87Hz kørsel med fuld moment på almindelige AC elektromotor

Skrevet af Paul Klöcker, Product Manager – Electronics – Nord Drivesystems A/S

De fleste der til dagligt arbejder med elektromotorer og / eller frekvensomformer ved at en almindelig AC motor mister nominelt moment så snart den kører mere end 50Hz. Det er dog muligt at få mere effekt ud af sin motor ved at køre hurtigere med det samme udgangsmoment, kombinerer man denne løsning med det rigtige gear, vil man kunne hente nogle fordele ud af denne løsning.

Fordele:

Flere kW ud af den samme motor, hastigheds justeringsområdet forøges til 1:17 (med fremmedventilering) eller 1:8,7 (uden fremmedventilering) med en energieffektiv motor. Desuden er det muligt at få en mindre motor til at give mere moment ud af gearet ved at skifte udveksling. Virkningsgraden i motoren vil også blive forbedret. Momentkurven knækker først ved kørsel over 87Hz. Det nye store justeringsområde kan man så f.eks. bruge til altid at bruge den samme gearmotor og så blot skifte frekvensomformeren i fald af der er brug for stører justeringsområde.

Ulemper:

Blæseren på motoren vil have et højere støjniveau grundet den hurtigere rotation på motoren. Ved langsom kørsel vil der være de samme termiske begrænsninger som ved 50Hz drift. Det er kun i opadgående retning at reguleringsområdet ændres. For at få 87Hz drift til at virke kræver det en frekvensomformer der understøtter denne funktion og at motoren er viklet til 230/400 V. Desuden kan der være nogle motor producenter der ikke tillader 87Hz drift.

Hvordan gør frekvensomformeren det?

Frekvensomformeren skal være effektmæssigt minimum faktor 1,73 større end motoren, desuden skal frekvensomformeren være på 3x400VAC, fordi vi ved hjælp af frekvensomformeren ”skyder” flere kW i motoren. Motoren skal være koblet i 3x230VAC (trekant), da frekvensomformeren styrer den som ”normal” op til 50 Hz hvorefter frekvensomformeren trinvis forøger spændingen op til 400V på en 230V koblet motor. På den måde yder motoren fuldt moment op til 87Hz som er lige med √3 eller faktor 1,73 større effekt.

Det er helt ukritisk at køre 400 V på en 230 V vikling da motorer typisk testes med over 2000V. Det er kun spændingen der forøges og ikke strømmen derfor vil strømmen forblive det samme som på mærkepladen (ved 230V kobling).

I henhold til Ohms lov:

Strøm (Ampere) X spænding (Volt) = Effekt (Watt)

Ved at ændre strømmen eller spænding kan vi få mere effekt ud af motoren.

87 Hz kørsel ved motor koblet i 230VAC (trekant)

Moment kurve ved almindelig kørsel 50 Hz

Moment kurve ved 87Hz kørsel