Jævnstrøms elmotorguide: valg, specifikationer og eftermonteringsbeslutninger

En 400 kW jævnstrøm elektrisk motor på en papirmaskine holder den våde ende hastigheden inden for 0,1 % over et 20:1-område, fordi ankerspændingen bestemmer hastigheden, mens feltstrømmen indstiller drejningsmomentet. Denne opdeling er grunden til, at DC-maskiner stadig bestilles til tilbagespoling, hejser, ekstrudere og reverserende møllestativer, selvom frekvensomformere med variabel frekvens vinder næsten alle greenfield-projekter. Det snævre spørgsmål, de fleste planter står over for, er anderledes: er en jævnstrømsmotor stadig det rigtige svar til en bestemt drevet maskine, og hvad hører der til i specifikationen for at holde den kørende i yderligere femten år?

Eftermonteringspligt dominerer denne ende af markedet. Når en ramme, kobling, gearkasse og fundament alle var dimensioneret omkring en jævnstrømsmaskine, betyder ombytning af en vekselstrømsmotor plus et drev som regel ombearbejdning af den mekaniske grænseflade, omlægning af kabelbakker og revalidering af drejningsmomentmodellen på en proces, der ikke har råd til en lang udfald. At beholde den eksisterende motor og udskifte konverteren, feltforsyningen og feedbackenheden er ofte den kortere vej tilbage til produktionen.

Resten af ​​denne guide dækker, hvad en jævnstrømsmotor er, hvor den stadig slår et vekselstrømsdrev, hvilke tal bestemmer specifikationen, hvordan disse maskiner fejler, og hvordan man køber en uden at arve et andet anlægs problemer.

Hvad er en jævnstrøms elektrisk motor i virkeligheden

En jævnstrøms elektrisk motor er en roterende maskine, der konverterer DC elektrisk energi til mekanisk drejningsmoment ved at føre strøm gennem en kommutator og børstesæt ind i ankerviklingen, mens en separat forsynet feltvikling etablerer den magnetiske flux. Drejningsmoment er proportional med ankerstrøm ganget med feltflux; hastigheden stiger med ankerspændingen og falder, når feltfluxen øges. Fordi disse to variable kommer fra uafhængige strømkilder, leverer maskinen nominelt drejningsmoment ved stilstand og holder en indstillet hastighed uden en rotormodel.

Fem enheder bærer alt, hvad der betyder noget i service:

• Ramme- og feltstænger, som bærer hovedfluxen og, på større rammer, en kompenserende vikling, der annullerer ankerreaktion under stangfladen.
• Interpoler, forbundet i serie med ankeret, som vender strømmen i en spole, når den passerer børsten og holder kommuteringen fri for gnister.
• Det laminerede armatur, hvis vikling omdanner strøm til moment.
• Kommutator og børstegear, de eneste dele, der slides ved normal brug.
• Kølekredsløbet, almindeligvis IC06 separat ventileret eller IC17 luft-til-luft på store rammer og IC411 på mindre.

Separat exciterede maskiner har brug for en stiv feltforsyning: en feltstrøm, der falder under et spændingsfald i anlægget, ændrer flux, ændrer hastighed og kan skubbe børstekanten til gnister inden for få cyklusser. Statisk excitationshardware, der holder feltstrømmen stabil under forsyningsvariation, er det, der holder kommutering og hastighedsstabilitet forudsigelig over en lang levetid.

Brugerdefinerede og standard magnetiseringsskabe til motorstyring Tilpasselige magnetiseringsskabe regulerer feltstrømmen for at opretholde stabil flux, hastighed og kommutering for separat exciterede motorsystemer. Se produkt →

Hvor en jævnstrøms elektrisk motor stadig slår et AC-drev

En jævnstrømsmotor er det bedre valg i fire specifikke situationer: fuldt drejningsmoment er påkrævet ved nul hastighed, konstant-drejningsmomentområdet er bredere end 10:1, en eksisterende mekanisk grænseflade skal bevares ned til akslens kilespor, eller belastningen har brug for et meget højt brudmoment uden gearkasse. Uden for disse tilfælde er en induktionsmotor med et vektorstyret drev billigere at købe, billigere at vedligeholde og mere effektiv at køre.

På butiksgulvet følger DC-opgaverne, der overlever, et forudsigeligt mønster:

Ingen af disse opgaver er valgt for effektivitet. De er valgt, fordi den drevne maskine, procesvinduet eller udfaldsbudgettet ikke efterlader nogen billigere måde at holde den samme ydeevne på.

Tallene, der bestemmer en DC-motorspecifikation

Fem værdier bestemmer de fleste DC-motorspecifikationer: ankerspænding, feltspænding, basishastighed, tophastighed og det drejningsmoment, der kræves ved nulhastighed. Køling, isoleringsklasse, kapslingsklassificering og feedbacktype følger alle af driftscyklussen og miljøet omkring maskinen.

Armaturspændingen er normalt fastsat af konverteren, der vil fodre motoren, så det er den første begrænsning til at bekræfte frem for den sidste. Ripple betyder lige så meget som den nominelle værdi: høj ripple fra en let belastningskonverter hæver ankeropvarmningen og forkorter kommutatorfilmens levetid, hvorfor duty cycle og konverterens rating er specificeret sammen.

Disse punkter er reelle, men de bestemmer sjældent projektet på egen hånd. En eftermontering, der genbruger den eksisterende motor, undgår mekanisk arbejde, idriftsættelsestid og procesrisiko; energistraffen inddrives kun over år med kontinuerlig drift. Hvor en maskine kører 8000 timer om året, ændres regnestykket, og en fuld livscyklusberegning hører hjemme i business casen.

Hvordan en jævnstrømsmotor fejler, og hvad den koster

En jævnstrømsmaskine dør sjældent ved viklingen; den dør ved kommutatoren. Børsteslid, filmnedbrud, gnistdannelse og overslag tegner sig for de fleste uplanlagte DC-motornedetid, og hver af dem udvikler sig langsomt nok til at blive fanget af en planlagt inspektion.

• Nedbrydning af kommutatorfilm. Den forkerte børstekvalitet, lav luftfugtighed eller forurenet køleluft fjerner oxidfilmen, og gnistdannelse følger inden for få uger.
• Børsteslid og pladder. Tabt fjedertryk, en oval kommutator eller maskinvibrationer fremskynder slid og efterlader ujævne børstespor.
• Flashover. En pludselig overbelastning eller et felttab buer hen over børstearmene og ender normalt med en kommutatorskum på stedet eller på et værksted.
• Interpole og kompenserende viklingsfejl. En løs forbindelse eller et kortsluttet sving viser sig som kraftige gnister under belastning i stedet for uden belastning.
• Isolering aldring. Cyklisk drift og termisk cykling skør armaturisolering længe før lejerne klager.
• Forurening. Kulstøv, olietåge og fugt i køleluften angriber både isoleringen og filmen, og på papir- eller fødevarelinjer bliver kulstøv et produktkvalitetsproblem.

Dette er også grunden til, at en genopbygning er et legitimt svar. Det koster ofte en brøkdel af en ny motor at spole tilbage, skimme og ombånde et DC-armatur og derefter genmontere børstegear til de originale tegninger og holder den mekaniske grænseflade uberørt. Beslutningen afhænger af tilstanden af ​​kommutatorstigerørene og om den originale kerne og aksel stadig er inden for tolerancen.

Sådan specificeres og hentes en DC-motor uden at blive brændt

Start fra den drevne maskine, ikke fra det gamle navneskilt. En erstatning, der matcher typeskiltet, men ignorerer koblingen, driftscyklussen og de omgivende forhold, er den dyreste form for korrekt.

1. Registrer den mekaniske grænseflade: akseldiameter og forlængelse, kilespor, flange- eller fodmønster, centerhøjde og enhver bremse eller tacho monteret på den ikke-drevne ende.
2. Skriv driftscyklussen ned: kontinuerlig eller intermitterende, starter i timen, vendende cyklusser, omgivelsestemperatur, højde og hvor længe maskinen kører under basishastigheden.
3. Ret den elektriske konvolut, før du anmoder om priser: Armaturspænding tilgængelig fra konverteren, feltspænding, feedbackenhedstype, og om konverteren bibeholdes eller udskiftes.
4. Indstil varme- og beskyttelseskrav: isoleringsklasse F med klasse B-stigning som minimum, en IP-klassificering tilpasset støv og udvaskning, rumvarmere, RTD'er og en viklingstemperaturudløsning.
5. Aftal reserve- og dokumentationspakken: børstekvalitet og sæt, fjedre, holdere, en kommutatorserviceprocedure, fabrikstestrapporten og en måltegning.

Told i farlige områder tilføjer endnu et lag. En DC-maskine med børstegear i et Zone 1-område leveres normalt i et flammesikkert kabinet, og certificeringsomfanget skal dække klemkassen, rumvarmerne og tachoen samt selve motoren. At købe motoren, markforsyningen og startudstyret som en afstemt pakke fjerner det meste af integrationsrisikoen; Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. bygger højspændings-, lavspændings- og eksplosionssikre motorserier samt DC- og kontrolhardwaren omkring dem, og dens dokumenterede projektinstallationer vise, hvad udstyret står over for i kul-, petrokemiske og metalværker.

Eftermontering stopper sjældent ved motoren. Hvis anlæggets DC-styringsforsyning er ældre end det drev, den tilfører, forhindrer udskiftning af distributionshardwaren i samme udfald en anden nedlukning senere på samme år.

Brugerdefinerede jævnstrømspaneler til motorstart og kontrol DC-strømpaneler til motorstart og -styring, relevant, når eftermontering kræver udskiftning af aldrende DC-styringsforsyningsdistributionshardware. Se produkt →

Ofte stillede spørgsmål om jævnstrøms elektriske motorer

Hvad bruges en jævnstrøms elektrisk motor til?

Den driver belastninger, der har brug for fuldt drejningsmoment ved nul omdrejningstal eller et meget bredt konstant-drejningsmomentområde: reverserende møllestativer, papirmaskinesektioner, minehejse, ekstrudere, kranhejseværker og små permanentmagnetdrev i batteridrevet udstyr.

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

For nye installationer, nr. En AC-motor med et vektordrev er mere effektiv og behøver ingen børstevedligeholdelse. For en eksisterende DC-maskine inde i en fast mekanisk grænseflade er det ofte hurtigere og billigere at holde DC-motoren end at genbearbejdning af drivlinjen.

Hvor længe holder en DC-motor?

Femten år eller mere er normalt med planlagt børsteinspektion, filmtjek og periodisk kommutatorskimming. Den begrænsende faktor er normalt kommutator og isoleringstilstand, ikke lejelevetid.

Kan en jævnstrømsmotor bruges i et farligt område?

Ja, normalt i et flammesikkert kabinet med certificeret børstegear, klemkasse og tilbehør. Certificeringsomfanget skal dække enhver komponent, der føjes til maskinen, inklusive rumvarmere og hastighedsfeedback-enheder.