Sähkömoottorikysymys - vaihtosähkö
Nuuska
kaverini esitti kysymyksen, johon en osannut vastata - siispä käännyn
puoleenne.
Jos 3-vaihesähkömoottori pyörii esim 1000rpm @ 50Hz ja käytössä on laadukas
taajuusmuuttaja, mikä aiheuttaa ylärajan pyörimisnopeudelle ? Voiko
halutessaan esim. 2-4-8-16-kertaistaa nopeuden ?
Laakerointi on itsestäänselvyys, mutta entäpä muut tekijät.
Ja jotta olisi lisää pähkäilemistä, valitaan teholuokiksi 100W 1kW ja 10kW
Nuuska - enemmän audiopuolen tyyppi...
Markus
> Tervehdys kumpaankin ryhmään
>
> kaverini esitti kysymyksen, johon en osannut vastata - siispä käännyn
> puoleenne.
>
> Jos 3-vaihesähkömoottori pyörii esim 1000rpm @ 50Hz ja käytössä on
> laadukas taajuusmuuttaja, mikä aiheuttaa ylärajan pyörimisnopeudelle
> ? Voiko halutessaan esim. 2-4-8-16-kertaistaa nopeuden ?
>
>
> Laakerointi on itsestäänselvyys, mutta entäpä muut tekijät.
Kyllähän sitä nopeutta voi kasvattaa. Mutta sillä moottorillahan käytetään
jotakin laitetta, joka tarvitsee tehon x kierroksilla y. Jos kierroksia
nostetaan, niin tehontarve x kasvaa. Ja jossakinkohtaa tulee raja vastaan.
eli x>moottorin teho.
Laakerointia en ongelmaksi näe, monessa käytössä kierrosten nostovaraa on
kuitenkin niin vähän (viitaten tuohon edelliseen). Sellainen muistikuva
olisi, että esimerkiksi Grunfors tekee keskipakopumppua, jossa on 50Hz
mallissa 18,5kW moottori ja 60Hz mallissa 32kW
> Ja jotta olisi lisää pähkäilemistä, valitaan teholuokiksi 100W 1kW ja
> 10kW
Enpä tiedä, että mitä näillä ajat takaa. Samat asiat kun vaikuttavat koosta
riippumatta.
Markus
Tauno Voipio
> Nuuska wrote:
>
>
>>Tervehdys kumpaankin ryhmään
>>
>>kaverini esitti kysymyksen, johon en osannut vastata - siispä käännyn
>>puoleenne.
>>
>>Jos 3-vaihesähkömoottori pyörii esim 1000rpm @ 50Hz ja käytössä on
>>laadukas taajuusmuuttaja, mikä aiheuttaa ylärajan pyörimisnopeudelle
>>? Voiko halutessaan esim. 2-4-8-16-kertaistaa nopeuden ?
>>
>>
>>Laakerointi on itsestäänselvyys, mutta entäpä muut tekijät.
>
>
> Kyllähän sitä nopeutta voi kasvattaa. Mutta sillä moottorillahan käytetään
> jotakin laitetta, joka tarvitsee tehon x kierroksilla y. Jos kierroksia
> nostetaan, niin tehontarve x kasvaa. Ja jossakinkohtaa tulee raja vastaan.
> eli x>moottorin teho.
>
> Laakerointia en ongelmaksi näe, monessa käytössä kierrosten nostovaraa on
> kuitenkin niin vähän (viitaten tuohon edelliseen). Sellainen muistikuva
> olisi, että esimerkiksi Grunfors tekee keskipakopumppua, jossa on 50Hz
> mallissa 18,5kW moottori ja 60Hz mallissa 32kW
>
Heti alkuun kaksi helppoa:
-Tehon kasvaessa myös käämien virta kasvaa ja laitteen
lämmönkesto tulee vastaan,
-Käämilangan paksuus ja rautasydämen materiaali rajoittavat
tehokkaasti taajuuden nostoa: taajuutta kasvattaessa kummassakin
pyörrevirtahäviöt kasvavat nopeasti ja laitteelle tulee todella
kuuma - voi toimintasavu päästä karkuun.
--
Tauno Voipio
tauno voipio (at) iki fi
jone
viestissä:k7ENg.10760$Rz2....@reader1.news.jippii.net...
> Jos 3-vaihesähkömoottori pyörii esim 1000rpm @ 50Hz ja käytössä on
> laadukas taajuusmuuttaja, mikä aiheuttaa ylärajan pyörimisnopeudelle ?
> Voiko halutessaan esim. 2-4-8-16-kertaistaa nopeuden ?
>
vääntömomentti putoaa jyrkästi
http://www.ab.com/drives/techpapers/DriveMotorBasics01.pdf#search=%22ac%20motor%20torque%20drop%20point%22
http://www.ab.com/support/abdrives/documentation/fb/1024.pdf#search=%22ac%20motor%20moment%20drop%20point%22
noissa on asiasta englanniksi
>
> Laakerointi on itsestäänselvyys, mutta entäpä muut tekijät.
>
> Ja jotta olisi lisää pähkäilemistä, valitaan teholuokiksi 100W 1kW ja 10kW
>
Vastaavat kentänheikennyspisteet on jokaisessa teholuokassa
Terv. Jouni
Toni
Mutta moottorissa olevan tuulettimen teho nousee toiseen potenssiin? tai
jotain. Lämpöongelmia ei luulisi syntyvän.
Kaveri väitti että olisivat saaneet suunnilleen 200 hertsillä
pyöritettyä 1500rpm normipikkumoottoria josta oli tuuletin (osittain?)
pois. Piti pultata kiinni penkkiin kun muuten olisi pomppinut liikaa.
Itse ollaan koeajoissa pyöritelty vehjettä aina 120 hertsiin asti, mutta
tarvittava teho on varmasti ollut vain murto-osa nimellistehosta. Tuo
oli muistaakseni 5 kW 1000rpm kone. 100:lla hertsillä pyöriteltiin
isompaa, 22kW 1500rpm konetta ja vempelettä.
Kentänheikennyspiste ei sinällään haittaa mitään, teoreettisesti sen
jälkeen saadaan vakioteho.
Nuuska
kiitos tähänastisista vastauksista.
Minun ongelmani ovat seuraavat:
- en itse tunne moottoritekniikkaa
- kaverini on salamyhkäinen tarpeensa yksityiskohdista - jotakin on
rakenteilla.
sain kuitenkin puristettua ulos seuraavaa:
- 10-30kW ja 50000rpm
- laajaa säätöaluetta ei kaivata - ainoastaan hirmuista vauhtia suurella
teholla
- käyttövoima valtakunnanverkosta
Luulisi, että moottorivalmistajilta tuollaistakin löytyy
Vinkkejä valmistajien sivustoille otetaan kiitollisina vastaan - sillävälin
Google saa laulaa.
Nuuska
Aki Mannonen
>
> sain kuitenkin puristettua ulos seuraavaa:
> - 10-30kW ja 50000rpm
> - laajaa säätöaluetta ei kaivata - ainoastaan hirmuista vauhtia suurella
> teholla
> - käyttövoima valtakunnanverkosta
>
> Luulisi, että moottorivalmistajilta tuollaistakin löytyy
>
Uusissa turbokompressoreissa käytetään sähkömoottoreita 100000rpm asti.
Muistaakseni näitä suurnopeusmoottoreita kehitti joku suomalainen firma.
PenttiL
vaan, siis kovempaa kuin on suunniteltu, ts. ei sillä puolella kattoa
löytyisi, niin se hajoaisi lopulta mekaanisesti, laakerit leikkaisivat
kiinni jonka jälkeen pyöriminen olisi epäkeskeistä ja ankkuri osuisi
johonkin tms. Vrt. tasavirtamoottorin ryntäys.
-Pentti
Toni
> sain kuitenkin puristettua ulos seuraavaa:
> - 10-30kW ja 50000rpm
Ainakin Lappeenrannan (nyk) yliopistossa tutkitaan näitä
suurnopeusmoottoreita. Tekniikka on noissa suht lähellä
normimoottoreita, 2-napaparia (vai napaa?) ja paljon hertsejä.
Laakerointi ja tasapainotus lienee sitten aivan omalla tasollaan.
Samaisella taholla ovat kuulemme tehneet jotain sähköisiä turbojakin,
lieköhän käytetty noita moottoreita vai eri pumpputekniikkaa?
Hannu Koskenvaara
> sain kuitenkin puristettua ulos seuraavaa:
> - 10-30kW ja 50000rpm
> - laajaa säätöaluetta ei kaivata - ainoastaan hirmuista vauhtia suurella
> teholla
> - käyttövoima valtakunnanverkosta
>
> Luulisi, että moottorivalmistajilta tuollaistakin löytyy
Kyllä tuo on suurnopeusmoottorin paikka. 50 Hz:n nimellistaajuuden
oikosulkukoneita ei voi ylikierrättää lähellekään noin paljon. Minulle
joku väitti näillä palstoilla, että pienillä moottoreilla kierrosten
rajan asettaa roottorin tasapainotus. Liian suurilla kierroksilla kone
alkaa värähdellä, mikä johtaa laakerien tuhoon.
Hannu Koskenvaara
jubakko
Aki Mannonen kirjoitti:
Rotatek Oy näyttää tekevän 30-1000 kW moottoreita 6000-16000 rpm
nopeuksille.
-juba
jubakko
Nuuska kirjoitti:
HST Oy tekee noita 100000 rpm pyöriviä moottoreita. Magneettilaakerit
ym.
http://www.tekniikkatalous.fi/doc.ot?f_id=554911
-juba
tomi
Käytännössä tulee mieleen aluksi pari asiaa.
1. Olettaen että käytät normaalia sähköverkkoa 230/400v niin taajuuden
noustessa yli 50Hz alkaa moottorin momentti putoamaan. Tehoa tulee vielä
hetken enemmän kierrosluvun noustessa, mutta lopulta momentti on niin
olematon, että se riittää vain vastustavien voimien kumoamiseen. Eli on
tullut raja vastaan, joka on eri tyhjällä moottorilla ja kuormitettuna.
Eli vääntömomentti on varsin voimakkaasti riippuvainen U/f suhteesta eli
jännite/taajuus suhde määrää vääntömomentin. Kun valtakunnanverkosta ei
tule kuin 400v, alkaa siis vääntömomentti heikentyä 50HZ jälkeen. Alle
50Hz tajuusmuuttaja pienentää jännitettä. Tuosta puhutaan yleensä
kentänheikennyspisteenä.
2. Mekaaniset tasapainoitusongelmat.
Eikö kannataisi käytää jotain vaihdetta kierrosnopeuden nostamiseen?
tomi
>
> Kentänheikennyspiste ei sinällään haittaa mitään, teoreettisesti sen
> jälkeen saadaan vakioteho.
Ei ikuisesti! Vakiotehoa saadaan tiettyyn taajuuteen saakka, jonka
jälkeen teho alkaa tippumaan.(koska momentti laskee taajuuden noustessa
ja jännitteen pysyessä vakiona)
Toni
> Ei ikuisesti! Vakiotehoa saadaan tiettyyn taajuuteen saakka, jonka
> jälkeen teho alkaa tippumaan.(koska momentti laskee taajuuden noustessa
> ja jännitteen pysyessä vakiona)
Siis yleisesti asia menee niin että sähkömoottorista saadaan vakio
vääntömomentti 0-50Hz alueella. Teho on vääntömomentin ja
pyörimisnopeuden tulo, joten teho nousee lineaarisesti 0-50Hz alueella.
Taajuusmuuttaja syöttää jännitettä taajuuden funktiona jottei moottori
pala pienillä kierroksilla. 50+ Hz taajuuksilla jännite ja teho on
vakio, mutta vääntömomentti putoaa. Teoreettisesti siis teho ei putoa.
Käytännössä suurilla nopeuksilla laakerointi ja tuuletin imevät reilusti
enemmän tehoa, joten saatava teho kyllä oikeasti laskee.
Tauno Voipio
Palattaisiinko sähkökoneiden peruskysymyksiin:
- jännite ja pyörimisnopeus ovat toisiinsa suoraan verrannollisia.
Sulkunapakoneissa tämä siis edellyttää, että taajuusmuuttaja
ohjaa jännitettä taajuuden mukaan.
- koneesta otettu vääntömomentti ja virta ovat toisiinsa suoraan
verrannollisia.
Teho on koneesta otetun vääntömomentin (sisältää myös tuulettimen
momentin) ja pyörimisnopeuden tulo, samoin jännitteen ja virran
tulo. Väliin jää kerroin, hyötysuhde, joka on aina nollan ja yhden
välillä, eikä koskaan aivan ykköstä.
Sulkunapamoottorissa momentin syntymistä varten tarvitaan virtaa
roottorin oiksulkukiskoissa, ja tästä syystä kone käy jonkin verran
alle synkroninopeuden (esim. 2-napainen 1450 rpm, kun verkkotaajuus
kiertää 1500 rpm). Kun tämä ero, jättämä, kasvaa, niin momentti kasvaa
tiettyyn rajaan asti ja sitten putoaa jyrkästi. Samalla koneen ottama
virta kasvaa samoin jyrkästi ja kone alkaa muistuttaa vanhaa nimeään
(oikosulkumoottori).
Ei taajuuden kasvatuksessa mitää taikaa ole, mutta kone joutuu
pois suunnitellulta alueelta ja todennäköisesti sen hyötysuhde
putoaa (tai jopa romahtaa).
tomi
> tomi wrote:
>> Ei ikuisesti! Vakiotehoa saadaan tiettyyn taajuuteen saakka, jonka
>> jälkeen teho alkaa tippumaan.(koska momentti laskee taajuuden
>> noustessa ja jännitteen pysyessä vakiona)
>
> Siis yleisesti asia menee niin että sähkömoottorista saadaan vakio
> vääntömomentti 0-50Hz alueella. Teho on vääntömomentin ja
> pyörimisnopeuden tulo, joten teho nousee lineaarisesti 0-50Hz alueella.
> Taajuusmuuttaja syöttää jännitettä taajuuden funktiona jottei moottori
> pala pienillä kierroksilla. 50+ Hz taajuuksilla jännite ja teho on
> vakio, mutta vääntömomentti putoaa. Teoreettisesti siis teho ei putoa.
>
"Teho on vääntömomentin ja pyörimisnopeuden tulo"
"50+ Hz taajuuksilla jännite ja teho on vakio, mutta vääntömomentti putoaa."
Lue vielä nuo kirjoittamasi lauseet uudelleen. Huomaatko ristiriidan?
50+ Hz taajuuksilla vain jännite on vakio, mutta teho on todellakin
vääntömomentin ja pyörimisnopeuden tulo, eikä suinkaan vakio. Eli
vakiotehoalueella kierrosluku nousee, mutta vääntömomentti pienenee.
Vääntömomentti ei kuitenkaan pienene lineaarisesti loputtomiin, vaan
jossainvaiheessa kertolaskussa käy siten, että momenttiosuus pienenee
reilummin kuin kierroslukuosuus kasvaa.
Vesa T. Korhonen
news:k7ENg.10760$Rz2....@reader1.news.jippii.net:
> Tervehdys kumpaankin ryhmään
>
> kaverini esitti kysymyksen, johon en osannut vastata - siispä käännyn
> puoleenne.
>
> Jos 3-vaihesähkömoottori pyörii esim 1000rpm @ 50Hz ja käytössä on
> laadukas taajuusmuuttaja, mikä aiheuttaa ylärajan pyörimisnopeudelle ?
> Voiko halutessaan esim. 2-4-8-16-kertaistaa nopeuden ?
Muut tuossa esittivätkin jo tietoon perustuvia veikkauksia
pyörimisnopeuden teoreettisesta ylärajasta.
Roottoriin kohdistuvia keskipakovoimia ei kukaan ole vielä tainnut
mainita. Normaalia oikosulkumoottoria uskaltanee hyvin ajaa esimerkiksi
nelinkertaisella nopeudella, etenkin jos samaa roottoria käytetään
moottorin muissa, nopeampikierroksisissa varianteissa (1400 tai 2800
rpm). Lähinnä näkisin tuon roottorin hajoamisriskin potentiaaliseksi
ongelmaksi vain jossakin vanhassa tai suurikokoisessa moottorissa, jonka
roottorissa voi olla valuvika/halkeama tai vähäistä epätasapainoa. Oman
jyrsinkonevanhukseni 60-vuotiasta moottoria en juuri tohdi ajaa 120
hertsiä nopeammin.
Olen kyllä joskus ajatellut kokeilla jollakin vanhalla nopeakäyntisellä
romumoottorilla, kuinka hyvin se jaksaa kiertää esimerkiksi 200...400
hertsin taajuudella. Moottori kyllä pitää ankkuroida tukevasti
jalustalle, sillä vapaasti maassa makaava moottori lähtee aikamoisella
vauhdilla matkaan, jos laakerit sattuvat leipomaan kiinni... ja ehkä se
räjäytysmattokin pitää vielä raahata moottorin päälle. Tai sitten
suosiolla unohtaa koko eksperimentti.
En tosin varsinaisesti puuhaile työkseni sähkömoottorien kanssa enkä
myöskään ole koulutukseltani tietoliikenneteknikko, joten edellämainittu
on aivan silkkaa mutua. :)
Vesa
--
vesapistekorhonen at ikipistefi
jubakko
Vesa T. Korhonen kirjoitti:
Pienet valuhäkkiroottorit varmaan kestä melko kovia nopeuksia eli
oikosulkuhäkki valetaan alumiinista. Isommissa oikosulkukoneissa
roottorin halkaisija kasvaa napaluvun kasvaessa. Kaippa se yritetään
saada mahdollisimman isoksi kullekin akselikorkeudelle, vaikuttanee
kustakin konekoosta saatavaan momenttiin.
Jari Kielinen
wrote:
>sain kuitenkin puristettua ulos seuraavaa:
> - 10-30kW ja 50000rpm
> - laajaa säätöaluetta ei kaivata - ainoastaan hirmuista vauhtia suurella
>teholla
> - käyttövoima valtakunnanverkosta
Pieniä std. oikosulkumoottoreita voi yleensä ajaa valmistajien mukaan
max. 120 Hz taajuudella. Kovempaakin pääsee, mutta laakerit,
tasapainotus ja roottorin keskipakovoimat tulevat rajaksi, jossain
vaiheessa myös häviöt.
Moottori voidaan toki käämiä mihin toimintapisteeseen halutaan, 50 Hz
400 V on vain yksi vaihtoehto. Käämitys voidaan suunnitella vaikka 200
Hz 400 V:lle, jolloin päästään 2-napaisella jo yli 10 krpm. Toki koko
moottorin rakenne pitää miettiä suuria taajuuksia varten häviöiden
takia.
50 krpm johtaa väkisinkin erikoisrakenteeseen ja voi olla, että noin
suuri nopeus ei onnistu enää tavallisilla laakereilla.
Suomesta löytyy alan osaamista ainakin LTY:sta ja firmoista mm.
Tuolta löytyy muuten suoraan sopiva moottori:
30 kW, 400 V, 49300 rpm, 833.3 Hz, 5.8 Nm
Hinta saattaa olla mielenkiintoinen...
>Luulisi, että moottorivalmistajilta tuollaistakin löytyy
Pistä hakusanaksi "high speed spindle motor" niin alkaa löytyä jotain
tuolta nopeusalueelta.
Jari
Nospam
Kentänheikennyspiste on juuri tuo 50Hz, 50Hz:n moottorilla.
Terv, Nospam
Nospam
Sähköisesti pyörimisnopeuden rajoittaa jännite ja vaadittava momentti.
0..50Hz alueella ollaan vakiovuon (ja momentin) alueella jossa U/f suhde
pidetään vakiona. Silloin saadaan periaatteessa myös nimellismomentti.
Kentänheikennyspisteen yläpuolella (yli 50Hz) ei U/f suhdetta voida enää
pitää vakiona (koska käämitys on mitoitettu kestämään tietty
nimellisjännite) vaikka taajuutta saadaankin kasvatettua --> magnetointi
heikkenee --> momentti pienenee.
Terv, Nospam
Sampo
Sampo
Kaitsu
> myöskään ole koulutukseltani tietoliikenneteknikko, joten edellämainittu
> on aivan silkkaa mutua. :)
> Vesa
Ai että jos olisit tietoliikenneteknikko niin moottoriasiat olisivat
hallussa.
Onneksi siinä tapauksessa sekä tietoliikenteelle että sähkövoimatekniikalle.
Kaitsu