Elektromotor 11 kW 1AL-160M-4 400V

Dlhý popis

Správanie elektromotora 11 kW pri vyššom mechanickom odpore

Pri vyššej hmotnosti poháňaných častí alebo väčšom namáhaní systému dokáže elektromotor 11 kW udržať otáčky 1460 ot./min aj pri trvalej prevádzke. Rozhodujúce je jeho správanie pri zaťažení – schopnosť udržať plynulý chod aj pri zmene podmienok.

Oproti nižším výkonom:

• zvláda vyššiu zotrvačnosť systému (rozbeh a chod ťažších rotačných častí)
• udrží výkon pri dlhodobom mechanickom odpore
• zvláda menšie zmeny zaťaženia bez výrazného kolísania otáčok

Používa sa najmä tam, kde:

• poháňané časti majú väčšiu hmotnosť
• prevádzka prebieha dlhodobo (S1)
• mechanický odpor je plynulý a trvalý

Motor je preto vybavený zabudovanou tepelnou ochranou (PTC) a vlastným chladením (IC411). Účinnosť dosahuje približne 88 % a účinník je 0,85.

Pri napájaní 400 V odoberá prúd približne 21 A, čo je dôležité pri návrhu istenia a dimenzovania prívodu. Rozbehový prúd ovplyvňuje voľbu spôsobu spúšťania najmä pri vyššej zotrvačnosti systému.

Konštrukcia s ložiskami 6309-2ZC3 a chladením IC411 zabezpečuje výborný odvod tepla.

Tento výkon sa volí v prípadoch, kde nižšie výkony už nedokážu spoľahlivo prenášať zaťaženie bez poklesu otáčok.

Priamy pohon vs. prevod: kedy má ktoré riešenie zmysel

Pri výkone 11 kW závisí spôsob použitia od riešenia prenosu výkonu v zariadení. Motor môže byť pripojený priamo na hriadeľ alebo cez prevod, pričom každé riešenie ovplyvňuje otáčky aj krútiaci moment.

Používajú sa dva základné spôsoby:

Priamy pohon – motor je priamo spojený s hriadeľom zariadenia bez medzi prvkov. Používa sa v prípadoch, kde zariadenie pracuje pri otáčkach blízkych menovitým otáčkam motora (napr. 1460 ot./min) alebo má vlastný interný mechanizmus, ktorý ďalej upravuje pohyb.

Pohon cez prevod – zahŕňa všetky prípady, kde sa medzi motor a stroj vkladá prvok na úpravu otáčok alebo momentu. Môže ísť o remenicu, reťazový prevod alebo prevodovku. Využíva sa vtedy, keď je potrebné znížiť otáčky a zároveň zvýšiť krútiaci moment podľa požiadaviek konkrétnej aplikácie.

Tento výkon sa uplatňuje v zariadeniach s vyšším zaťažením a väčšou hmotnosťou pohyblivých častí, pričom konkrétny spôsob pripojenia závisí od konštrukcie stroja.

Typicky ide napríklad o:

• rotačné bubnové sušiarne
• bubnové triediče (trommely)
• rotačné podávače
• otočné platformy a indexačné stoly (ťažké prevedenie)

Vzťah výkonu, otáčok a krútiaceho momentu pri návrhu pohonu

Pre návrh pohonu je rozhodujúci vzťah medzi výkonom (P), otáčkami (n) a krútiacim momentom (M). Pre praktické výpočty sa používa vzťah:

M = (9550 × P) / n

Pri výkone 11 kW a menovitých otáčkach vzniká na hriadeli motora približne 72 Nm, čo je východisková hodnota pre ďalší návrh.

Pri použití prevodu sa krútiaci moment násobí prevodovým pomerom a otáčky sa úmerne znižujú. Napríklad:

• i = 20 → cca 1440 Nm
• i = 30 → cca 2160 Nm

Výsledný krútiaci moment je daný kombináciou výkonu a prevodu, preto sa návrh robí od požadovaného momentu na výstupe a spätne sa volí vhodný motor a prevod.

Konštrukcia tomu zodpovedá – ložiská 6309-2ZC3 sú dimenzované na vyššie zaťaženie a moment zotrvačnosti rotora 0,0747 kg/m² ovplyvňuje správanie pri rozbehu a zmene zaťaženia.

Motor má hliníkový rám 160M, hriadeľ s priemerom 42 mm a dĺžkou 110 mm. Hmotnosť je približne 86 kg.

Tip z praxe: Motor s hmotnosťou 86 kg vyžaduje pri manipulácii zdvíhacie zariadenie a pevný a presný základ. Základová doska musí byť dostatočne tuhá a rovná – aj malá nerovnosť môže spôsobiť vibrácie a predčasné opotrebenie ložísk.

Elektromotor 11 kW s prevodovkou: Aké riešenia sa používajú

Výber prevodovky závisí od požadovaných otáčok, krútiaceho momentu a konštrukcie zariadenia.

V tejto výkonovej triede sa najčastejšie používajú:

• čelné prevodovky – pre kontinuálny prenos pri vyšších otáčkach
• kužeľové prevodovky – pri zmene smeru prenosu (napr. 90°)
• šnekové prevodovky – pre výrazné zníženie otáčok a zvýšenie krútiaceho momentu

Pri nižších otáčkach a vyššom zaťažení sa najčastejšie používa šneková prevodovka, ktorá umožňuje dosiahnuť väčší prevod bez zložitého viacstupňového riešenia.

Pre tento výkon sa používa príruba 160B5, ktorá umožňuje priame spojenie s prevodovkou. V tejto konfigurácii sa využíva napríklad šneková prevodovka WGMX150 pre motory s rámom 160.

Vhodná je najmä pre aplikácie, kde:

• je potrebné dosiahnuť nízke výstupné otáčky
• systém pracuje s vyšším krútiacim momentom
• požaduje sa plynulý chod bez rázov

Pre túto kombináciu sú dostupné prevodové pomery v rozsahu od i = 7,5 až 20.

Tomu zodpovedajú výstupné otáčky:

• i = 7,5 → cca 195 ot./min
• i = 10 → cca 146 ot./min
• i = 15 → cca 97 ot./min
• i = 20 → cca 73 ot./min

Prevodovky v tomto rozsahu sú skladom a dostupné aj ako kompletná zostava s motorom, vrátane montáže.

Dimenzovanie prevodovky (ak je súčasťou pohonu)

Pri návrhu pohonu s elektromotorom 11 kW je potrebné zohľadniť najmä:

• servisný faktor (SF) – určuje, či má prevodovka dostatočnú rezervu pre reálne zaťaženie
• prevodový pomer – určuje výsledné otáčky a krútiaci moment
• tepelné zaťaženie – vzniká pri dlhodobej prevádzke a je riešené konštrukciou motora (chladenie IC411, izolačná trieda F, teplotný nárast B)
• mechanické pripojenie – štandardne príruba B5 pre pevné a presné spojenie

Pri vyšších krútiacich momentoch má voľba príruby priamy vplyv na životnosť ložísk, súososť a stabilitu pohonu.

Ako vypočítať servisný faktor?

Servisný faktor sa vypočíta ako pomer medzi menovitým momentom prevodovky a požadovaným momentom aplikácie:

SF = M (prevodovky) / M (požadovaný)

Menovitý moment vychádza z katalógu výrobcu, požadovaný moment z konkrétnej aplikácie.

Ak má napríklad prevodovka menovitý moment 1500 Nm a aplikácia vyžaduje 1000 Nm, výsledok je SF = 1,5, čo znamená, že pohon má dostatočnú rezervu pre dlhodobú prevádzku.

V praxi sa používajú tieto orientačné hodnoty:

• SF ≈ 1,0 – 1,2: vhodné pre rovnomerné zaťaženie a menej náročnú prevádzku
• SF ≈ 1,3 – 1,6: štandard pre väčšinu priemyselných aplikácií
• SF ≥ 1,8: vhodné pre náročné aplikácie s vysokou zotrvačnosťou alebo kolísavým zaťažením

Tip z praxe: Pri aplikáciách s vyššou zotrvačnosťou (napr. bubny alebo rotačné zariadenia) sa servisný faktor často volí na hornej hranici odporúčaného rozsahu. Ak sa SF blíži k hodnote 1,0 alebo je nižší, prevodovka pracuje na hranici svojich možností, čo vedie k vyššiemu namáhaniu a kratšej životnosti.