Oikean AC-vaihtuvan moottorin valinta: Koon ja tehon opas

Mene mihin tahansa blogiin, joka käsittelee AC-vaihteistomoottoreita, ja kuulet vaihteistomoottoreiden mainonnasta ja huonoimmassa tapauksessa unohdat tärkeimmän käyttötavan näille moottoreille. Tässä yhteydessä ei keskitytä moottoreihin, vaan moottoreiden käyttöön ilman conditioning -järjestelmissä. Nämä moottorit ovat AC-järjestelmän keskeinen osa. Parhaimmillaan ne tulevat optimaalissa koossa ja tehossa, joka tarvitaan energiankäytön ylläpitämiseksi korkealla tehokkuudella ja laitteen laajalla käyttöiällä. Muista, että kaikki yksiköt toimivat samoilla periaatteilla. Jos vaihteistomoottorit eivät sovi yksiköihin tai ne on huonosti asennettu, siitä voi aiheutua kustannuksia energiankulutuksessa, yksikön vikaantumisessa useammin kuin suunniteltiin, ja jopa jotain pahempaa, ylikuumenemista.

Tämä on täsmälleen tämän oppaan keskeinen aihe. Tarkastelemme koon ja tehon komponentteja tarkemmin määrittääksemme parhaan vaihtoehdon ilmanvaihtojärjestelmän tarpeidesi. Useimmille ilmanvaihtolaitteita tai ilmastonhallintajärjestelmiä etsiville henkilöille ei ole tarpeen käyttää aikaa syvälliseen vaihtoehtojen analysointiin, mutta joka kymmenes henkilö saattaa olla erityisen kiinnostunut energiatehokkuudesta ja etsiä tarkkoja tietoja.

Valittaessa alun perin AC-vaihtovirtamoottoreita on tärkeää tunnistaa, mihin AC-järjestelmään ne tulevat toimimaan. Jokaisessa AC-järjestelmässä moottorit suorittavat tiettyjä tehtäviä. Jotkin moottorit ajavat ilmanvaihtopuhaltimia ilman kiertoon, ajavat kondensointipuhaltimia lämmön hajaantumiseen, ajavat ilmaventtiileitä ilmavirran säätöön tai ajavat kompressorimoottoreita joissakin malleissa. Näillä jokaisella on omat vaatimuksensa; ilmanvaihtopuhaltimet vaativat vakiokierroksia ja vakiokierroksia, kun taas kondensointipuhaltimien on toimittava ääriolosuhteissa ulkoilmassa. Myös käyttöolosuhteet on otettava huomioon; sisämoottorit eivät ole alttiina säälle yhtä paljon kuin ulkomoottorit, joiden on kestettävä kosteutta, pölyä ja äärimmäisiä lämpötiloja. Näiden yksityiskohtien tuntemus helpottaa tarvittavien teho- ja kootovaatimusten määrittämistä.

Vääntömomentti kuvaa kuinka paljon pyörimisvoimaa moottorilta vaaditaan ilmanvaihtoyksikön pyörittämiseen ja se on yksi tärkeimmistä mitoitukseen liittyvistä tekijöistä. Moottori pysähtyy, jos vääntömomentti ei ole riittävä, taas liian suuri vääntömomentti tarkoittaa energian tuhlaamista. Vääntömomentin laskemiseksi tarvitaan kuormitusvoima, joka on komponentin vastustava voima (tuulensuuttimen tapauksessa ilmanvastus) ja moottorin akselin säde, jolta kuormitus kohdistuu. Vääntömomentti = Kuormituskysy X Akselin säde. Esimerkiksi, jos puhallintuulensuuttimen akselin säde on 2 tuumaa ja kuormituskysy 10 puntaa, vääntömomentti on 20 punta-tuumaa (lb-in). Edistyneempien komponenttien, kuten säätöpellien, osalta on tarkasteltava komponentin teknistä tietosuositusta suositellun vääntömomentin selvittämiseksi.

Teho ilmoitetaan wateissa (W) tai hevosvoimissa (HP) ja se liittyy siihen, kuinka paljon energiaa moottorin on käytettävä saadakseen tietyn vääntömomentin määritetyssä nopeudessa. Tehon, vääntömomentin ja kierrosnopeuden (RPM) välinen suhde on tärkeää. Moottorin teränteho wateissa voidaan laskea seuraavalla kaavalla. Teränteho (W) = (Vääntömomentti (N·m) x Kierrosnopeus (RPM) x π) ÷ 60. Pilkkua vaille, imperialisissa yksiköissä 1 HP on 746 W. Esimerkkinä, moottori, jonka on annettava 1500 RPM vääntömomentilla 10 N·m, vaatii noin 2,1 HP:a tai 1570 W:n tehoa. Näitä laskelmia voidaan käyttää sarjamootoreissa. Kukaan ei halua joutua valmistautumattomana odottamattomaan tilanteeseen. Siksi on hyödyllistä varata 10–15 %:n varateho odottamattomia kuormitusten lisääntymisiä varten, kuten tilapäisiä vastuspiikkejä tai pölyä tuulensuihkussa.

Moottorin koko ilmaisee moottorin fyysisen koon, kuten pituuden ja halkaisijan sekä moottorin akselin koon, sekä siihen liittyvän sähköisen koon määrittelyn, kuten runkonumeron, jota noudatetaan teollisuusstandardeja, kuten NEMA:tä Pohjois-Amerikassa ja IEC:ta muussa maailmassa. Kuten aiemmin todettiin, fyysisen koon tulee olla yhteensopiva ilmanvaihtojärjestelmän varattuun tilaan. Ehdotettuja moottorin mittoja ja akselin halkaisijaa tulee tarkistaa ilmanvaihtojärjestelmän suunnitelmien perusteella. Näissä mitoissa järjestelmä määrittelee akselin halkaisijan ja moottorin koon tulevan. Liian isot moottorit voivat myös aiheuttaa ongelmia. Runkonumero, kuten NEMA 56, IEC 112, on yhteensopiva kiinnitysvaljasten ja liitosten kanssa. Toisin sanoen, NEMA 56 -runkoinen moottori on varustettu tietyllä akselin korkeudella ja pulttimallilla, joita lukuisat kotimaiset ilmanvaihtojärjestelmät standardina käyttävät moottorin kiinnitykseen. Jos välijaksoja ei tarkisteta, rakenteelliset vääristymät ja välijaksojen puutteet voivat aiheuttaa epävakautta.

AC-moottorin käyttö vaihtuvan nopeuden moottoreissa täydentää moottoria vaihdelaatikolla, jonka tarkoituksena on muuttaa moottorin nopeus- ja vääntöominaisuuksia. Vaihdesuhteen avulla syöttönopeus voidaan skaalata lähtönopeudeksi, jolloin voidaan määrittää tietyn moottorin kokonaisnopeusvähennys ja väännön lisääntyminen. Jos vaihdesuhde on 10:1, lähtönopeus on 180 kierrosta minuutissa (RPM) ja vääntö on kymmenkertainen, kun moottori pyörii 1800 RPM:ssa. Suurempi vaihdesuhde tuottaa puolestaan alhaisemman lähtönopeuden ja siten suuremman väännön, mikä on ideaalinen ratkaisu raskaiden kuormien sovelluksissa, kuten suurten kondensointiventtiilien yhteydessä. Toisaalta pienempi vaihdesuhde sopii parhaiten sovelluksiin, joissa tarvitaan korkea nopeus ja matala vääntö, esimerkiksi pienten puhaltimien yhteydessä. Kaikki tämä osoittaa, miksi vaihdesuhteen on oltava yhdenmukainen komponentin tarpeen mukaisen nopeuden kanssa. Epävarmuuksien poistamiseksi voidaan tarkastella AC-komponentin teknistä esitelmää, josta löytyvät suositellut käyttönopeudet ja suositut optimaaliset arvot.

Yleisölaukaisten moottorien käyttökustannukset luokitellaan niiden palveluiden mukaan, kun taas huomio-mattojen käyttöä on laajasti IE1-, IE2-, IE3- ja IE4-standardien mukaisiin moottoreihin, saavuttaen näin 1 normaalin, 2 korkean, 3 premium- ja 4 super premium-hyötysuhteet niiden moottoreille. IE3-standardin mukaiset moottorit kuluttavat todennäköisesti 10 % vähemmän kuin tavallisesti normaalisti alhaisemmissa 1 standardeissa, säästäen näin enemmän energiaa korkeampia tuloksia varten. Korkean hyötysuhteen moottorit ovat huomattavasti kustannustehokkaampia, koska niiden kustannukset palautuvat ajan kuluessa AC-järjestelmien kautta, erityisesti kaupallisten järjestelmien yhteydessä. Maiden sääntelymääräykset määrittelevät moottoreiden käytön energiatehokkuusjärjestelmien ja muiden samanlaisten energiansäästöryhmien hyväksymien moottoreiden käytön mukaan.

AC-järjestelmän sähkösyötön on oltava yhteensopiva moottorin oman järjestelmän kanssa. Varmista siis, että moottorin jännite (110, 220, 380) ja tarvittava vaihe (kotikäytössä yksivaiheinen ja kaupallisessa kolmivaiheinen) vastaa käytettävissä olevaa sähkövirtaa. Sähkömoottorin käyttö väärällä jännitteellä voi vahingoittaa moottoria välittömästi tai heikentää sen suorituskykyä. Moottorin luotettavuustekijöihin kuuluu eristusluokka (B, F, H) ja moottorin luokitus, joka määrittää moottorin kykyä kestää lämpöä. F-luokan eristys on suosituin vaihtoehto AC-sovelluksissa, ja sen yläraja on 155 °C. Lisäksi moottorin takuu, joka liittyy brändin maineeseen, pidempiin moottoritaukeihin (kaksi viiduttä vuotta) ja parempaan huoltoon, vähentää odottamattoman vian riskiä, kuten maineikkaat brändit tarjoavat.

Kuten aina, tarkista valmistajan tekniset tiedot, tasapainota käytetyn laitteen kuormaa ja tarkista moottorin nopeudensäätöominaisuudet. Systeemit, jotka ylittävät sääntelyjen mukaiset prosessit ja systeemit, vaativat huolellista tasapainoa hydraulisen tai pneumaattisen paineen ja toroidimekanismin välillä. Valmistajan hinnoittelu ja aikataulukatsaus Moottoriasennus- ja käyttöönotto-alueella auttavat valitsemaan moottorin, jonka saatavuus on korkea. Konfiguraatiossa, jossa moottori on integroitava epäsynkronis generaattorein varustettuun järjestelmään, suositellaan asiantuntijan apua varmistaakseen virheetön synkronointi pyörivän laitteen kanssa.