Technologie nieuws

Elektromotoren versus frequentieregelaars

Er zijn gevallen bekend van elektromotoren die na 20 of 30 jaar trouwe dienst binnen een paar uur kapot gingen nadat ze aan een variabele toerenregeling waren gehangen, die bedoeld was om stroom te besparen en de motor tegen hoge startstromen te beschermen. Dat is vrij ongebruikelijk, maar production engineers die hun installaties willen upgraden, moeten dit risico kennen. Rotor (GB) Ltd., onderdeel van Regal-Beloit, onderzocht het probleem en bekijkt hij de oplossingen en alternatieven.

Frequentieregelaars worden tegenwoordig in de meeste industrietakken algemeen toegepast en hun werking wordt goed begrepen. En ze worden populairder naarmate meer mensen inzien dat ze stroom besparen en dat een toerenregeling veel voordelen biedt. De meeste overheden betalen zelfs premies om ze als middel tegen de CO2-uitstoot in te zetten.

Maar zo was het niet altijd. De moderne frequentieregelaartechnologie verscheen in de jaren tachtig en vanaf toen kwam de toepassing op gang. Het viel op dat sommige motoren uitvielen zodra ze via een frequentieomvormer werden gevoed. Men stelde vast dat de regelaar spanningspieken veroorzaakte, die gaatjes in de isolatielak van de bedrading maakten. Veel gaatjes dicht bij elkaar werden één groot gat en de motor brandde door.

‘Frequentieregelaar compatibel’
Men kwam met diverse oplossingen, waaronder de montage van harmonische filters, toepassing van overmaatse motoren en een betere isolatie binnen in de motor. Het werd al gauw duidelijk dat een verbeterd type ‘frequentieregelaar compatibele’ elektromotor de beste optie was. De motorenfabrikanten wilden zo’n serie maar al te graag in hun programma hebben.

In de jaren negentig en daarna zijn het ontwerp en kwaliteit van motoren op veel punten continu verbeterd, wat onder andere ten goede kwam aan de energie-efficiëntie en betrouwbaarheid. Interessant is dat veel fabrikanten hun motoren behalve constructief beter ook geschikt voor een frequentieregelaar maakten.

Hierdoor zijn tegenwoordig veel standaardmotoren vanzelf al ‘frequentieregelaar compatibel’ en heeft het probleem zich grotendeels opgelost als u een merkmotor van redelijke kwaliteit koopt. Nu treden vooral problemen op als u bij een retrofit, modernisering of upgrade een bestaande motor gebruikt.

Principes
Het loont zich het onderwerp nader te bekijken en de natuurkundige principes te begrijpen. Rotor GB heeft als leverancier van standaardmotoren en zwaardere frequentieregelaar compatibele motoren, maar ook als distributeur van AC Tech frequentieregelaars, ervaring met beide componenten.

Frequentieregelaars veranderen het motortoerental door de voedingsspanning van een vloeiende sinusgolf in een snel schakelende spanning te veranderen. Hierbij ontstaan helaas onvermijdelijke spanningspieken, die de isolatie kunnen aantasten, waardoor de motor kapot gaat. Meer nadelige neveneffecten zijn onder andere onvoldoende ventilatie bij lage snelheden, een diëlektrische belasting van de motorwikkelingen en magnetische ruis.

Deze laatste ontstaat doordat de motorimpedantie stijgt en daalt als zij hoger wordt dan de impedantie in de voedingskabel, waardoor reflectie optreedt en zich golven ontwikkelen (hoe langer de kabel, des te groter het eventuele probleem).

Oplossingen zijn onder andere het gebruik van filters of ballasten en kortere kabels. Sommigen gebruiken een overmaatse motor (gaat ten koste van energie-efficiëntie), terwijl anderen de hittebestendige isolatieklasse H toepassen. De meeste moderne motoren zijn hoogefficiënt en hebben van huis uit een ‘frequentieregelaar vriendelijke’ isolatie. Ze zijn geschikt voor allerlei toepassingen en daarom voor veel projecten een vanzelfsprekende keuze.

Geschikte motoren
Specifieke ‘frequentieregelaar compatibele’ motoren zijn voor zware toepassingen eventueel een nog betere optie. Ze hebben een extra dikke isolatie om de spanningspieken te verwerken en soms een magnetische bedrading om de nadelige gevolgen van sterk wisselende golfvormen tegen te gaan. Voor frequentieregelaars geschikte motoren zijn tevens geschikt voor bredere werkgebieden dan standaardmotoren, zoals een maximale koppelafgifte bij nul toeren, dat wil zeggen, dat de motor een last kan stilhouden zonder mechanische rem te gebruiken.

Ze hebben ook betere thermische eigenschappen, zodat de bedrijfstemperaturen laag blijven en de motor beter bestand is tegen spanningspieken. Zware voor frequentieregelaars geschikte motoren hebben zelfs vaak een ventilator om de koeling bij lage snelheden te verzorgen, terwijl bij heel zware motoren of in extreem zware omstandigheden koelwatermantels een goede dienst bewijzen.

De conclusie is dat een moderne elektromotor in veel gevallen goed met een frequentieregelaar is te combineren. De technici moeten echter de eventuele problemen in het oog houden, die kunnen optreden bij:

  • hoge omgevingstemperaturen
  • inschakelverhoudingen met veel lage toerentallen
  • lasten die bij het maximale koppel en nul toeren worden stilgehouden
  • veiligheidsproblemen, direct gekoppeld aan het uitvallen van de motor
  • een moeizame en/of kostbare vervanging van een defecte motor
  • ren heel systeem of productieband die uitvalt als de motor doorbrandt
  • een bestaande motor van onbekende kwaliteit
  • het retrofitten van een motor die ouder is dan tien jaar

Kortom: het is soms beter bewust een nieuwe motor die geschikt is voor een frequentieregelaar te installeren, dan in de (eventueel nabije) toekomst een kostbare storing te riskeren.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven