 20 20 Y/D 45 45 60 60 180 Direkt 15 15 20 20 Y/D 45 45 60 60 200 Direkt 15 15 20 20 Y/D 45 45 60 60 225 Direkt 15 15 20 20 Y/D 45 45 60 60 250 Direkt 15 15 20 20 Y/D 45 45 60 60 280 Direkt 15 18 17 15 Y/D 45 54 51 45 315 Direkt 15 18 16 12 Y/D 45 54 48 36 355 Direkt 15 20 18 30 Y/D 45 60 54 90 400 Direkt 15 20 18 30 Y/D 45 60 54 90 450 Direkt 15 20 18 30 Y/D 45 60 54 90 53
4. Elektrisk konstruktion 4.3.2 Starttid Tillåten start- och reverseringstäthet En motor som startas ofta kan inte belastas med märkeffekt på grund av termiska startförluster i lindningarna. Tillåtet effektuttag kan beräknas utgående från antalet starter per timme, belastningsmomentet och den drivna utrustningens varvtal. Mekaniska påkänningar kan medföra ytterligare begränsningar. Tillåten uteffekt P = P N 1- m m T o P N = motorns märkeffekt vid kontinuerlig drift m = x. J M + J L J M x = antal starter per timme J M = motorns tröghetsmoment i kgm 2 J L = belastningens tröghetsmoment i kgm 2, omräknat för motoraxeln, dvs. multiplicerat med (belastningsvarvtal/motorvarvtal) 2. Tröghetsmomentet J (kgm 2 ) är lika med 1/4 GD 2 i kpm 2. m o = högsta tillåtna antal starter per timme för motor i tomgång, så som anges i tabellen till höger. 54
4. Elektrisk konstruktion 4.3.2 Starttid Högsta tillåtna antal starter/timme vid tomgång Poltal Motorstorlek 2 4 6 8 56 12000 9000 63B 11200 8700 71A 9100 8400 16800 15700 71B 7300 8000 16800 15700 80A 5900 8000 16800 11500 80B 4900 8000 16800 11500 90S 4200 7700 15000 11500 90L 3500 7000 12200 11500 100 L 2800 8400 100 LA 5200 11500 100 LB 4500 9400 112 M 1700 6000 9900 16000 132 (S, M) 1700 2900 4500 6600 160 MA 650 5000 160 M 650 1500 2750 5000 160 L 575 1500 2750 4900 180 M 400 1100 180 L 1100 1950 3500 200 LA 385 1900 200 L 385 1000 1800 3400 225 S 900 2350 225 M 300 900 1250 2350 250 M 300 900 1250 2350 280 125 375 500 750 315 75 250 375 500 355 50 175 250 350 400 50 175 250 350 450 på begäran 55
4. Elektrisk konstruktion 4.3.3 Startegenskaper Kataloger brukar ange en maximal starttid som funktion av motorstorlek och varvtal. Numera finns det emellertid standardkrav i IEC 600 34-12 som specificerar den drivna utrustningens maximalt tillåtna lastmoment istället för starttiden. För små motorer är den termiska belastning störst i statorlindningen, medan den för större motorer är störst i rotorlindningen. Om momentkurvorna för motorn och belastningen är kända kan starttiden beräknas genom integration av följande ekvation: dω T M - T L = (J M + J L ) x dt där T M = motormoment, Nm T L = lastmoment, Nm J M = motorns tröghetsmoment, kgm 2 J L = belastningens tröghetsmoment, kgm 2 ω = motorns vinkelhastighet Om det finns utväxling skall T L och J L ersättas med T L respektive J L. Om startmomentet T S och max moment T max för motorn är kända, liksom typen av belastning, kan den ungefärliga starttiden beräknas med följande ekvation: t st = (J M +J L ) x K 1 T acc där t st = starttid, s T acc = accelerationsmoment i Nm, T acc = T m - (K 1 x T L ) K 1 = enligt tabellen nedan Varvtals- Poltal Frekvens konstant 2 4 6 8 10 Hz n m 3000 1500 1000 750 600 50 K 1 314 157 104 78 62 n m 3600 1800 1200 900 720 60 K 1 377 188 125 94 75 56
4. Elektrisk konstruktion 4.3.3 Startegenskaper Genomsnittsvärdet för T M T M = 0,45 x (T s + T max ) T acc = T M K L x T L K L kan tas från tabellen nedan: Lyftrörelse Fläkt Kolvpump Svänghjul K L 1 1/3 0,5 0 Exempel från beräkningsprogrammet för starttid Om det finns en utväxling mellan motorn och den drivna utrustningen måste belastningsmomentet räknas om till motorvarvtalet med hjälp av följande formel: T L = T L x n L n M Tröghetsmomentet måste också beräknas om med: J L = J L x( n L ) 2 n M 57
4. Elektrisk konstruktion 4.3.4 Exempel på startprestanda Exempel på startprestanda vid olika lastmoment 4-polig motor, 160 kw, 1475 r/min Motormoment: T N = 1040 Nm T s = 1,7 x 1040 = 1768 Nm T max = 2,8 x 1040 = 2912 Nm Motorns tröghetsmoment: J M = 2,5 kgm 2 Belastningen växlas ner med förhållandet 1:2 Lastmoment: T L = 1600 Nm vid n L = n M r/min 2 T L = 1600 x 1/2 = 800 Nm vid n M r/min Belastningens tröghetsmoment: J L = 80 kgm 2 vid n L = n M r/min 2 J L = 80 x ( 1 ) 2 = 20 kgm 2 vid n M r/min 2 Totalt tröghetsmoment: J M + J L vid n M r/min 2,5 + 20 = 22,5 kgm 2 Exempel 1: T L = 1600 Nm T L = 800 Nm Konstant under acceleration T acc = 0,45 x (T S + T max ) - T L Lyftrörelse Moment T'L T acc = 0,45 x (1768 + 2912) - 800 = 1306 Nm Varvtal t st = (J M + J L ) x K 1 T acc t st = 22,5 x 157 = 2,7 s 1306 58
4. Elektrisk konstruktion 4.3.4 Exempel på startprestanda Exempel 2: T L = 1600 Nm T L = 800 Nm Linjär ökning under acceleration T acc = 0,45 x (T S + T max ) - 1 x T 2 L T acc = 0,45 x (1768 + 2912) - 1 x 800 = 1706 Nm 2 t st = (J M + J L ) x K 1 T acc t st = 22,5 x 157 = 2,1 s 1706 Kolvpump Moment T'L Varvtal Exempel 3: T L = 1600 Nm T L = 800 Nm Kvadratisk ökning under acceleration Fläkt Moment T acc = 0,45 x (T S + T max ) - 1 T 3 L T acc = 0,45 x (1768 + 2912) - 1 x 800 = 1839 Nm 3 t st = (J M + J L ) x K 1 T acc T'L Varvtal t st = 22,5 x 157 = 1,9 s 1839 Exempel 4: T L = 0 T acc = 0,45 x (T S + T max ) T acc = 0,45 x (1768 + 2912) = 2106 Nm Svänghjul Moment t st = (J M + J L ) x K 1 T acc Varvtal t st = 22,5 x 157 = 1,7 s 2106 59
4. Elektrisk konstruktion 4.4 Driftarter Driftarten indikeras av symbolerna S1...S10 enligt IEC 600 34-1 och VDE 0530 del 1. Tillåtet effektuttag enligt katalog baseras på märkeffekten vid kontinuerlig drift, S1. Om inget annat anges förutsätts kontinuerlig drift vid motordimensionering. S1 Kontinuerlig drift Drift med konstant belastning under tillräcklig tid för att termisk fortfarighet skall uppnås. Beteckning S1. P N S2 Korttidsdrift Drifttid kortare än för att termisk fortfarighet skall uppnås, följd av stillestånd och spänningslöst tillstånd, tillräckligt länge för att motorn skall svalna till omgivningstemperatur eller kylmediumtemperatur. Värdena 10, 30, 60 och 90 minuter rekommenderas för märkvaraktighet hos driftperioderna. Beteckning t.ex. S2 60 min. P N Tid Tid S3 Intermittent drift En sekvens av identiska driftcykler, bestående av en period med konstant belastning och en period av vila och avbrott. Driftperioden är för kort för att termisk fortfarighet skall uppnås. Startströmmen påverkar inte tempe-ratur-ökningen nämnvärt. P N En driftcykel R Tid Symbolförklaringar: P = uteffekt D = acceleration N = drift under märkförhållanden F = elektrisk bromsning V = tomgång R = stillestånd och spänningslöshet P N = full last 60
4. Elektrisk konstruktion 4.4 Driftarter Värdena 15, 25, 40 och 60 procent rekommenderas för intermittensfaktorn. Varaktigheten hos en driftcykel är 10 min. Beteckning t.ex. S3 25%. Intermittensfaktor = N N+R x 100% S4 Intermittent driftcykel med starter En sekvens av identiska driftcykler, där varje cykel består av P en längre startperiod, en period med konstant belastning och en period av vila och avbrott. En driftcykel D N R Tid Driftperioden är för kort för att termisk fortfarighet skall upp nås. Vid denna driftart bromsas motorn till noll av belastnings friktion eller genom mekanisk bromsning som inte påverkar motorn termiskt. Följande parametrar behövs för att helt definiera driftarten. Intermittensfaktor, antalet driftcykler per timme (c/h), belastningströghetsmomentet J L och motorns tröghetsmoment J M. Beteckning t.ex. S4 25 % 120 c/h J L = 0,2 kgm 2 j M = 0,1 kgm 2. Intermittensfaktorn = D+N D+N+R x 100% S5 Intermittent driftcykel med starter och elektrisk bromsning En sekvens av identiska driftcykler, där varje cykel består av en P längre startperiod, en period med konstant belastning, en period av elektrisk bromsning och en period av spänningslöshet. Driftperioderna är för korta för att termisk fortfarighet skall uppnås. En driftcykel F D N R Tid 61