Likestrøms elektrisk motorveiledning: utvalg, spesifikasjoner og ettermonteringsbeslutninger

En 400 kW likestrøm elektrisk motor på en papirmaskin holder våtenden hastigheten innenfor 0,1 % over et 20:1-område, fordi ankerspenning setter hastigheten mens feltstrømmen setter dreiemomentet. Denne delingen er grunnen til at likestrømsmaskiner fortsatt bestilles for tilbakespoling, taljer, ekstrudere og reverseringsmaskiner, selv om frekvensomformere med variabel frekvens vinner nesten alle greenfield-prosjekter. Det smale spørsmålet de fleste anlegg står overfor er annerledes: er en likestrømsmotor fortsatt det rette svaret for en bestemt drevet maskin, og hva hører hjemme i spesifikasjonen for å holde den i gang i ytterligere femten år?

Ettermonteringsplikt dominerer denne enden av markedet. Når en ramme, kopling, girkasse og fundament alle var dimensjonert rundt en likestrømsmaskin, betyr innbytting av en vekselstrømsmotor pluss en drivenhet vanligvis ommaskinering av det mekaniske grensesnittet, omlegging av kabelbakker og revalidering av dreiemomentmodellen på en prosess som ikke har råd til en lang driftsstans. Å beholde den eksisterende motoren og bytte ut omformer, feltforsyning og tilbakemeldingsenhet er ofte den kortere veien tilbake til produksjon.

Resten av denne veiledningen dekker hva en likestrømsmotor er, hvor den fortsatt slår en frekvensomformer, hvilke tall som bestemmer spesifikasjonen, hvordan disse maskinene svikter, og hvordan man kjøper en uten å arve et annet anleggs problemer.

Hva en likestrøms elektrisk motor egentlig er

En likestrøms elektrisk motor er en roterende maskin som konverterer DC elektrisk energi til mekanisk dreiemoment ved å mate strøm gjennom en kommutator og børstesett inn i ankerviklingen mens en separat levert feltvikling etablerer den magnetiske fluksen. Dreiemoment er proporsjonalt med ankerstrøm multiplisert med feltfluks; hastigheten stiger med armaturspenningen og faller når feltfluksen øker. Fordi disse to variablene kommer fra uavhengige kraftkilder, leverer maskinen nominelt dreiemoment ved stillstand og holder en innstilt hastighet uten en rotormodell.

Fem enheter har alt som betyr noe i bruk:

• Ramme- og feltstenger, som bærer hovedfluksen og, på større rammer, en kompenserende vikling som kansellerer ankerreaksjonen under stangflaten.
• Interpoler, koblet i serie med ankeret, som snur strømmen i en spole når den passerer børsten og holder kommuteringen fri for gnister.
• Den laminerte armaturen, hvis vikling konverterer strøm til dreiemoment.
• Kommutator og børsteutstyr, de eneste delene som slites ved normal bruk.
• Kjølekretsen, vanligvis IC06 separat ventilert eller IC17 luft-til-luft på store rammer, og IC411 på mindre.

Separat eksiterte maskiner trenger en stiv feltforsyning: en feltstrøm som synker under et spenningsfall i anlegget endrer fluks, endrer hastighet og kan presse børstekanten til gnister i løpet av noen få sykluser. Statisk eksiteringsmaskinvare som holder feltstrømmen jevn under forsyningsvariasjon er det som holder kommutering og hastighetsstabilitet forutsigbar over en lang levetid.

Tilpassede og standard magnetiseringsskap for motorstyring Tilpassbare magnetiseringsskap regulerer feltstrømmen for å opprettholde stabil fluks, hastighet og kommutering for separat eksiterte motorsystemer. Se produkt →

Hvor en likestrøms elektrisk motor fortsatt slår en AC-drive

En likestrømsmotor er det bedre valget i fire spesifikke situasjoner: fullt dreiemoment kreves ved null hastighet, konstant-dreiemomentområdet er bredere enn 10:1, et eksisterende mekanisk grensesnitt må bevares ned til akselens kilespor, eller lasten trenger svært høyt utbrytermoment uten girkasse. Utenfor disse tilfellene er en induksjonsmotor med vektorstyrt drift billigere å kjøpe, billigere å vedlikeholde og mer effektiv å kjøre.

På butikkgulvet følger DC-pliktene som overlever et forutsigbart mønster:

Ingen av disse oppgavene er valgt for effektivitet. De er valgt fordi den drevne maskinen, prosessvinduet eller strømbruddsbudsjettet ikke gir en billigere måte å holde den samme ytelsen på.

Tallene som bestemmer en DC-motorspesifikasjon

Fem verdier bestemmer de fleste DC-motorspesifikasjoner: ankerspenning, feltspenning, basishastighet, topphastighet og dreiemomentet som kreves ved null hastighet. Kjøling, isolasjonsklasse, kapslingsklassifisering og tilbakemeldingstype følger alle av driftssyklusen og miljøet rundt maskinen.

Armaturspenningen er normalt fiksert av omformeren som skal mate motoren, så det er den første begrensningen for å bekrefte i stedet for den siste. Ripple betyr like mye som den nominelle verdien: høy rippel fra en omformer med lett belastning øker ankeroppvarmingen og forkorter kommutatorfilmens levetid, og derfor er driftssyklusen og omformerens vurdering spesifisert sammen.

Disse punktene er reelle, men de bestemmer sjelden prosjektet på egen hånd. En ettermontering som gjenbruker den eksisterende motoren unngår mekanisk arbeid, igangkjøringstid og prosessrisiko; energistraffen gjenvinnes bare over år med kontinuerlig drift. Der en maskin går 8000 timer i året, endres regnestykket og en full livssyklusberegning hører hjemme i business casen.

Hvordan en likestrømsmotor svikter, og hva den koster

En DC-maskin dør sjelden ved viklingen; den dør ved kommutatoren. Børsteslitasje, filmhavari, gnister og overslag står for de fleste uplanlagte nedetid for DC-motorer, og hver av dem utvikler seg sakte nok til å bli fanget opp av en planlagt inspeksjon.

• Sammenbrudd av kommutatorfilm. Feil børstekvalitet, lav luftfuktighet eller forurenset kjøleluft fjerner oksidfilmen, og gnistdannelse følger i løpet av uker.
• Børsteslitasje og skravling. Tapt fjærtrykk, en oval kommutator eller maskinvibrasjon akselererer slitasjen og etterlater ujevne børstespor.
• Flashover. En plutselig overbelastning eller et felttap går over børstearmene og ender vanligvis med en kommutatorskum på stedet eller i et verksted.
• Interpol og kompenserende viklingsfeil. En løs forbindelse eller en kortsluttet sving viser seg som kraftige gnister under belastning i stedet for uten belastning.
• Isolasjonsaldring. Syklisk drift og termisk sykling sprø armaturisolasjonen lenge før lagrene klager.
• Forurensning. Karbonstøv, oljetåke og fuktighet i kjøleluften angriper både isolasjonen og filmen, og på papir- eller matlinjer blir karbonstøv et produktkvalitetsproblem.

Dette er også grunnen til at en ombygging er et legitimt svar. Å spole tilbake, skumme og re-bande en DC-anker, og deretter montere børsteutstyret på nytt til de originale tegningene, koster ofte en brøkdel av en ny motor og holder det mekaniske grensesnittet urørt. Avgjørelsen avhenger av tilstanden til kommutatorstigerørene og om den opprinnelige kjernen og akselen fortsatt er innenfor toleranse.

Hvordan spesifisere og hente en likestrømsmotor uten å bli brent

Start fra den drevne maskinen, ikke fra det gamle navneskiltet. En erstatning som samsvarer med navneskiltet, men som ignorerer koblingen, driftssyklusen og omgivelsesforholdene, er den dyreste typen korrekt.

1. Registrer det mekaniske grensesnittet: akseldiameter og forlengelse, kilespor, flens- eller fotmønster, senterhøyde og eventuell brems eller tacho montert på den ikke-drevne enden.
2. Skriv ned driftssyklusen: kontinuerlig eller intermitterende, starter per time, reverseringssykluser, omgivelsestemperatur, høyde og hvor lenge maskinen kjører under grunnhastigheten.
3. Fiks den elektriske konvolutten før du ber om priser: armaturspenning tilgjengelig fra omformeren, feltspenning, type tilbakemeldingsenhet og om omformeren beholdes eller skiftes ut.
4. Still inn termiske og beskyttelseskrav: isolasjonsklasse F med klasse B-stigning som et minimum, en IP-klassifisering tilpasset støv og utvasking, varmeovner, RTDer og en viklingstemperaturutløsning.
5. Enig reservedels- og dokumentasjonspakken: børstekvalitet og sett, fjærer, holdere, en kommutatorserviceprosedyre, fabrikktestrapporten og en måltegning.

Plikt i farlige områder legger til ett lag til. En DC-maskin med børstegir i et sone 1-område leveres normalt i et flammesikkert kabinett, og sertifiseringsomfanget må dekke koblingsboksen, varmeovnene og fartshjulet samt selve motoren. Å kjøpe motoren, feltforsyningen og startutstyret som en matchet pakke fjerner det meste av integreringsrisikoen; Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. bygger høyspennings-, lavspent- og eksplosjonssikre motorserier samt DC- og kontrollmaskinvaren rundt dem, og dens dokumenterte prosjektinstallasjoner vise hva utstyret står overfor i kull-, petrokjemiske og metallurgianlegg.

Ettermontering stopper sjelden ved motoren. Hvis anleggets DC-kontrolltilførsel er eldre enn frekvensomformeren den mater, vil utskifting av distribusjonsmaskinvaren i samme strømbrudd forhindre en ny avstenging senere samme år.

Tilpassede likestrømspaneler for motorstart og kontroll DC-strømpaneler for motorstart og kontroll, relevant når ettermontering krever utskifting av aldrende DC-kontrollforsyningsdistribusjonsmaskinvare. Se produkt →

Ofte stilte spørsmål om likestrøms elektriske motorer

Hva brukes en likestrøms elektrisk motor til?

Den driver laster som trenger fullt dreiemoment ved null hastighet eller et veldig bredt konstant dreiemomentområde: reverserende møllestativer, papirmaskinseksjoner, gruvetaljer, ekstrudere, krantaljer og små permanentmagnetdrev i batteridrevet utstyr.

Er en DC-motor bedre enn en AC-motor med en VFD?

For nye installasjoner, nr. En vekselstrømsmotor med vektordrift er mer effektiv og trenger ikke vedlikehold av børsten. For en eksisterende DC-maskin inne i et fast mekanisk grensesnitt, er det ofte raskere og billigere å holde DC-motoren enn å ommaskinere drivverket.

Hvor lenge varer en DC-motor?

Femten år eller mer er normalt med planlagt børstinspeksjon, filmsjekker og periodisk kommutatorskimming. Den begrensende faktoren er vanligvis kommutator og isolasjonstilstand, uten levetid.

Kan en likestrømsmotor brukes i et farlig område?

Ja, normalt i et flammesikkert kabinett med sertifisert børsteutstyr, koblingsboks og tilbehør. Sertifiseringsomfanget må dekke hver komponent som legges til maskinen, inkludert romvarmere og hastighetstilbakemeldingsenheter.