Asynchronmotor Wirkungsgrad (Elektrotechnik)
Hallo liebe Community,
zur Zeit beschäftige ich mich mit einem Frequenzumrichter.
Meine Fragen:
- Ich würde gerne wissen, wie sich der Wirkungsgrad des Asy-Motors bei Drehzahlvariation verhält. Der Motor hat eine Polzahl von 4. Also Nenndrehzahl ist 1475 1/min bei 50Hz. Der Wirkungsgrad hier beträgt 0,85. Wenn ich mit der Drehzahl runter gehe, sagen wir mal auf 30Hz... Wie kann ich über die neue Drehzahl den Wirkungsgrad errechnen.
Lang gesucht nichts gefunden.
- Wie weit kann ich mit der Frequenz runterfahren um den Motor noch in einem gesunden Bereich zu betreiben. Stimmt es, dass sich die Wärmeverlustleitung erhöht, wenn man "untertourig" fährt. Kann ich den Motor dauerhaft auf 20Hz betreiben? oder 15hz? wo ist die Grenze?
Vielen Dank :)
lg
5 Antworten
Wirkungsgrad
In dem Link steht einiges zum Thema und am Ende des Artikels ist ein entsprechendes Wirkungsgradfeld über den verschiedenen Frequenzen/Drehzahlen und Momenten angegeben. Die Berechnungsmöglichkeiten sind auch aufgeführt.
http://www.energie.ch/asynchronmaschine
Thermie und Machbarkeit:
Es kommt nun darauf an, ob es sich bei dem Motor um einen vorhandenen Asynchronmotor handelt, der nachträglich mit einem Frequenzumrichter ausgerüstet werden soll, oder ob das Aggregat als Gesamtsystem bestehend aus Motor und Frequenzumrichter neu beschafft wird.
Bei einer Nachrüstung spielt in der Tat die Drehzahl und Betriebsart eine Rolle im Bezug auf die Kühlung des Motors. Der Lüfter des vorhandenen Motors ist normalerweise auf die Bemessungsleistung des Motors bei Dauerbetrieb S1 ausgelegt, d. h im Dauerbetrieb wird die max. zulässige Temperatur hier analog zur Isolationsklasse F mit einer Endtemperatur von 155°C (nicht 140°C) beginnend bei 40°C (entsprechend einem delta t von 115K) nicht überschritten. Für den Betrieb mit einer geringeren als der Nenndrehzahl gilt das schon gesagte: Verringerung der Drehzahl - größere Wärme/ Veränderung des Wicklungswiderstandes - schlechtere Wärmeabfuhr. Es spielt dann auch eine Rolle über welchen Zeitraum der Motor mit der geringen Drehzahl betrieben wird, dauernd oder nur in kurzen Intervallen? Solch ein Motor sollte "temperaturgeführt" betrieben werden. (Drehzaländerungen folgen der Temperatur)
Soll der Motor mit einer höheren als der Nenndrehzahl betrieben werden so sind durch Rechnung die Fliehkräfte des Käfigläufers und des Lüfters zu ermitteln und mit den zul. Werten des Motors zu vergleichen. Auch wird dann wohl ein Austausch der Lager erforderlich.
Wird das System neu installiert, kann man dem Hersteller den Frequen/Drehzahlbereich zusammen mit der beabsichtigten Betriebsart vorgeben und dann kann das System speziell für die Anforderungen ausgelegt, konstruiert und gebaut werden.
Das sollte für den angegebenen Frequenzbereich funktionieren.
Ergeben sich im Dauerbetrieb mit geringer Drehzahl trotzdem Temperaturprobleme, so besteht die Möglichkeit über einen externen Lüfter/Gebläse das Gehäuse des Stators zu kühlen. Ähnlich wie bei einem Fön wird hier das Gehäuse gezielt mit kalter Luft angeblasen. Der Lüfter könnte von der Temperaturmessung gesteuert werden, z.B. bei 145°C ein und bei 135 oder 130°C wieder aus.
85% Wirkungsgrad ist für kleine Maschine OK für größere schlecht.
Der Wirkungsgrad müßte schlechter werden, da der Magnetisierungsstrom konstant bleibt und der Wirkanteil kleiner ist.
Die andere Frage ist eigentlich ganz einfach. Der Motor kann eigentlich >0Hz dauerhaft betrieben werden. Die Kunst ist den Motor zu kühlen. Wenn Du den Motor fremdbelüftest dann kannst Du Ihn je nach Belastung >0Hz betrieben. Wir hatten einen Fall, wo der Motor einige Minuten bei 0 Hz im Kippmoment betrieben worden ist. In diesem Fall ist der Motor kaum warm geworden. Wichtig ist, dass der Motor von >0Hz bis 50Hz mit Nennmoment belastet werden kann und ab 50Hz mit Nennleistung zu rechnen ist.
Den Bereich um 0Hz lasse ich bewußt aus.
Vielen Dank für die Antwort.
Wie sieht so eine Fremdbelüftung aus?
LG
Bei einer Fremdbelüftung wird ein externer Lüftermotor kalte Luft "in den Motor" pusten und nciht durch das Lüfterrad.
Zu Deinem "Nachtrag" (den ich ZUFÄLLIG sah)
1.) STATOR, bitte.
2.) Antworten an Dich selbst ungut. Nachträge bitte nur per click auf
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( 2teres erst bei Kommentaren sichtbar)
Sonst wird Dein Beitrag leicht übersehen, da keine Nachricht an jemanden geht.
Außerdem unberechtigter Klau von 10 Punkten ... ^^
3.) Der Schlupf wird ohne Last prozentual ~gleich bleiben.
4.) (Ohne Gewähr) Deine Frage bzw. zu beurteilende Pre-Antwort ist unklar
formuliert oder impliziert eine Unabhängigkeit der Grenzwerte von der Zeitdauer.
So ist das sicher nicht richtig, es würde ja genau genommen bedeuten, man
dürfe die Drehzahl allgemein nur wenig reduzieren - lang- wie kurzzeitig.
Nochmal lesen - umformulieren.
Nachtrag:
Könnte jemand bitte diese Annahme bestätigen:
Der Schlupf zwischen Ständer und Rotor bleibt bei der Drehzahlvariation gleich. Der Wirkungsgrad aber nicht, denn: Sobald ich mit der Drehzahl runterfahre, geht ebenso die Drehzahl des Lüfters für die Kühlung runter. Das Heißt die Wärmeabführung besteht nicht mehr so effizient wie vorher. Zur Folge hat das, dass die Leitungswiderstände bei Erhöhung der Temperatur sich erhöhen und deswegen der Wirkungsgrad bei Nennleistung nicht mehr gegeben ist. Die Grenzen liegen also hier bei der Temperaturbeständigkeit der Wicklungsleitungen. Wenn also die Wärmeklasse F auf dem Typenschild gegeben ist (entspricht 140°C) darf die Drehzahl also nur soweit runter bis bei Dauerbetrieb dieser Wert nicht überschritten wird... ist das so richtig?
lg
Der optimale wirkungsgrad wird dir ja vom hersteller mitgeteilt bzw. steht auf dem typenschild, deswegen sollte man nur davon abweichen wenn ein zusätzliches getriebe nicht sinnvoll ist, ansonsten spricht nichts dagegen außer wärmeentwicklung und stromverbrauch, die frequenz mit einen umrichter zu senken, eine erhöhung kann aber durch die auftretenden fliehkräfte gefählich werden.
Erstmal vielen Dank für die Antwort.
Es handelt sich hier um eine Nachrüstung eines 4-poligen(Polpaar 2) Asynchronmotors Dieser soll nur noch mit 25-30Hz betrieben werden. Entspricht einer Drehzahl von etwa 750 - 900 1/min (DAUERBETRIEB!).
Denke da ist noch Spielraum bis 20Hz um noch bei mind. 7000 Betriebsstunden "gesund" zu bleiben. Parallel wird eine Temperaturmessung während des Betriebs veranlasst um sich da sicher zu gehen.
Was sagen Sie dazu?