Jak vypočítat otáčky a kroutící moment u AM s FM ?

[Ivo C]

Potřeboval bych zjistit jak vypočítat (vzorec) skutečné otáčky a skutečný kroutící moment (započítání učinnosti?) na hřídeli 3F AM, který je řízen FM při různých frekvencích. Mám tento typ motoru vyhlídnutý:

ABB, 400V/50Hz, M3JP/KP 112LA, 6Polu (Ns=1000ot/min), n=950ot/min, účinnost 81,8% při 100%zátěži, kroutící mmt 22Nm.
frekvenční měnič spárovaný s motorem, od ABB typ- ACS 550-01-04A1-4

[dobryelektronik]

Jsem ochotný poradit popřípadě vše udělat na místě. 10 minut práce 1000kč. 10 minut příprava doma 1000. Celkem tedy 2000kč plus cesta (20kč za kilometr + 500kč za započatou hodinu v autě). Termín je třeba domluvit cca 2 týdny předem.

[Jirka Š. Svejkovský]

Teda, na to, že musí zákazník čekat dva týdny, než zvednete své pozadí, jste dost drahý. Pravděpodobně vás někdo předběhne.

Jinak souhlas, za tyto informace se obvykle platí.

[Zdenek Rajmont]

Výkon motoru vyjadřuje práci (energii) vykonanou motorem za určitý čas.
Výkon P lze spočítat z velikosti točivého momentu M a otáček motoru o (uvažujeme-li jednotky ot/min) pomocí vztahu P=2*PI*M*n/60,
kde M je moment, n jsou otáčky za minutu.
Moment si z tohoto vzorečku dokážete jistě odvodit sám.
Pak musíte vzít do úvahy momentové charakteristiky, které najdete v manuálu od měniče, podle typu řízení motoru.
Účinnost zanedbejte.

[Kastner Lubomír]

Provoz a výpočty charakteristik motoru pohánného FM není tak jednoduchý jak si drtivá většina uživatelů myslí. Klasické elektromotory jsou konstrukčně počítány a dělány pro sínusové napětí o frekvenci 50 Hz. Tomu odpovídají i použité materiály. FM však nedává sinusové napětí, ale spíše by se to dalo přirovnat napětí pulznímu. To má velmi nepříznivý vliv na životnost elektromotoru a mění zcela jeho parametry. Proto nelze jednoduše jen tak vypočítat paramatry. Nehledě na to, že kroutící moment, ale i další parametry motoru pak ovlivňují dlaší prvky nejen frekvence. Proto né každý elektromotor je vhodný pro napájení pomocí FM. Hlavně pokud by se jednalo o provoz na frekvencích vyššícxh jak 60 Hz. Vhodnost elektromotoru a parametry vám nejlépe sdělí výrobce motorů přesně k danému typu motoru a jeho napájení, typu FM, provozním hodnotám apod. Je nutno však vzít v úvahu i tu věc, že se na elektromotoru na hřídelích může objevovat napětí, že životnost klasických ložisek bude omezená apod. Bohužel drtivá většina uživatelů o těchto záludnostech neví. Pro provoz na vyšších frekvencích tedy na vyšších otáčkách existují speciální elektromotory, které jsou konstrukčně jinak řešeny. Např. mají kotvu z permanentních magnetů apod. A hlavně jsou u těchto motorů použity i jiné izolační materiály kvůli průrazům vzhledem k charakteristice napájecího napětí. A na závěr malá poznámka. Nabídka na služby jak vám nabídl ten amatér je podle mého mínění velmi nekorektní, laická a jen za účelem z vás vytáhnout peníze a né odborně poradit a pomoct. Protože na to aby vám někdo poradil tzv. vzorec na to nemusí za váma jezdit. Proto opakuji obrate se na výrobce motoru, ti vám rádi a zadarmo poradí.

[Zdenek Rajmont]

Pár věcí bych uvedl na pravou míru:

Provoz a výpočty charakteristik motoru pohánného FM není tak jednoduchý jak si drtivá většina uživatelů myslí. Klasické elektromotory jsou konstrukčně počítány a dělány pro sínusové napětí o frekvenci 50 Hz. Tomu odpovídají i použité materiály. FM však nedává sinusové napětí, ale spíše by se to dalo přirovnat napětí pulznímu. To má velmi nepříznivý vliv na životnost elektromotoru a mění zcela jeho parametry.

Oteplení při nesinusovém napájení je závislé na mnoha parametrech.
Při provozu pohonu nad jmenovité otáčky (štítkové) se zachováním momentu zátěže  při konstantním napětí (vyšší než jmenovité měnič dát prostě neumí) a dík tomu  se snižujícím se magnetickém toku je moment hrazen zvýšením  proudu, s jehož druhou mocninou rostou ztráty (a tím i oteplení).
Navíc se vlivem vyšších harmonických  dík hysterezním ztrátám a vířivými proudy  oteplují i konstrukční prvky motoru  (svorníky, kostra motoru ...).
Nicméně izolační třída F, která je dnes naprostou samozřejmostí, bez problémů vyhoví i pro provoz motoru s měničem při běžných provozních stavech.
Je však nutno počítat se snížením teplotní rezervy především u dynamicky namáhaných pohonů (hlavně pohony zdvihu ...).
Velmi záleží na typu měniče a způsobu regulace.

Je nutno však vzít v úvahu i tu věc, že se na elektromotoru na hřídelích může objevovat napětí, že životnost klasických ložisek bude omezená apod. Bohužel drtivá většina uživatelů o těchto záludnostech neví.

Hřídelová napětí a ložiskové proudy jsou jevem známým u asynchronních motorů a  jsou nádherným tématem pro akademické teoretické debaty.
Literatura rozeznává několik druhů ložiskových proudů podle místa jejich vzniku a účinků.
Např. u trakce se jedná o proud pracovní, proudy vyrovnávací či svodové jsou důsledkem porušení izolace...

A to neuvádím ventilační ztráty, kde kvadraticky "užírá" moment ventilátor vlastního chlazení motoru.

... a nyní abych se bál zapnout doma pračku ...

[dobryelektronik]

Provoz a výpočty charakteristik motoru pohánného FM není tak jednoduchý jak si drtivá většina uživatelů myslí. Klasické elektromotory jsou konstrukčně počítány a dělány pro sínusové napětí o frekvenci 50 Hz. Tomu odpovídají i použité materiály. FM však nedává sinusové napětí, ale spíše by se to dalo přirovnat napětí pulznímu. To má velmi nepříznivý vliv na životnost elektromotoru a mění zcela jeho parametry. Proto nelze jednoduše jen tak vypočítat paramatry. Nehledě na to, že kroutící moment, ale i další parametry motoru pak ovlivňují dlaší prvky nejen frekvence. Proto né každý elektromotor je vhodný pro napájení pomocí FM. Hlavně pokud by se jednalo o provoz na frekvencích vyššícxh jak 60 Hz. Vhodnost elektromotoru a parametry vám nejlépe sdělí výrobce motorů přesně k danému typu motoru a jeho napájení, typu FM, provozním hodnotám apod. Je nutno však vzít v úvahu i tu věc, že se na elektromotoru na hřídelích může objevovat napětí, že životnost klasických ložisek bude omezená apod. Bohužel drtivá většina uživatelů o těchto záludnostech neví. Pro provoz na vyšších frekvencích tedy na vyšších otáčkách existují speciální elektromotory, které jsou konstrukčně jinak řešeny. Např. mají kotvu z permanentních magnetů apod. A hlavně jsou u těchto motorů použity i jiné izolační materiály kvůli průrazům vzhledem k charakteristice napájecího napětí. A na závěr malá poznámka. Nabídka na služby jak vám nabídl ten amatér je podle mého mínění velmi nekorektní, laická a jen za účelem z vás vytáhnout peníze a né odborně poradit a pomoct. Protože na to aby vám někdo poradil tzv. vzorec na to nemusí za váma jezdit. Proto opakuji obrate se na výrobce motoru, ti vám rádi a zadarmo poradí.

Amatér pracuje již téměř 20 roků v oblasti řízených pohonů v zastoupení značky výrobce. Není to ABB. Zjistit skutečný kroutící moment na hřídeli s přesností 5% je opravdu záležitost na max 10 minut. Máte pravdu drtivá většina uživatelů opravdu o mnoha záludnostech neví.

[Kastner Lubomír]

Pár věcí bych uvedl na pravou míru:Oteplení při nesinusovém napájení je závislé na mnoha parametrech.
Při provozu pohonu nad jmenovité otáčky (štítkové) se zachováním momentu zátěže  při konstantním napětí (vyšší než jmenovité měnič dát prostě neumí) a dík tomu  se snižujícím se magnetickém toku je moment hrazen zvýšením  proudu, s jehož druhou mocninou rostou ztráty (a tím i oteplení).
Navíc se vlivem vyšších harmonických  dík hysterezním ztrátám a vířivými proudy  oteplují i konstrukční prvky motoru  (svorníky, kostra motoru ...).

  Je ale nutno si uvědomit, že dnešní konstrukce motorů jsou stavěny tak, že normální provozní teplota je okolo 80-90°C. Izolační materiály sice vydrží teplotu i okolo 140 - 150 °C, ale tuto teplotu nevydrží ložiska a ložiskové štíty. Pro ložiska je bezpečná teplota max. 120°C a to platí i pro ložiskové štíty. Při teplotrě vyšší již dochází k narušení a změny struktury materiálů ložisek a k jejich poruše. A navíc dojde díky teplotní roztražnosti kovů k uvolnění a prokluzováním ložisek v ložiskových štítech. Tedy pokud se jedná o klasické elektromtoroy s klasickými ložisky.

[Milan Hudec]

Jistě bude také záležet na nadmořké výšce provozu motoru.

[František Janeček]

Jistě bude také záležet na nadmořké výšce provozu motoru.

Samozřejmě i na seismické aktivitě a dalších vlivech. :)
Ale úplně nejlepší je podívat se do katalogu výrobce motorů a podívat se, zda motor pro použití s FM doporučuje nebo zakazuje nebo jestli použití motoru s FM něčím podmiňuje.

[Jiří Schwarz]

Je to už pěkných pár let, co jsem chodil do školy, ale pokud si vzpomínám, učili jsme se, že se vezme frekvence napájecí sítě, vynásobí se 60 (munita má 60 vteřin) a vydělí se to polovinou počtu pólů.
Vyjdou teoretické synchronní otáčky.
A pro asynchronní motor odečteme 2 - 10% na skluz (podle zatížení), 10% je na dlouhodobější provoz již dost.

Jistě bude také záležet na nadmořké výšce provozu motoru.

Ano.
Když ubereme otáčky, bude mít horší účinnost "větráček" a v kombinaci s větší nadmořskou výškou, kde je "řidší vzduch" by se motor mohl přehřát... (zle)

[Kalina Jiří]

Teorie není nikdy dost a proto doporučuji k přečtení:
ČSN CLC/TS 60034-17 Točivé elektrické stroje - Část 17: Asynchronní motory nakrátko napájené z měničů - Návod na používání.
ČSN CLC/TS 60034-25 Točivé elektrické stroje - Část 25: Návod pro navrhování a vlastnosti střídavých motorů navržených speciálně pro napájení z měničů.