Zakaj se motor PMDC z menjalnikom prilega industrijskim ventilatorskim napravam za nizko obratno frekvenco in visok navor

Industrijska ventilatorska oprema, ki mora premikati velike količine zraka pri nizki vrtljivi frekvenci, postavlja izjemne zahteve na pogon. Visok statični tlak in velika vztrajnost impelera zahtevata močan zagonski navor, hkrati pa mora motor ohranjati stalno nizko vrtljivo frekvenco brez pregrevanja. PMDC motor z menjalnikom izpolnjuje te zahteve tako, da električno enosmerno napetost pretvori v nadzorovan mehanski izhod nizke vrtljive frekvence ter s prenosnim razmerjem menjalnika poveča navor na gredi.

Izziv nizke vrtljive frekvence in visokega navora pri industrijski uporabi ventilatorjev

Kaj PMDC motor z menjalnikom zagotavlja pri nizki vrtljivi frekvenci

Motor PMDC z menjalnikom zagotavlja uporabno navor na gredi pri hitrostih, pri katerih bi motor PMDC brez menjalnika zastal ali pa potegnil preveliko tok. Stopnja znižanja zmanjša vrtljaje motorja za določen razmerje, zato se gred motorja z 3000 vrtljaji na minuto spremeni v gred ventilatorja z 300 vrtljaji na minuto in približno desetkrat večjim navorom. Lobisong izdeluje te enote z navitji iz čistega bakra in uvoženimi natančnimi kroglastimi ležaji, kar zagotavlja gladko komutacijo tudi pod obremenitvijo. Za osnovne ali centrifugalne impelerje z velikim premerom ta navor na nizkih vrtljajih preprečuje zastoje ventilatorja, ko povečana odpornost zaradi prahu ali zamašitve filtra povzroči dodatno obremenitev.

Znižanje prenosa in izmenjava med navorom ter vrtljaji

Zmanjšanje hitrosti vrtenja sledi preprostem mehanskemu zakonu: izhodni navor narašča, ko izhodna hitrost pada, in sicer sorazmerno razmerju zmanjšanja. Enostopenjski črvi ali ravni zobniki menjajo obrate za navor brez dodatne vhodne moči – izgube so le majhne zaradi trenja. Če ventilator potrebuje 200 vrt/min, motor pa deluje najbolje pri 2000 vrt/min, potem enostopenjsko razmerje 10:1 zagotovi ustrezno obratovalno točko. Posledica je rahel padec učinkovitosti in nekoliko več toplote na zobni stični površini, kar učinkovito nadzoruje dobra maziva. PMDC-motor z menjalnikom pretvori ta zakon v pripravljen pogon za nizke obrate.

Zakaj neposredni pogon z PMDC-motorjem načenja pod določeno mejo

Motor z neposrednim pogonom in trajnimi magneti doseže najvišji navor skoraj pri nazivni vrtljivi hitrosti, zato ga prisilitev k počasnemu vrtanju pri 150 vrt/min pusti le majhen rezervni prostor, komutacija pa postane hrupna. Pod določeno mejo navitje prenaša visok tok za ohranitev navora, kar segreva stator in skrajša življenjsko dobo ležajev. To je točka, kjer se motor z neposrednim pogonom in trajnimi magneti s prestavnim merilom izkaže kot primerno rešitev: motor deluje v učinkovitem območju, medtem ko prestavno merilo določa vrtljivo hitrost ventilatorja. Ventilatorji za hlajenje v strojnih ohišjih pogosto delujejo v tem načinu, zato prilagojen pogon ohranja nizko raven hrupa in vibracij tudi pri dolgotrajnih obratovalnih ciklih.

Prilagoditev razmerja prestavnega merila obremenitvi ventilatorja

Branje krivulj navora in pretoka zraka ventilatorja

Delovanje ventilatorja je določeno z dvema krivuljama: pretok zraka v odvisnosti od statičnega tlaka in navor v odvisnosti od vrtljajev na minuto. Centrifugalni ventilator potrebuje večji navor blizu prostega izhoda, medtem ko osni ventilator doseže najvišji navor pri visokem nasprotnem tlaku. S preučevanjem obeh krivulj ugotovimo največjo obremenitev gredi, ki jo mora motor vzdržati. Inženirji Lobisonga te krivulje pregledajo že v fazi predizbiranja, nato pa predlagajo razmerje prestavnika, ki omogoča, da ostane PMDC-motor znotraj varnega okna toka, hkrati pa ventilator doseže ciljni pretok zraka (cfm) pri nizkih vrtljajih. Ko je obremenitev stalna, PMDC-motor s prestavnikom odpravi potrebo po ločenem regulatorju hitrosti, kar poenostavi ožičenje ohišja.

Prilagoditev stopnje prestavnika obremenitvi

Določitev razmerja se začne z zahtevanimi vrtljaji ventilatorja in udobnimi vrtljaji motorja; razmerje je enako razmerju vrtljajev motorja proti vrtljajem ventilatorja. PMDC motor z menjalnikom, določen na ta način, ohranja tok blizu nazivne vrednosti, zato ostaja toplotna obremenitev nadzorljiva in učinkovitost ohranjena. Preveliko razmerje povzroča izgubo navora, ki ga ventilator nikoli ne potrebuje, ter poveča trenje v zobnikih; premajhno razmerje pa prisili motor v prekomerno obremenitev. Lobisong podpira prilagoditev po meri za OEM in ODM, zato so navitje in stopnja menjalnika usklajeni z ohišjem in profilom obratovanja namesto izbire iz kataloga.

Razmisliti je treba o toplotni obremenitvi, obremenitvi ležajev in življenjski dobi ležajev

Vsak stik zobnikov in vsako ležajno mesto dodaja majhno toplotno obremenitev. Pri nizki hitrosti ventilatorja se motor sam ohlaja bolj učinkovito, kar izravnava trenje v zobnikih, ležajna mesta v menjalniku pa še naprej prenašajo celotni zmanjšani navor. Izbor natančnih krogličnih ležajev z ustrezno tesnjenjem in mazanjem podaljša življenjsko dobo ležajev pri stalni obremenitvi. Zaščita IP44 ali IP54 preprečuje prodor prahu in vlage do zobnikov, kar je pomembno v vlažnih industrijskih delavnicah. Označbe CE in UKCA potrjujeta, da izdelava izpolnjuje evropske in britanske zahteve za vrteče opremo.

Navodila za nabavo in uporabo

Primer nadgradnje hlajenja omarice za spremenljivo frekvenco

Evropski graditelj plošč je pri črpalni omari za frekvenčni pretvornik naletel na težavo s prekomernim segrevanjem, saj izvirna osna ventilatorja ni mogla ohraniti ustrezne pretok zraka pri nizkih hitrostih. Lobisong je dobavil enosmerni motor z menjalnikom, nastavljen na 250 vrtljajev na minuto, s pljuskastim rotorjem, usmerjenim nazaj, kar je zagotavljalo stabilen statični tlak proti filtru v omari. Po zamenjavi se je temperatura v omari ohranila stabilna tudi med dolgimi proizvodnimi cikli, nabavno osebje pa je poročalo o nižji ceni komponent v primerjavi z izvirno izdelano EC sklopko. Učenka: izberite razmerje prestavnika glede na dejanski statični tlak, ne glede na podatek o prostem zraku iz kataložne dokumentacije.

Kontrolni in izbirni seznam pred nakupom

Pred naročilom potrdite zahtevane obratke ventilatorja, največji navor v najslabšem primeru ter protitlak iz filtrov ali kanalov. Zahtevajte krivuljo toka motorja v odvisnosti od obratkov in razmerje prestavnika, nato preverite vrsto ležaja in IP razred za namestitev. Zahtevajte dokumentacijo CE ali UKCA ter preverite rezultat preskusa uravnoteženosti impelera. Kratka preskusna obratovanja pod obremenitvijo pred pošiljanjem zgodaj odkrijejo šum komutacije in šum prestavnika. Lobisong ponuja nasvet za izbiro že v fazi predprojektiranja, zato prilagojena enota prihaja pripravljena za vgradnjo v ohišje, namesto da bi bilo potrebno popravljati na mestu.

Kratko povedano, prava pogonska enota za ventilatorje z nizko hitrostjo in visokim navorom redko predstavlja najhitrejši motor, temveč ustrezno prilagojenega. PMDC motor s prestavnikom omogoča, da PMDC motor deluje v učinkovitem območju, medtem ko nastavi prestavniška stopnja tiho in navorno bogato hitrost ventilatorja, ki je odporna na nihanja obremenitve zaradi praška in zamašitve filtrov. Določite razmerje na podlagi dejanskega statičnega tlaka, potrdite vrsto ležaja in IP razred za namestitev ter bo industrijski ventilator skozi leta obratovanja ostal tiho in stabilno delujoč.

Pogosto zastavljena vprašanja

Vprašanje

Kaj spremeni stopnja znižanja prenosa za pogon ventilatorja?

Odgovor: Stopnja znižanja prenosa zmanjša izhodno vrtljivo frekvenco (rpm), hkrati pa poveča navor na gredi v istem razmerju. Za ventilator to pomeni, da se motor lahko vrti v učinkovitem območju in kljub temu počasi vrti impeler z dovolj silo, da potiska zrak proti odpornosti filtra ali kanalov. Zato pride do majhne izgube zaradi trenja pri zobnikih, ki jo nadzoruje dobra mazava.

Vprašanje

Zakaj je nizka hitrost ventilatorja težka za osnovni PMDC motor?

Odgovor: Osnovni PMDC motor doseže najvišji navor blizu nazivne vrtljive frekvence, zato počasno vrtjenje pri zelo nizkih vrtljivih frekvencah pusti malo rezerve navora in navitje potegne visok tok, da ohrani silo. To segreva stator in skrajša življenjsko dobo ležajev, hkrati pa postane komutacija bolj hrupna. Pod to mejo se ventilator lahko ustavi ali začne nihati. Stopnja znižanja prenosa omogoča, da ostane motor v svojem močnem območju in hkrati zagotovi počasno, enakomerno vrtljivo frekvenco gredi, ki jo zahteva velik impeler.

Vprašanje

Kako izbrati razmerje znižanja prenosa?

Odgovor: Izbor razmerja se začne z željenimi vrtljaji ventilatorja in udobnimi vrtljaji motorja; razmerje stopenj dobimo tako, da delimo vrtljaje motorja z vrtljaji ventilatorja. Nato preberemo krivuljo navora ventilatorja pri tej hitrosti in preverimo, ali tok motorja ostaja znotraj varnega območja. Prevelik motor povzroča izgubo navora in povečano trenje; premajhen motor pa motor preobremenjuje. Namestitev navitja, prestavnika in zaščitnega razreda naj bo prilagojena dejanski obremenitvi na lokaciji, ne pa številki za prosto zrak v katalozu.

Vprašanje

Ali lahko zmanjševalni prestavni PMDC motor nadomesti EC ventilatorsko sklopko?

Odgovor: PMDC motor s prestavnim mehanizmom lahko nadomesti EC ventilatorsko sklopko pri nalogah, kjer je pomembnejša stalna nizka hitrost in visok navor kot regulacija hitrosti. PMDC enota je cenejša glede na sestavne dele in ne potrebuje elektronike za pogon, kar je primerno za preprosto hlajenje ohišij z vklopom/izklopom. Kjer se obremenitev spreminja od ure do ure, EC rešitev ohrani višjo učinkovitost v celotnem obsegu. Prestavni pogon izberite, kadar je obremenitev stalna in je statični tlak znan.

Vprašanje

Katera ležajna izvedba in zaščitni razred sta primerna za vlažne lokacije?

Odgovor: Natančni kroglični ležaji v kombinaciji z tesnilom IP54 so primerni za vlажne ali prašne delavnice, saj ta razred zaščite preprečuje prodor vlage in drobnih delcev skozi mrežo. Razred IP44 je primernega za suhejše namestitvene mesta ohišja. Za neprekinjen obrat zahtevajte uravnoteženost impelerja in preverite, ali ima motor oznaki CE ali UKCA. Ustrezen razred zaščite in redna mazanja zagotavljata dolgo življenjsko dobo ležajev. Razred zaščite prilagodite konkretnemu namestitvenemu mestu, ne pa splošnemu standardu.