Ghid pentru motorul electric cu curent continuu: selecție, specificații și decizii de modernizare

A 400 kW motor electric cu curent continuu pe o mașină de hârtie, capătul umed menține viteza cu 0,1% într-un interval de 20:1, deoarece tensiunea armăturii stabilește viteza în timp ce curentul de câmp stabilește cuplul. Această împărțire este motivul pentru care mașinile de curent continuu sunt încă comandate pentru rebobinare, ridicare, extrudere și suporturi pentru freza inversată, chiar dacă convertizoarele de curent alternativ cu frecvență variabilă câștigă aproape toate proiectele de teren. Întrebarea restrânsă cu care se confruntă majoritatea plantelor este diferită: un motor de curent continuu este în continuare răspunsul corect pentru o anumită mașină acționată și ce este în specificație pentru a-l menține în funcțiune încă cincisprezece ani?

Taxa de modernizare domină acest capăt al pieței. Când un cadru, un cuplaj, o cutie de viteze și o fundație au fost toate dimensionate în jurul unei mașini de curent continuu, schimbarea unui motor de curent alternativ plus o unitate înseamnă de obicei re-prelucrarea interfeței mecanice, redirecționarea canalelor de cabluri și revalidarea modelului de cuplu într-un proces care nu își poate permite o întrerupere lungă. Păstrarea motorului existent și înlocuirea convertorului, a sursei de câmp și a dispozitivului de feedback este adesea calea mai scurtă de întoarcere la producție.

Restul acestui ghid acoperă ce este un motor de curent continuu, unde încă bate o unitate AC, care numere decid specificațiile, cum eșuează aceste mașini și cum să cumperi unul fără a moșteni problemele altei fabrici.

Ce este de fapt un motor electric cu curent continuu

Un motor electric cu curent continuu este o mașină rotativă care transformă energia electrică de curent continuu în cuplu mecanic prin alimentarea curentului printr-un comutator și o perie introdusă în înfășurarea armăturii, în timp ce o înfășurare de câmp furnizată separat stabilește fluxul magnetic. Cuplul este proporțional cu curentul de armătură înmulțit cu fluxul de câmp; viteza crește cu tensiunea de armătură și scade pe măsură ce fluxul câmpului crește. Deoarece aceste două variabile provin de la surse de putere independente, mașina furnizează un cuplu nominal la oprire și menține o viteză stabilită fără un model de rotor.

Cinci ansambluri transportă tot ceea ce contează în serviciu:

• Stalpi de cadru și câmp, care transportă fluxul principal și, pe cadre mai mari, o înfășurare compensatoare care anulează reacția armăturii sub fața stâlpului.
• Interpoli, conectați în serie cu armătura, care inversează curentul într-o bobină atunci când trece prin perie și mențin comutația fără scântei.
• Armătura laminată, a cărei înfășurare transformă curentul în cuplu.
• Comutator și perie, singurele piese care se uzează în regim normal.
• Circuitul de răcire, de obicei IC06 ventilat separat sau IC17 aer-aer pe cadrele mari și IC411 pe cele mai mici.

Mașinile excitate separat au nevoie de o sursă de câmp rigidă: un curent de câmp care scade în timpul unei scăderi de tensiune a instalației modifică fluxul, schimbă viteza și poate împinge marginea periei în scântei în câteva cicluri. Hardware-ul de excitație statică care menține curentul de câmp constant în cazul variațiilor de alimentare este ceea ce menține comutația și stabilitatea vitezei previzibile pe o durată lungă de viață.

Dulapuri de excitație personalizate și standard pentru controlul motorului Dulapuri de excitație personalizabile reglează curentul de câmp pentru a menține fluxul, viteza și comutația stabile pentru sistemele de motoare excitate separat. Vizualizare produs →

Acolo unde un motor electric cu curent continuu încă bate un drive AC

Un motor de curent continuu este alegerea mai bună în patru situații specifice: este necesar un cuplu complet la turație zero, domeniul de cuplu constant este mai larg de 10:1, o interfață mecanică existentă trebuie păstrată până la canalul arborelui sau sarcina necesită un cuplu de rupere foarte mare fără cutie de viteze. În afara acestor cazuri, un motor cu inducție cu o acționare controlată vector este mai ieftin de cumpărat, mai ieftin de întreținut și mai eficient de rulat.

La atelier, sarcinile DC care supraviețuiesc urmează un model previzibil:

Niciuna dintre aceste sarcini nu este aleasă pentru eficiență. Acestea sunt alese deoarece mașina condusă, fereastra de proces sau bugetul de întrerupere nu lasă o modalitate mai ieftină de a menține aceeași performanță.

Numerele care decid specificațiile unui motor de curent continuu

Cinci valori decid majoritatea specificațiilor motorului de curent continuu: tensiunea armăturii, tensiunea de câmp, viteza de bază, viteza maximă și cuplul necesar la viteza zero. Răcirea, clasa de izolație, gradul de incintă și tipul de feedback rezultă din ciclul de funcționare și din mediul din jurul mașinii.

Tensiunea armăturii este în mod normal fixată de convertorul care va alimenta motorul, deci este prima constrângere de confirmat, mai degrabă decât ultima. Ondularea contează la fel de mult ca și valoarea nominală: ondulația mare de la un convertor de sarcină ușoară crește încălzirea armăturii și scurtează durata de viață a filmului comutatorului, motiv pentru care ciclul de funcționare și valoarea nominală a convertorului sunt specificate împreună.

Aceste puncte sunt reale, dar rareori decid singure proiectul. O modernizare care reutilizează motorul existent evită lucrările mecanice, timpul de punere în funcțiune și riscul de proces; penalizarea energetică este recuperată numai pe parcursul anilor de funcționare continuă. Acolo unde o mașină funcționează 8000 de ore pe an, aritmetica se schimbă și un calcul al ciclului de viață complet aparține cazului de afaceri.

Cum eșuează un motor de curent continuu și cât costă

O mașină DC moare rar la înfășurare; moare la comutator. Uzura periilor, defectarea peliculei, scânteile și fulgerarea reprezintă cea mai mare parte a timpului neplanificat al motorului de curent continuu și fiecare dintre ele se dezvoltă suficient de lent pentru a fi surprins de o inspecție programată.

• Defectarea filmului comutatorului. Calitatea greșită a periei, umiditatea scăzută sau aerul de răcire contaminat îndepărtează pelicula de oxid și apar scântei în câteva săptămâni.
• Uzura periei și zgomot. Pierderea presiunii arcului, un comutator oval sau vibrația mașinii accelerează uzura și lasă urme inegale ale periei.
• Flashover. O suprasarcină bruscă sau o pierdere a câmpului se arcuiește peste brațele periei și se termină de obicei cu o scurgere a comutatorului la fața locului sau într-un atelier.
• Defecțiuni de înfășurare de interpol și compensare. O conexiune slăbită sau o viraj scurtcircuitată apare ca o scânteie puternică sub sarcină, mai degrabă decât fără sarcină.
• Îmbătrânirea izolației. Funcția ciclică și izolația fragilă a armăturii ciclice termice cu mult înainte ca rulmenții să se plângă.
• Contaminare. Praful de carbon, ceața de ulei și umiditatea din aerul de răcire atacă atât izolația, cât și filmul, iar pe liniile de hârtie sau alimente praful de carbon devine o problemă de calitate a produsului.

Acesta este și motivul pentru care o reconstrucție este un răspuns legitim. Rebobinarea, smulgerea și rebandarea unei armături de curent continuu, apoi reajustarea angrenajului periei la desenele originale, costă adesea o fracțiune dintr-un motor nou și păstrează interfața mecanică neatinsă. Decizia depinde de starea coloanelor de comutator și de dacă miezul și arborele originale sunt încă în toleranță.

Cum să specificați și să alimentați un motor de curent continuu fără a vă arde

Începeți de la mașina condusă, nu de la vechea plăcuță de identificare. Un înlocuitor care se potrivește cu plăcuța de identificare, dar ignoră cuplajul, ciclul de funcționare și condițiile ambientale este cel mai scump tip de corect.

1. Înregistrați interfața mecanică: diametrul arborelui și prelungirea, canapea, modelul de flanșă sau picior, înălțimea centrului și orice frână sau taho montat la capătul netransmis.
2. Notați ciclul de funcționare: continuu sau intermitent, porniri pe oră, cicluri inverse, temperatura ambiantă, altitudinea și cât timp rulează mașina sub viteza de bază.
3. Fixați plicul electric înainte de a solicita prețuri: tensiunea armăturii disponibilă de la convertor, tensiunea de câmp, tipul dispozitivului de feedback și dacă convertorul este reținut sau înlocuit.
4. Setați cerințele termice și de protecție: clasa de izolație F cu creșterea clasei B ca minim, un rating IP potrivit pentru praf și spălare, încălzitoare de spațiu, RTD și o declanșare a temperaturii înfășurării.
5. Acordați piese de schimb și pachetul de documentație: calitatea și setul de perii, arcuri, suporturi, o procedură de întreținere a comutatorului, raportul de testare din fabrică și un desen dimensional.

Taxa în zone periculoase adaugă încă un strat. O mașină de curent continuu cu angrenaj cu perii într-o zonă din Zona 1 este în mod normal furnizată într-o carcasă ignifugă, iar domeniul de certificare trebuie să acopere cutia de borne, încălzitoarele de spațiu și taho, precum și motorul în sine. Achiziționarea motorului, a aprovizionării de teren și a echipamentului de pornire ca pachet combinat elimină cea mai mare parte a riscului de integrare; Shanghai Pinxing Explosion-proof Motor Co., Ltd. construiește game de motoare de înaltă tensiune, joasă tensiune și rezistente la explozie, precum și hardware-ul de curent continuu și de control din jurul lor și instalații de proiect documentate arată cu ce se confruntă echipamentele în uzinele de cărbune, petrochimie și metalurgie.

Modernizările se opresc rar la motor. Dacă sursa de control CC al centralei este mai veche decât unitatea pe care o alimentează, înlocuirea hardware-ului de distribuție în aceeași întrerupere previne o a doua oprire mai târziu în același an.

Panouri de alimentare DC personalizate pentru pornirea și controlul motorului Panouri de alimentare CC pentru pornirea și controlul motorului, relevante atunci când modernizările necesită înlocuirea hardware-ului de distribuție a sursei de control CC vechi. Vizualizare produs →

Întrebări frecvente despre motoarele electrice cu curent continuu

La ce se folosește un motor electric cu curent continuu?

Acționează sarcini care necesită un cuplu complet la turație zero sau o gamă foarte largă de cuplu constant: suporturi pentru moara inversată, secțiuni de mașini de hârtie, palanuri pentru mine, extrudere, palanuri cu macara și dispozitive mici cu magnet permanenți în echipamente alimentate cu baterii.

Este un motor de curent continuu mai bun decât un motor de curent alternativ cu un VFD?

Pentru instalatii noi, nr. Un motor AC cu o unitate vectorială este mai eficient și nu necesită întreținere cu perii. Pentru o mașină de curent continuu existentă într-o interfață mecanică fixă, păstrarea motorului de curent continuu este adesea mai rapidă și mai ieftină decât re-prelucrarea trenului de transmisie.

Cât durează un motor de curent continuu?

Cincisprezece ani sau mai mult este normal cu inspecția programată a periilor, verificări ale peliculei și scuturare periodică a comutatorului. Factorul limitator este de obicei starea comutatorului și a izolației, nu durata de viață a rulmentului.

Poate fi folosit un motor de curent continuu într-o zonă periculoasă?

Da, în mod normal, într-o carcasă ignifugă cu perii certificate, cutie de borne și accesorii. Sfera de certificare trebuie să acopere fiecare componentă adăugată la mașină, inclusiv încălzitoarele de spațiu și dispozitivele de feedback al vitezei.