Prečo sa pohonný motor PMDC so zabudovanou prevodovkou hodí pre priemyselné ventilátory s nízkou rýchlosťou a vysokým krútiacim momentom

Priemyselné ventilátorové zariadenia, ktoré musia presúvať veľké objemy vzduchu pri nízkej otáčkovej rýchlosti, kladú na pohonný systém nezvyčajné požiadavky. Vysoký statický tlak a veľká zotrvačnosť obežného kolesa vyžadujú silný štartovací krútiaci moment, pričom motor musí udržiavať stálu nízku otáčkovú rýchlosť bez prehrievania. PMDC motor s prevodovkou tieto požiadavky spĺňa tak, že elektrickú jednosmernú energiu premieňa na riadený mechanický výstup s nízkou otáčkou a súčasne zvyšuje krútiaci moment na hriadeli prostredníctvom prevodového stupňa.

Výzva nízkej otáčky a vysokého krútiaceho momentu pri prevádzke priemyselných ventilátorov

Čo PMDC motor s prevodovkou poskytuje pri nízkych otáčkach

Motor PMDC s prevodovkou poskytuje použiteľný krútiaci moment na hriadeli pri rýchlostiach, pri ktorých by samostatný motor PMDC zastavil alebo ťahal nadmerný prúd. Stupňová prevodovka zníži otáčky motora o pevný pomer, takže hriadeľ motora s otáčkami 3000 rpm sa premení na hriadeľ ventilátora s otáčkami 300 rpm a približne desaťnásobným krútiacim momentom. Spoločnosť Lobisong tieto jednotky vyrába s vinutiami z čistej medi a dovozovými presnými guľovými ložiskami, čo zabezpečuje hladké komutovanie za zaťaženia. Pre axiálne alebo odstreďovacie impelery s veľkým priemerom tento krútiaci moment v nízkych otáčkach bráni tomu, aby sa ventilátor nezasekol pri zvýšenom odporu spôsobenom prachovým zaťažením alebo zanesením filtra.

Prevodové zníženie a kompromis medzi krútiacim momentom a otáčkami

Zníženie otáčok sa riadi jednoduchým mechanickým zákonom: výstupný krútiaci moment stúpa, keď klesá výstupná rýchlosť, a to úmerné premenovému pomeru. Jednostupňový červený alebo ozubený prevod mení otáčky za krútiaci moment bez pridaného vstupného výkonu – len s malou stratou v dôsledku trenia. Pre ventilátor, ktorý potrebuje 200 ot./min, ale motor preferuje 2000 ot./min, poskytuje 10:1 prevod správny prevádzkový bod. Nevýhodou je mierne zníženie účinnosti a trochu viac tepla v mieste záberu ozubených kolies, čo efektívne kontroluje vhodné mazanie. PMDC motor s prevodovkou využíva tento zákon na vytvorenie pripraveného pohonného zariadenia pre nízke otáčky.

Prečo priame pohánanie PMDC zlyháva pod určitou hranicou

Priamo poháňaný PMDC motor dosahuje maximálneho krútiaceho momentu pri rýchlosti blízkej jeho menovitej rýchlosti, preto nútenie motora na pomalý chod pri 150 ot/min výrazne znižuje bezpečnú rezervu a komutácia sa stáva hlučnejšou. Pod určitou hranicou vinutie prechádza vysoký prúd, aby udržalo požadovaný krútiaci moment, čo spôsobuje zahrievanie statora a skracuje životnosť ložísk. Práve v tomto režime sa osvedčuje PMDC motor so súkolesím: motor pracuje v efektívnom rozsahu otáčok, zatiaľ čo prevodové súkolesie nastavuje rýchlosť ventilátora. Chladiace ventilátory v strojových krytoch sa často nachádzajú v tomto režime, preto vyvážený pohonný systém udržiava nízku úroveň hluku a vibrácií počas dlhodobého prevádzkového cyklu.

Prispôsobenie prevodového pomeru zaťaženiu ventilátora

Čítanie kriviek krútiaceho momentu a prietoku vzduchu ventilátora

Prevádzková záťaž ventilátora je definovaná dvoma krivkami: prietok vzduchu vzhľadom na statický tlak a krútiaci moment vzhľadom na otáčky. Centrifugálny ventilátor vyžaduje väčší krútiaci moment v blízkosti voľného výkonu, zatiaľ čo axiálny ventilátor dosahuje maximálny krútiaci moment pri vysokom protitlaku. Porovnanie oboch kriviek ukazuje najhorší prípad zaťaženia hriadeľa, ktoré musí motor zniesť. Inžiniersky tím spoločnosti Lobisong preskúmava tieto krivky počas predbežného návrhu a následne navrhuje prevodový pomer, ktorý udržiava pmdc motor v bezpečnom rozsahu prúdu, pričom ventilátor dosahuje cieľový prietok vzduchu (cfm) pri nízkych otáčkach. Pri stálej záťaži umožňuje použitie pmdc motora s prevodovkou vynechať samostatný regulátor rýchlosti, čo zjednodušuje zapojenie v skrini.

Prispôsobenie stupňa prevodu prevádzkovej záťaži

Určenie veľkosti začína od požadovanej otáčkovej rýchlosti ventilátora a pohodlnej otáčkovej rýchlosti motora; potom sa pomer rovná otáčkovej rýchlosti motora delenej otáčkovou rýchlosťou ventilátora. PMDC motor s prevodovkou, ktorý je takto dimenzovaný, udržiava prúd blízko menovitej hodnoty, čím sa teplota udržiava na spraviteľnej úrovni a účinnosť sa zachováva. Nadmerné zväčšenie prevodového pomeru plýtvá krútiacim momentom, ktorý ventilátor nikdy nepotrebuje, a navyše pridáva trenie v prevodovke; nedostatočné zmenšenie pomeru spôsobuje, že motor pracuje pod záťažou. Lobisong ponúka prispôsobenie pre OEM aj ODM, preto sú vinutie a stupeň prevodovky prispôsobené k použitému puzdru a profilu zaťaženia namiesto toho, aby boli vybrané z katalógu.

Zohľadnenie tepla, zaťaženia ložiskov a životnosti ložiskov

Každé zasadenie ozubenia a každé ložisko pridáva malé tepelné zaťaženie. Pri nízkej rýchlosti ventilátora sa motor sám ohrieva menej, čo kompenzuje trenie v prevodovke, avšak ložisko prevodovky je vystavené plnej zníženej krútiacej sile. Výber presných guľových ložísk s vhodným tesnením a mazaním predlžuje životnosť ložísk pri nepretržitom zaťažení. Ochrana podľa tried IP44 alebo IP54 zabraňuje vnikaniu prachu a vlhkosti do ozubeného súkolia, čo je dôležité v vlhkých priemyselných dielňach. Označenia CE a UKCA potvrdzujú, že výrobok spĺňa európske a britské požiadavky na rotujúce zariadenia.

Pokyny pre nákup a používanie

Prípad modernizácie chladenia rozvádzača VFD

Európsky výrobca rozvádzačov čelil problému s hromadením tepla vo frekvenčnom meniči, kde pôvodný axiálny ventilátor nedokázal udržať prietok vzduchu pri nízkej rýchlosti. Spoločnosť Lobisong dodala pmdc motor s prevodovkou nastavenou na 250 ot/min a impelérom orientovaným dozadu, čo zabezpečilo stálu statickú tlakovú silu proti filtračnej mriežke rozvádzača. Po výmene sa teplota v rozvádzači stabilizovala počas dlhých výrobných cyklov a nákupný tím uviedol nižšie náklady na komponenty v porovnaní s individuálne vyrobenou ec zostavou. Záver: redukčné pomer musí byť prispôsobený skutočnej statickej tlakovej sile, nie hodnote voľného prietoku uvedenej v katalógu.

Zoznam kontrolných bodov a kritérií pre kontrolu a výber pred nákupom

Pred objednaním potvrďte požadované otáčky ventilátora, maximálny krútiaci moment a spätný tlak zo sietí alebo potrubia. Požiadajte o krivku prúdu motora vzhľadom na otáčky a premenový pomer prevodovky, potom skontrolujte typ ložiskového uloženia a stupeň krytia IP pre dané miesto. Požiadajte o dokumentáciu CE alebo UKCA a overte výsledok testu vyváženia obežného kolesa. Krátky predodberový beh pod zaťažením odhalí komutačný šum a zvuk prevodovky už v ranom štádiu. Lobisong poskytuje poradenstvo v predprojektovej fáze, takže dodaná jednotka je pripravená na inštaláciu do krytu bez nutnosti úprav na mieste.

Stručne povedané, správny pohonný systém pre ventilátorové aplikácie s nízkymi otáčkami a vysokým krútiacim momentom zvyčajne nie je najrýchlejší motor, ale ten správne prispôsobený. PMDC motor s prevodovkou umožňuje, aby PMDC motor pracoval v jeho efektívnom rozsahu otáčok, zatiaľ čo stupeň prevodovky nastavuje pokojnú, momentovo bohatú rýchlosť ventilátora, ktorá odoláva kolísaniu zaťaženia spôsobenému prachom a zanesením filtra. Uveďte premenový pomer na základe skutočného statického tlaku, potvrďte typ ložiskového uloženia a stupeň krytia IP pre dané miesto – potom priemyselný ventilátor zostane tichý a stabilný počas celoročnej prevádzky.

Často kladené otázky

Otázka

Čo zmení pre pohón ventilátora jedna stupeň prevodovky?

Odpoveď: Jedna stupeň prevodovky zníži výstupný počet otáčok za minútu (rpm), zároveň však zvýši krútiaci moment na hriadeli v rovnakom pomere. Pre ventilátor to znamená, že motor môže rotovať v jeho účinnom rozsahu otáčok a zároveň pomaly otáčať impelér s dostatočnou silou na prekonanie odporu filtru alebo potrubia. Výmenou je malá strata v dôsledku trenia v ozubení, ktorú kontrolová správna mazacia technika.

Otázka

Prečo je nízka rýchlosť ventilátora pre čistý PMDC motor ťažká?

Odpoveď: Čistý PMDC motor dosahuje maximálny krútiaci moment v blízkosti svojich menovitých otáčok, takže pri veľmi nízkych otáčkach zostáva málo rezervy krútiaceho momentu a vinutie odoberá vysoký prúd, aby udržalo požadovanú silu. To spôsobuje zahrievanie statora a skracuje životnosť ložísk, zároveň sa komutácia stáva hlučnejšou. Pod týmto bodom môže ventilátor zastaviť alebo začať kolísať. Prevodovka umožňuje motoru zostať v jeho silnom rozsahu otáčok a zároveň poskytnúť pomalú, stabilnú rýchlosť hriadeľa, ktorú potrebuje veľký impelér.

Otázka

Ako sa má vybrať prevodový pomer?

Odpoveď: Výber prevodového pomeru začína od požadovanej otáčkovej rýchlosti ventilátora a pohodlnej otáčkovej rýchlosti motora; pre získanie prevodového pomeru vydelíte otáčky motora otáčkami ventilátora. Potom na krivke krútiaceho momentu ventilátora nájdite hodnotu pre danú rýchlosť a overte, či prúd motora zostáva v bezpečnom rozsahu. Nadmerné zväčšenie výkonu plýtvá krútiacim momentom a zvyšuje trenie; nedostatočné zväčšenie spôsobuje preťaženie motora. Navinutie, prevodovka a stupeň krytia (IP) prispôsobte skutočnej záťaži na mieste, nie katalógovej hodnote pre voľný prietok vzduchu.

Otázka

Môže byť redukčná PMDC motorová jednotka nahradená EC ventilátorovou súpravou?

Odpoveď: PMDC motor s prevodovkou môže nahradiť EC ventilátorovú súpravu v aplikáciách, kde je dôležitejšia pevná nízka rýchlosť a vysoký krútiaci moment než regulácia rýchlosti. Jednotka s PMDC motorom má nižšiu cenu komponentov a nepotrebuje elektroniku riadenia, čo ju robí vhodnou pre jednoduché zapínacie/vypínacie chladenie skríň. Ak sa záťaž mení hodinu po hodine, EC riešenie udržiava vyššiu účinnosť v celom rozsahu. Zvoľte pohonnú jednotku s prevodovkou, ak je záťaž stála a statický tlak je známy.

Otázka

Ktorý typ ložiska a stupeň krytia (IP) je vhodný pre vlhké prostredie?

Odpoveď: Presné guľové ložiská spoločne s tesnením IP54 sú vhodné pre vlhké alebo prachové dielne, pretože táto trieda ochrany zabraňuje vnikaniu vlhkosti a jemných častíc do mriežky. IP44 je vhodné pre suchšie miesta inštalácie krytov. Pre nepretržitý prevádzkový režim požiadajte o vyváženie obežného kolesa a overte prítomnosť označenia CE alebo UKCA na motore. Správne tesnenie a plánované mazanie zabezpečujú dlhú životnosť ložísk. Triedu ochrany prispôsobte konkrétnemu miestu inštalácie, nie všeobecnému štandardu.