Elmotor och frekvensomformardrift

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
rikkitikkitavi
Inlägg: 14823
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av rikkitikkitavi »

Jag har ett problem jag försöker förstå lite mer om för att kunna ha en vettig dialog med leverantören.

Vi har en mixer, med en elmotor (400V 50Hz nominellt) som är driven av en frekvensomformare då vi varierar varvtalet under mixningen. Egentligen dispergering.

Med befintlig motor kan vi köra mixern upp till 3200 rpm, sedan stoppar det. Jag har inte själv förstått vad det beror på . Leverantören säger "det går inte högre".

Vi skulle vilja köra fortare för att kunna trycka in mer energi vilket förbättrar dispergeringen. Effektbehovet ökar mycket snabbt med varvtalet, allt annat lika, ungefär rpm^4 eller så ur ett teoretiskt perspektiv. Motorn i sig klarar såklart 60Hz drift.

Problemet vi har är att leverantören pratar bort det, men jag undrar om man byter motor mot en större och motsvarande frekvensomformare, kan man isåfall nå högre i effekt genom att nå högre varvtal?
Allt annat lika. Jag antar det är något som bromsar varvtalet, max ström/spänning på motorn från frekvensaren eller något sådant.

Jag behöver lite kött på benen för att pressa på leverantören. Leverantören har garanterat att alla delar tål mekaniskt över 4500 rpm. Vi vill ha mer effekt. Effekt finns att ta av.

Så enkelt är det.Jag har en rudimentär kunskap om elmotorer men vet vad som händer på utgående axel när man varierar varvtalet.

Maskinen kostar över 2 miljoner så en elmotor hit eller dit skiter jag i rent kostnadsmässigt, vi tjänar in det på en tillverkningsbatch.
Användarvisningsbild
grym
EF Sponsor
Inlägg: 16719
Blev medlem: 16 november 2003, 12:22:57
Ort: i det mörka småland

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av grym »

först , vas säger data på frekvensomformaren?
parametrar för max varvtal ?

felkoder eller bara att det inte går högre?


har inte haft problem med att få motorer / frekvensomformare att gå snabbare, men då med relativt liten belastning
nifelheim
Den första
Inlägg: 2318
Blev medlem: 27 mars 2008, 22:31:16
Ort: stockholm

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av nifelheim »

och vad är det för data på motorskylten?

:)
H.O
Inlägg: 5683
Blev medlem: 19 mars 2007, 10:11:27
Ort: Ronneby

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av H.O »

Om det enligt specifikation ska gå att köra fortare än 3200 rpm framgår inte riktigt. Ska det det?

Över märkspänning är motorns maximala uteffekt i princip konstant, dvs ökar du varvtalet över märkvarvtal så sjunker vridmomentet i motsvarande grad - uteffekten förblir den samma.
När mixern går i 3200rpm vad har du för frekvens till motorn? Om du nått upp till 50Hz så kan inte motorn ge mer effekt. Om effektbehovet ökar med rpm^4 så är det rimligt att motorn inte orkar mycker mer.
Användarvisningsbild
TomasL
EF Sponsor
Inlägg: 45168
Blev medlem: 23 september 2006, 23:54:55
Ort: Borås
Kontakt:

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av TomasL »

Det går alldeles utmärkt att köra en motor upp till 87 Hz med bibehållet moment, dock förutsätter det att motorn är rätt kopplad och omformaren har rätt parametrar inställda.
en 4-polig motor går då upp till 3600 2600 rpm och en 2 polig motor upp till ca 5200 rpm, minus slipen, så det verkliga varvtalet blir lite lägre.
Om man kan acceptera att momentet sjunker går det att köra ännu högre.



Edit, skrev fel 2600 rpm skall det vara för en 4-polig motor.
Senast redigerad av TomasL 23 september 2022, 12:51:39, redigerad totalt 2 gånger.
Användarvisningsbild
säter
Inlägg: 32514
Blev medlem: 22 februari 2009, 21:16:35
Ort: Säter

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av säter »

Hur fick du till 3600 rpm?
Användarvisningsbild
TomasL
EF Sponsor
Inlägg: 45168
Blev medlem: 23 september 2006, 23:54:55
Ort: Borås
Kontakt:

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av TomasL »

Det blev fel, 2600 skall det vara
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 14818
Blev medlem: 16 april 2006, 17:04:10

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av mrfrenzy »

För det första borde du byta leverantör till en som begriper vad de håller på med.
Leverantören ska kunna ta fram en kurva som visar vridmoment och effekt över hela varvtalsregistret. Den kurvan genereras med en kombination av data från frekvensomformaren och motorn.

Sedan loggar du effekt vid olika varvtal i din maskin med nuvarande motor.
Med denna information kan man enkelt hitta rätt motor och omformare för att få den prestandan du önskar.

Om du lägger upp datablad på din nuvarande motor och frekvensomformare här kan vi säkert se också vad det är som begränsar.
Användarvisningsbild
TomasL
EF Sponsor
Inlägg: 45168
Blev medlem: 23 september 2006, 23:54:55
Ort: Borås
Kontakt:

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av TomasL »

Riki, för att kunna köra på varvtal över det synkrona varvtalet, måste motorn vara lindad för 230V-D och 400V-Y.
Du D-kopplar motorn, ställer in omformaren för 230V 50 Hz motorström och effekt enligt märkplåt vid 230V-D, därefter kan du (om omformaren tillåter det) köra upp till 87 Hz med bibehållet moment (motoreffekten ökar dock linjärt, motorströmmarna vid 87Hz blir ungefär samma som vid 50 Hz.

Vad som händer är att motorn kommer att snurra med märkvarvtal vid 50Hz och omformaren matar ut nominell spänning dvs 230V.
När du kommer upp till 87Hz, vilket är gränsen för nominellt moment, så kommer omformaren att mata ut 400V.

Orsaken till att man inte kan köra högre än 87Hz är att frekvens och spänning i princip alltid följer varandra linjärt, och du kan inte få ut mer än 400V ur omformaren, eftersom du inte matar den med högre spänning.
1,73 x 230V = 400V
1,73 x 50Hz = 87 Hz

Kör du högre varvtal, så blir det mesta bara värme, och momentet faller som en sten.
Prins Valiant
Inlägg: 903
Blev medlem: 3 januari 2022, 15:10:05
Ort: Kristianstad

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av Prins Valiant »

Inga invändningar mot vad som skrivits hitintills. Men jag tror att en tillverkare är högst ovillig till att specialbygga en mixer med annan motor och inverter. Det har bl.a. med garantier och även CE-märkningen att göra.

Du har en motor som verkar vara en 400V, 50Hz motor. Med max varvtal angivet till 3200 antar jag att det är en 2-polig motor med nominellt varvtal på 3000rpm.

Nu, som redan nämnts, är en sådan motor lindad för att den skall ha 400V vid 50Hz för att bli korrekt magnetiserad. Denna kurva är linjär och börjar vid 0. Vid exempelvis 25Hz skall den teoretiskt matas med 200V, för att få full styrka. Högre spänning leder endast till överhettning.
Men på samma sätt gäller linjära spänningar vid varvtal över 3000rpm. Skulle motorn exempelvis matas med 75Hz och då varva 4500rpm, måste spänningen vara 600V, och skulle du teoretiskt köra med 100Hz och varva 6000rpm måste spänningen vara 800V.
Nu är problemet att din mixer matas med 400V, och kan därmed maximalt mata ut 400V. Detta medför att ifall man kör med överfrekvens på exempelvis 100Hz, "saknas" 400V, det skulle vara 800V.
Motorn blir undermagnetiserad och tappar moment med kvadraten på spänningsfallet. Exemplet medför att momentet vid 100Hz är endast 25% av momentet vid 50Hz.

Lösningar kan vara som nämnts av TomasL, att använda en 230V, 50Hz motor. ( ev är befintlig omkopplingsbar). Som beskrivits tidigare kommer man då kunna erhålla 230V från omriktaren vi 50Hz, men kan även öka varvtalet till 87Hz, vilket linjärt motsvaras av 400V, vilket är tillgängligt från nätet för matning av omriktare.
Men som tidigare nämnts, amp vid 230V koppling är högre än vid 400V koppling. Omriktaren har troligtvis inte sådana marginaler, och måste bytas. Där rök CE-märkningen..........
Jag tror att din leverantör sitter i kläm mellan tillverkaren och dig. Men som sagt, 230V motor och större omriktare så går det att köra med 87Hz, = ca 5200rpm med bibehållet moment.

Problem som kan uppstå är att befintlig motoreffekt ej orkar att utföra jobbet med högre varvtal, vilket du önskar. Av den anledningen kan en motor med högre uteffekt behövas.
Det som ej framkommer är ifall det är lätt att applicera en annan omriktare till omgivningen med hastighetstyrning, kanske datakommunikation, utrymme, kylning m.m. Någon måste sätta sig ned och ställa in alla parametrar i den större omriktaren.
rikkitikkitavi
Inlägg: 14823
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av rikkitikkitavi »

Jag är inte bekymrad för CE märkningen faktiskt.

Frekvensomformare och motor är redan bytt en gång till större men det räckte inte.

Jag tror det lutar åt att vi får häva köpet med hänvisning till att den inte klarar av vad som står med i kravspecifikationen. Taskigt läge, det ger oss en hyfsad försening.
Användarvisningsbild
TomasL
EF Sponsor
Inlägg: 45168
Blev medlem: 23 september 2006, 23:54:55
Ort: Borås
Kontakt:

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av TomasL »

Riki, posta information om motorn och omformaren
Prins Valiant
Inlägg: 903
Blev medlem: 3 januari 2022, 15:10:05
Ort: Kristianstad

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av Prins Valiant »

Det mest tänkbara är att gå över till 230V motor och köra med max 87Hz = 1.73 ggr snabbare = 5200 rpm.

Rikki, du säger att mekaniskt tål växellåda m.m. 4500rpm. Gäller detta kanske bara lager och smörjning?
Du måste vara medveten om att effekt = motorvarvtal x moment. Om du ökar varvtalet med 1.73 kommer motoreffekten att öka med 1.73 och därmed ökar friktion och värmeutveckling i växellåda, belastning på kopplingar, m.m. Tål växellådan effektökningen?

För övrigt verkar du ej fått förklaring på varför det stoppar vid 3200rpm. Min gissning är att eftersom momentet avtar med kvadraten på översynkron hastighet har kanske tillverkaren genom praktiska tester kommit fram att nuvarande motor ej orkar med jobbet med högre hastighet. Momentet har sjunkit med ca 13% vid 3200 rpm, när du egentligen behöver ytterligare effekt. Skulle varvtalet öppnas för att ökas ytterligare, kommer momentet passera något som heter kippmoment, motorn kommer att tappa fart mycket, och omriktaren lägger sig på strömgräns, och efter en stund brinner motorn.
rikkitikkitavi
Inlägg: 14823
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av rikkitikkitavi »

Uppdate:

Leverantören har föreslagit att byta ut motor, drivenhet och omrörare som krävs för att kunna höja varvtalet betänkligt men också öka effekten vilket ger en effektivare process.

Jag kan inte , och skall inte i detta läget säga åt leverantören vilka delar de skall byta även om det är lätt att ge sig in i tekniska detaljer även om det är frestande. Jag har inga detaljer på motorer, val av frekvensomforare, kabeldiameter, skärmning, tätning, kylning av tätning mm mer än de dokumentunderlag vi har. Vi har testkört maskinen vid FAT och den klarade inte av de basala funktionerna på FAT.

Vi har köpt en funktion på ett kontrakt där funktionen är tydligt kravställd och accepterad av leverantören men som sagt inte möter dessa krav. Vi får naturligtvis en försening, men det har vi ändå...

Men tack för input. Det var lärorikt och era frågor tar jag med mig ifall jag någon gång råkar ut för detta igen och behöver ställa leverantören mot väggen.
Prins Valiant
Inlägg: 903
Blev medlem: 3 januari 2022, 15:10:05
Ort: Kristianstad

Re: Elmotor och frekvensomformardrift

Inlägg av Prins Valiant »

Tack för feedbacken Rikki, alltid intressant att veta varför det blir tyst ett tag. Återkom gärna med hur det löstes. Förmodligen kommer de montera en större motor/omriktare med högre utväxling i lådan.
Jag har själv suttit i liknade situationer i egenskap av projektingejör, både som leverantör och inköpare av komponenter för våra avancerade maskiner. Ibland uppstår dessa situationer då prestanda ej uppfylls, och då är det viktigt att lägga korten på bordet och att i samråd komma fram till bästa lösning.
Så sett skulle jag i ditt ställe begära en grundlig teknisk genomgång eller beskrivning, vad som kommer att åtgärdas och på vilket sätt detta kommer att lösa problemen, med närvaro av deras konstruktörer som kan maskinen. Du vet precis vad du behöver, men klarar säljaren av att framföra detta tekniskt korrekt till konstruktörerna? Som du ser idag så har faktiskt säljaren haft brist på kompetens och ej förstått mixerprocessens krav på fart och kapacitet.
Sedan sitter en ekonom någonstans och skriker att nu blir det en förlustaffär.
Skriv svar