Asynchronmotor Netzspannung
reiner goetz
kann ich einem Asynchronmotor der in Europa mit 3x400V AC 50 HZ
gekennzeichnet ist auch mit 3x480V AC 60Hz betreiben?
Müßte gehen! Warum?
Ich betrachte den Motor wie einen Transformator.
Dann gilt:
U = 4,44 *B*A*f*10e-8
Daraus folgt:
U50/U60 = 50Hz/60Hz = 0,833..
1,2 = 1/0,8333...
oder 480V = 400V *1/0,833
Natürlich hat der Motor dann eine höhere Drehzahl.
Ich gehe weiter davon aus, daß die Leistung P des Motors gleich bleibt.
Daher gilt vermutlich für den Strom:
I60Hz = I50Hz/1,2
Ist das so richtig?
Gruß
Reiner
Frank Schüßler
Wenn du den DAsM als Transformator vergleichen willst, müsste der Motor
still stehen. Außerdem müsstest du das Drehfeld des Motors durch ein
Wechselfeld, wie beim Trafo, ersetzen.
Ich rate nicht dazu den Motor unter den anderen Angaben laufen zu lassen
(zumindest nicht unter Last), weil 1. 80V + 10Hz mehr und 2. sind es nicht
nur irgendwelche Kennzeichnungen auf der Maschine sondern Nennwerte. So ist
der Motor für die Nennspannung 400V, für die Nennfrequenz 50Hz und für den
Nennstrom X gebaut. Diese Nennwerte solltest du nicht überschreiten, da es
dann zu einem erhöhten Nennstrom (Ständer und Läufer) und einer größeren
Erwärmung kommt, welches nicht zu unterschätzen ist.
Gruß
Frank
PS: Irgendwelche anderen Meinungen?
Helmut Hullen
Du (reiner.goetz) meintest am 30.11.02:
> kann ich einem Asynchronmotor der in Europa mit 3x400V AC 50 HZ
> gekennzeichnet ist auch mit 3x480V AC 60Hz betreiben?
Vielleicht.
Er muß die 20% mehr Frequenz und die 20% mehr Spannung nicht dauerhaft
aushalten.
Viele Grüße!
Helmut
Michael Marx
> kann ich einem Asynchronmotor der in Europa mit 3x400V AC 50 HZ
> gekennzeichnet ist auch mit 3x480V AC 60Hz betreiben?
prinzipiell "ja"
> Natürlich hat der Motor dann eine höhere Drehzahl.
ja, nämlich Faktor 60/50=1,2
> Ich gehe weiter davon aus, daß die Leistung P des Motors gleich
> bleibt.
nein
Denn der Blindwiderstand steigt an (nämlich mit der Frequenz), der
Wirkwiderstand bleibt aber bestehen. Daraus kann man theroretisch ableiten
dass z.B. bei
cos phi (50 Hz) = 0,85 dann cos phi (60Hz) = 0,80 und Z(60Hz)=1,06*Z(50Hz)
es ist ausserdem eta (Wirkungsgrad) etwas geringer (Eisenverluste)
also I (60Hz) = 1,13 * I (50 Hz) bei U(60Hz)=1,2*U(50Hz)
also P (60Hz)/P(50Hz) = U(60Hz)/U(50Hz) * I(60Hz)/I(50Hz) *
cosphi(60Hz)/cosphi(50Hz) * eta(60Hz)/eta(50Hz)
= 1,2 * 1,13 * 0,94 * ca. 0,95 = 1,21
Für die Einstellung des Motorschutzschalters sollte man die genauen Daten
aber schon kennen. Hersteller fragen ? Evtl. brauchst Du ja auch ein neues
Typenschild, oder etwa nicht ? Du solltest allerdings vorher zweierlei
klären:
- Sind die Spulen für die höhere Spannung geeignet (Isolierung!) ?
Hersteller fragen.
- Ist der Motor in USA zugelassen ? Dort gibt es teils ganz andere
Vorschriften die u.a. den Wirkungsgrad betreffen.
Ach ja, die genannte Berechnung wird ab und an auch in Deutschland
verwendet. Und zwar dann, wenn man einen Motor an einem Frequenzumrichter
bei Frequenzen über 50Hz betreibt. Dann kann man nämlich den Motor - statt
in den sog. "Feldschwächebereich" zu gehen - auch im Dreieck anschliessen
und so bis 87Hz bei Nennspannung (z.B. 400V) bei vollem Strom = Drehmoment
fahren. So kann man Motore deutlich besser ausnutzen, nämlich bis fast 50%
mehr (gegenüber den theoretischen sqrt(3)=1,73 also 73% mehr). Das machen
wir in unseren Anlagen regelmässig so. Es klappt wirklich (vorausgesetzt,
die Motore verkraften die deutlich höhere Spulenspannung!) ;-))
Michael
reiner goetz
Das ist mir jetzt soweit klar!
Ich komme auf das Problem deswegen, weil die Lieferanten unserer Motoren
meiner Ansicht nach nicht die Richtigen Angaben was den Spannungsbereich
und die Stromaufnahme betrifft.
Ein Beispiel:
3*400V +-15% AC 50 Hz 1,2A
3*480V +-15% AC 60 Hz 1,2A
Die 15% werden von unserem Kunden gefordert.
Dies bei gleichem Anschluß (Stern).
Das mit der gleichen Wicklung 480 V bei 60Hz gehen ist soweit klar.
Das aber der Strom gleich bleibt nicht. Vielleicht hängt es mit den
+-15% zusammen? Ich vermute diese Motoren haben einen schlechten
Wirkungsgrad.
Gruß
Reiner
Michael Marx schrieb:
Helmut Hullen
Du (reiner.goetz) meintest am 01.12.02:
> Das mit der gleichen Wicklung 480 V bei 60Hz gehen ist soweit klar.
> Das aber der Strom gleich bleibt nicht. Vielleicht hängt es mit den
> +-15% zusammen?
Nein.
Stark vereinfacht:
U proportional f
f proportional n
P proportional n
P = U*I
Also wachsen P und U (vereinfacht) proportional zur Frequenz, und I
bleibt (etwa) konstant.
Viele Grüße!
Helmut
reiner goetz
Reiner
Helmut Hullen schrieb:
Michael Marx
> Stark vereinfacht:
> U proportional f
ok (stimmt für USA und wird hier mal vorausgesetzt, sonst "man
Feldschwächebereich")
> f proportional n
natürlich, ist aber eigentlich andersherum ;-)
> P proportional n
> P = U*I
wieso? Dies ist eine unbegründete Annahme, denn
ich würde stattdessen sagen
I proportional U (wenn Z konstant)
also P=U*I (*sqrt(3)*cos phi)
also P proportional n**2
stimmt in der Praxis aber nicht weil die Annahme Z=konstant nicht stimmt,
ebenso sinkt cos phi.
ausserdem ist hier "P" die aufgenommene und nicht die abgegebene Leistung
weil da noch der Wirkungsgrad eta hinzukommt (der auch abnimmt)
Also nimmt P weniger als quadratisch (aber erstmal mehr als linear) zu. Der
Strom hingegen nimmt stärker zu weil der cos phi abnimmt.
Das vom OP genannte Beispiel (mit I=konst) scheint mir daher auch falsch zu
sein. Für sehr kleine Motoren ist allerdings vieles möglich (dann ist der
cos phi auch "sauschlecht").
siehe auch mein voriges Posting mit Beispielrechnung
beste Grüsse
Michael
Helmut Hullen
Du (Michael.Marx) meintest am 01.12.02:
>> P = U*I
> wieso? Dies ist eine unbegründete Annahme, denn
> ich würde stattdessen sagen
> I proportional U (wenn Z konstant)
siehe unten
> also P=U*I (*sqrt(3)*cos phi)
ok - cos phi hatte ich vergessen, und Drehstrom hatte ich nicht extra
kontrolliert.
Ändert nichts an der Proportionalität.
> also P proportional n**2
> stimmt in der Praxis aber nicht weil die Annahme Z=konstant nicht
> stimmt, ebenso sinkt cos phi.
Eigentlich sollte das Gerät als Motor arbeiten und nicht als Heizofen.
Ich halte es für wenig wahrscheinlich, daß die gesamte Leistung in den
Kupferwicklungen umgesetzt wird.
Viele Grüße!
Helmut
Michael Marx
> Eigentlich sollte das Gerät als Motor arbeiten und nicht als Heizofen.
> Ich halte es für wenig wahrscheinlich, daß die gesamte Leistung in den
> Kupferwicklungen umgesetzt wird.
korrekt. Teilweise wird sie auch im Eisen umgesetzt ("man Eisenverluste").
Auch das ist "Wirkwiderstand" im Sinne der Rechnung, echte "Verluste" eben.
Hinzu kommen die Blindwiderstände und Blindströme (die ja auch Teil des
Nennstroms sind, gelle?).
Aber das alles ist ja auch einfach der Grund dafür dass Motore nicht an
beliebigen Spannungen und Frequenzen verwendet werden können (sondern nur an
denen für die sie ausgelegt sind). Nochmals mein Hinweis darauf dass manche
Hersteller ihre Wicklungen anders auslegen als andere, so dass nicht
generell gesagt werden kann "Betrieb bei 60 Hz (oder 87 Hz in meinem Fall)"
ist ok. Höhere Spannungen/Frequenzen (d.h. auch höhere Ströme und höhere
Verluste) stellen eben eine höhere Belastung dar, und ja: Motore *können*
heiss werden. Dazu haben sie Lüfter ;-))
Aber nix für ungut. Hier sprechen 25 Jahre Praxiserfahrung ;-))
Michael
Helmut Hullen
Du (Michael.Marx) meintest am 01.12.02:
>> Eigentlich sollte das Gerät als Motor arbeiten und nicht als
>> Heizofen. Ich halte es für wenig wahrscheinlich, daß die gesamte
>> Leistung in den Kupferwicklungen umgesetzt wird.
> korrekt. Teilweise wird sie auch im Eisen umgesetzt ("man
> Eisenverluste"). Auch das ist "Wirkwiderstand" im Sinne der
> Rechnung, echte "Verluste" eben. Hinzu kommen die Blindwiderstände
> und Blindströme (die ja auch Teil des Nennstroms sind, gelle?).
Und dann ist da noch die Leistung an der Welle (die bei Motoren
eigentlich recht gern gesehen wird): auch sie entsteht nicht aus dem
Nichts.
Viele Grüße!
Helmut
ernest stavro
> Danke!
> Das ist mir jetzt soweit klar!
> Ich komme auf das Problem deswegen, weil die Lieferanten unserer Motoren
> meiner Ansicht nach nicht die Richtigen Angaben was den Spannungsbereich
> und die Stromaufnahme betrifft.
> Ein Beispiel:
> 3*400V +-15% AC 50 Hz 1,2A
> 3*480V +-15% AC 60 Hz 1,2A
>
> Die 15% werden von unserem Kunden gefordert.
Testen oder nochmals Hersteller fragen. Manche Motoren
sind furchtbar knapp dimensioniert. Wir hatten Motoren,
welche nach der 380->400V Umstellung massiv heisser wurden.
(Müsste aber nochmals nachsehen wg. Fabrikat)
--
mfg Rolf Bombach
Klaus Schulz
Michael Marx schrieb:
>
> Ach ja, die genannte Berechnung wird ab und an auch in Deutschland
> verwendet. Und zwar dann, wenn man einen Motor an einem Frequenzumrichter
> bei Frequenzen über 50Hz betreibt.
Die Eckfrequenz (bei Lenze-FU U/f-Nennfrequenz) wird dabei auf 87Hz parametriert?
> Dann kann man nämlich den Motor - statt
> in den sog. "Feldschwächebereich" zu gehen - auch im Dreieck anschliessen
> und so bis 87Hz bei Nennspannung (z.B. 400V) bei vollem Strom = Drehmoment
> fahren. So kann man Motore deutlich besser ausnutzen, nämlich bis fast 50%
Verstehe ich das richtig, daß sich dabei bis 50Hz für den Antrieb nichts ändert?
Das Drehmoment sinkt bei f>50Hz aber nicht, sondern steht eben bis 87Hz
zur Verfügung?
> (vorausgesetzt,
> die Motore verkraften die deutlich höhere Spulenspannung!) ;-))
--
Gruß, Klaus
Michael Marx
> Die Eckfrequenz (bei Lenze-FU U/f-Nennfrequenz) wird dabei auf 87Hz
> parametriert?
ja, das ist die Frequenz bei der (erstmalig) die volle Ausgangsspannung
erzeugt wird. Ist in der Standardeinstellung natürlich 50Hz.
> Verstehe ich das richtig, daß sich dabei bis 50Hz für den Antrieb
> nichts ändert? Das Drehmoment sinkt bei f>50Hz aber nicht, sondern
> steht eben bis 87Hz zur Verfügung?
es ändert sich "nichts" ausser dass der Motor eben im Dreieck (!) angeklemmt
ist. Für normale Motore (230/400V) ist also der 230V-Anschluss (trotz eines
400V-Netzes und 400V-Umrichters) zu wählen. Es bestehen meist erhebliche
Widerstände (vor allem bei den ausführenden Elektrikern) das zu tun.
Man muss natürlich höllisch aufpassen dass der Umrichter schon beim ersten
Einschalten richtig programmiert ist, sonst leidet der Motor (wegen
Überspannung --> Überstrom). Man kann auch nicht mit einer (manchmal
üblichen) Bypass-Schaltung arbeiten um den Umrichter zu umgehen (z.B. als
Notbetrieb).
Ach ja, der Umrichter muss natürlich den *Dreieckstrom* (plus aller
Sicherheiten usw. usf.) liefern, und nicht den sonst üblichen "Sternstrom*.
Oder anders gesagt : ein (laut Typenschild z.B.) 11kW-Motor mit ca. 14,5 kVA
benötigt so *mindestens* einen 25kVA-Umrichter, besser mehr (wir nehmen 30
kVA)!
Ansonsten ist der Betrieb "normal", schön ist es dass für einen normal
gekühlten Antrieb (ohne Fremdlüfter) nun ein Stellbereich von 20-87Hz (also
mehr als 1:4) bei vollem Lastmoment zur Verfügung steht.
Sinn macht die Sache vor allem dann, wenn (wie bei uns) die Motore samt
Getriebe vom Gewicht her ein Problem darstellen. Sie werden auch etwas
preiswerter - aber wie gesagt, das geht nur mit "guten" Motoren z.B. von
SEW, die die hohe Spulenspannung verkraften. Das macht den Preisvorteil
wieder etwas zunichte ...
Problematisch wird das Ganze dann bei Netzspannungen von 690V, da dann die
Isolierung der Spulen definitiv am Ende ist. Da helfen dann nur noch
Sinusfilter hinter dem Umrichter (haben wir jetzt aktuell bei einem Projekt
in England).
Michael
Klaus Schulz
danke für die ausführliche Antwort.
--
Gruß, Klaus
Rolf Bombach
> Ach ja, der Umrichter muss natürlich den *Dreieckstrom* (plus aller
> Sicherheiten usw. usf.) liefern, und nicht den sonst üblichen "Sternstrom*.
> Oder anders gesagt : ein (laut Typenschild z.B.) 11kW-Motor mit ca. 14,5 kVA
> benötigt so *mindestens* einen 25kVA-Umrichter, besser mehr (wir nehmen 30
> kVA)!
Leider sind da ganze Firmen lernresistent. Wenn ich da an eine
Schweizer Kompressorenfirma denke... Da kommt für den 50kW
Bedarf genau ein 50kW Umrichter rein. Jetzt ist nach kürzerster
Zeit schon der dritte Umrichter hops gegangen, hilft nichts,
kommt wieder ein 50kW rein. Obwohl der stärkere die gleiche
Baugrösse hätte und einfach ausgetauscht werden könnte.
Es muss gespart werden, kost es was es wolle. Z.B. meine
Nerven, da wir keine Versuche mangels Pressluft fahren
können. (Zugegeben, wir schlauchen das Ding auch etwas,
da wir den Kompressor als Vorkompressor für ein 75 kW
Verdichter brauchen...)
--
mfg Rolf Bombach