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Oct 14, 2023

Warum Benutzer auf die Typenschildbewertung des Motors achten sollten

Motoren sind wie ein guter Hund. Sie werden versuchen, das zu tun, was von ihnen verlangt wird, werden nicht hinterfragen, wenn man sie zu etwas auffordert, was sie nicht können, werden Ihnen kleinere Fehler verzeihen und benötigen regelmäßige Wartung.

Motoren sind wie ein guter Hund. Sie werden versuchen, das zu tun, was von ihnen verlangt wird, werden nicht hinterfragen, wenn man sie zu etwas auffordert, was sie nicht können, werden Ihnen kleinere Fehler verzeihen und benötigen regelmäßige Wartung. Allerdings können sie wie Hunde weder lesen noch sprechen. Es liegt also an den Benutzern, sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert, um sicherzustellen, dass sie ein langes, glückliches Leben führen können. Das Typenschild soll dem Benutzer helfen, den Motor zu pflegen und ihn mit den benötigten Dingen zu versorgen.

Gemäß der National Electrical Manufacturers Association (NEMA) Motors and Generators (MG)-1 muss „auf jeder Maschine eine dauerhafte Kennzeichnung mit Typenschildinformationen angebracht sein, die an einer gut sichtbaren Stelle auf dem Maschinengehäuse angebracht ist.“ Die Informationen auf einem Typenschild variieren je nach Motortyp, die meisten verfügen jedoch über eine Ausgangsleistung (in Pferdestärken (PS) oder Kilowatt [kW]), Spannung, Strom, Umdrehungen pro Minute (U/min), Frequenz, Betriebsfaktor usw. usw., unter Nennbedingungen. Auf dem Typenschild können zusätzliche Daten zu Temperaturwerten, Lagern, Zusatzgeräten, Anschlussmarkierungen usw. enthalten sein.

Dieser Artikel konzentriert sich auf die grundlegenden Informationen auf dem Typenschild eines Drehstrom-Induktionsmotors, da es sich um einen häufig verwendeten Industriemotortyp handelt. Die meisten dieser Diskussionen können auch auf andere Motortypen angewendet werden, würden die Diskussion jedoch verkomplizieren, weshalb sie aus Gründen der Klarheit weggelassen werden. Zu den grundlegenden Informationen gehören Spannung, Strom, Leistung, Frequenz, Geschwindigkeit und Betriebsfaktor.

Verwendet der Motor diese Informationen? Nein. Der Motor kann nicht lesen, oder? Der Benutzer des Motors kann diese Informationen nutzen, um eine sichere und zuverlässige Leistung des Motors sicherzustellen. Der Benutzer kann auch einige oder alle dieser Informationen ignorieren und das Risiko einer unterdurchschnittlichen Leistung und möglicher schwerwiegender Folgen, wie z. B. einer verkürzten Lebensdauer oder einer verringerten Sicherheit, eingehen.

Die auf dem Typenschild angegebene Spannung ist im Allgemeinen die Spannung, die an den Klemmen des Motors anliegen soll. Es ist nicht die Spannung, die im Stromnetz anliegt. Im Allgemeinen liegen die Standardmotortypenschilder etwa 4 % unter der üblichen Netznennspannung. Die um 4 % niedrigere Spannung ist darauf zurückzuführen, dass typische Spannungsverluste in Kabeln und anderen Geräten, die den Motor versorgen, erheblich sein können und die Netzspannung an den Motorklemmen senken. Abhängig vom System können diese Spannungsverluste die Motorleistung beeinträchtigen. Eine niedrige Spannung kann zu einem geringeren Drehmoment, einem höheren Strom, einer langsameren Drehzahl, einem stärkeren Anstieg der Motortemperatur usw. führen. All dies wirkt sich auf die Lebensdauer und Leistung des Motors aus, weshalb der Benutzer auf die Spannung an den Motorklemmen achten sollte.

Bisher lag der Schwerpunkt auf niedrigerer Spannung, da höhere Spannungen seltener sind und weniger negative Auswirkungen haben als niedrige Spannungen. Eine etwas höhere Spannung kann zu einer besseren Leistung des Motors führen. Es kommt einfach auf den Motor an. Allerdings kann eine zu hohe Spannung auch nachteilige Auswirkungen haben, die zu Überhitzung führen und die Lebensdauer der Isolierung beeinträchtigen können. NEMA MG1 erlaubt Spannungsschwankungen von „plus oder minus 10 % der Nennspannung bei Nennfrequenz“. Allerdings entspricht die Motorleistung in diesem Zustand möglicherweise nicht den für den Betrieb bei Nennspannung und -frequenz festgelegten Standards.“

Der wichtigste Aspekt bei der Spannung ist, dass erhebliche Abweichungen der Spannung vom Typenschild die Motorleistung beeinträchtigen und sich auf die Lebensdauer des Motors auswirken können. Der Motor wird unabhängig von der auf dem Typenschild angegebenen Spannung versuchen, das zu tun, was von ihm verlangt wird, indem er die tatsächlich angelegte Spannung verwendet.

Der auf dem Typenschild angegebene Strom ist der Strom, der verwendet wird, wenn der Motor unter bestimmten standardisierten Bedingungen betrieben wird. Die genormten Bedingungen bestehen aus den Typenschildwerten für Spannung, Leistungsabgabe, Drehzahl und Frequenz. Viele Benutzer gehen davon aus, dass der Strom ein direkter Hinweis auf die Leistungsabgabe des Motors ist. Obwohl sie miteinander zusammenhängen, sollten sie nicht gleichgesetzt werden.

Während es unter bestimmten Bedingungen eine Abkürzung für die Bewertung der Motorleistung sein kann, kann der Strom neben der Leistungsabgabe des Motors auch von vielen anderen Faktoren beeinflusst werden. Das offensichtlichste ist die Spannung, aber wenn man über Spannung spricht, darf man das Spannungsgleichgewicht nicht vergessen. Wenn die drei Spannungsphasen unsymmetrisch sind, sind höhere Ströme erforderlich, selbst wenn der Durchschnitt der Spannungen mit der Spannung auf dem Typenschild übereinstimmt. Eine niedrigere Spannung führt normalerweise zu höheren Strömen bei gleicher Ausgangsleistung, sodass die Überwachung des Stroms nicht direkt die Ausgangsleistung widerspiegelt.

Spannungen mit hohem Oberwellengehalt wirken sich ebenfalls negativ auf den Strom aus. Im Allgemeinen ist der Strom ein Merkmal dafür, wie ein Benutzer den Motor betreibt. Daher kann es sinnvoll sein, den Strom zu überwachen, um sicherzustellen, dass der Motor ordnungsgemäß betrieben wird. Der Motor verbraucht unter den gegebenen Bedingungen so viel Strom, wie für die Arbeit erforderlich ist.

Die Frequenz ist wichtig, da sie nicht nur die Drehzahl des Motors beeinflusst, sondern auch das Ausgangsdrehmoment und letztendlich die Ausgangsleistung. Die Frequenz auf einem Typenschild ist am häufigsten eine einzelne Frequenz von entweder 60 Hertz (Hz) oder 50 Hz, abhängig von der Standard-Spannungsfrequenz des Landes.

Allerdings können viele Motoren mit einigen Einschränkungen auch bei einer anderen Frequenz verwendet werden. Sprechen Sie mit einem Motorlieferanten oder -hersteller über andere zulässige Frequenzen, insbesondere bei Verwendung eines Frequenzumrichters (VSD).

Die Geschwindigkeit ist im Allgemeinen eine Funktion der Frequenz und der Motorkonstruktion. Die auf dem Typenschild angegebene Geschwindigkeit entspricht der erwarteten Geschwindigkeit unter den spezifischen Bedingungen auf dem Typenschild. Andere Geschwindigkeiten können auftreten und hängen von Variablen wie der tatsächlichen Last, Spannung, Frequenz und anderen Bedingungen ab.

Wenn die erforderliche Betriebsgeschwindigkeit erheblich von der Nenngeschwindigkeit abweicht, vergewissern Sie sich beim Hersteller, dass der Motor dazu in der Lage ist. Einige Beispiele für kritische Eigenschaften, die durch Drehzahländerungen beeinflusst werden können, sind die Motorkühlung und die Lagerlastfähigkeit. Der Motor läuft mit der Geschwindigkeit, die er empfindet, wenn er nicht kontrolliert wird.

Gemäß NEMA MG1, Teil 1.42: „Der Betriebsfaktor eines Wechselstrommotors (AC) ist ein Multiplikator, der, wenn er auf die Nennleistung angewendet wird, eine zulässige PS-Belastung angibt, die unter den für den Betriebsfaktor angegebenen Bedingungen ausgeführt werden kann.“ .“ NEMA MG1 verweist dann auf Teil 14.37, der näher darauf eingeht; In der wichtigsten davon heißt es: „Ein Motor, der kontinuierlich mit einem Betriebsfaktor von mehr als eins läuft, hat eine kürzere Lebenserwartung im Vergleich zum Betrieb mit seiner Nennleistung auf dem Typenschild. Die Lebensdauer der Isolierung und des Lagers verringert sich durch die Betriebsfaktorbelastung.“ Bedenken Sie, dass der Servicefaktor hauptsächlich eine nordamerikanische Sache ist. In den meisten Teilen der Welt werden Motoren nicht mit einem Servicefaktor verwendet oder gekennzeichnet. Denken Sie auch daran, dass die technischen Empfehlungen aller Motorenlieferanten nicht beabsichtigt sind

Entwerfen Sie die Last so, dass der Betriebsfaktor genutzt wird. Mit anderen Worten: Wenn es sich um einen 100-PS-Motor mit einem Betriebsfaktor von 1,15 handelt, entscheiden Sie sich nicht absichtlich für eine 110-PS-Pumpe. Der Servicefaktor soll einen Sicherheitsspielraum für den Fall bieten, dass die Belastung höher ist als bei kurzfristiger Nutzung erwartet. Der Motor wird seine Leistung erbringen, wenn er innerhalb des durch den Betriebsfaktor definierten Leistungsbereichs und sogar darüber betrieben wird – nur nicht wie normalerweise erwartet.

Die auf dem Typenschild angegebene Leistung ist die Nennausgangsleistung. Denken Sie immer daran, dass die Eingangsleistung auch von der Effizienz des Motors abhängt.

Entspricht die auf dem Typenschild angegebene Leistung der Leistung, die der Motor liefert? Sehr unwahrscheinlich. Denken Sie daran, dass der Motor versuchen wird, alles zu tun, was von ihm verlangt wird. Der Benutzer fordert den Motor auf, etwas zu tun, indem er Spannung anlegt, ihn einschaltet und eine Last auf die Welle ausübt. Was passiert, wenn die Belastung der Welle genau der auf dem Typenschild angegebenen Leistungsabgabe bei der auf dem Typenschild angegebenen Spannung entspricht? Dann sollten Strom und Geschwindigkeit sehr nahe an den Werten auf dem Typenschild liegen, vorausgesetzt, dass die zugeführte Spannung und Frequenz in der Nähe der Werte auf dem Typenschild liegen. Was passiert, wenn die Belastung der Welle geringer ist als die auf dem Typenschild angegebene Leistung? Im Allgemeinen dreht der Induktionsmotor etwas schneller und der Strom wird reduziert. Der Motor läuft wahrscheinlich kühler und altert nicht so schnell wie ein voll belasteter Motor.

Was passiert, wenn die Belastung des Motors höher ist, aber noch innerhalb des Betriebsfaktors liegt? Wie bereits erwähnt, läuft der Motor weiter, hat jedoch möglicherweise eine kürzere Lebensdauer und eine schlechtere Leistung. Was passiert, wenn die Belastung des Motors höher ist als der Betriebsfaktor? Sofern der Benutzer keine Kontrollen hat, um diese Situation zu verhindern, wird der Motor versuchen, diese Leistung bereitzustellen, selbst wenn er sich dabei selbst zerstört.

Bedenken Sie, dass der Motor nicht lesen kann und daher die PS-Werte auf dem Typenschild nicht automatisch berücksichtigt werden. Als Eigentümer und Betreiber hat der Anwender die Möglichkeit sicherzustellen, dass der Motor nicht selbst zerstört wird.

Das Typenschild des Motors dient dazu, dass der Benutzer die Informationen in Verbindung mit dem Installations- und Betriebshandbuch liest, versteht und dann ordnungsgemäß verwendet. Wenn der Benutzer gute Steuerungen installiert, deren Einstellungen auf den Angaben auf dem Typenschild basieren, wird der Motor die erwartete Leistung erbringen und eine lange Lebensdauer haben.

Wenn das Typenschild ignoriert wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Motor seine Leistung versagt oder seine Lebensdauer verkürzt. Und wir alle wünschen uns ein langes, glückliches Leben für die treuen Diener des Menschen, sowohl Hunde als auch Motoren.

Sean Cain ist Spezialist für Elektromotoren bei Flowserve und seit über 30 Jahren in der Motoren- und Pumpenindustrie tätig. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.flowserve.com.