נושא : איך לקרוא נכון את תווית הנתונים של המנוע חשמלי

בס"ד ‏יום שלישי 13 יוני 2023

הקדמה

אחת ההמצאות החשובות ביותר ששינו את פני ההיסטוריה התעשייתית הוא המנוע החשמלי ואנחנו משתמשים בו כמעט בכל תחום בו נדרשים לבצע מספר פעולות שחוזרות על עצמן , אומנם הם נמצאים לידנו כל הזמן אך האם אנחנו מכירים אותם באמת היום ננסה להבין את הנתונים על תווית המנוע.
רוב המנועים משתייכים לאחד משני תקנים

1. הנציבות האלקטרוטכנית הבינלאומית (IEC) .
2. התאחדות יצרני החשמל הלאומית (NEMA).

ההבנה כיצד לקרוא את תווית הנתונים שעל המנוע יכולה להבטיח שהמנוע הנכון משמש לעבודה.

אילו נתונים ניתן למצוא על המנוע ?

תמונה מספר 1 – נתוני מנוע אקראי לצורך הדגמה.

1. מספר פאזות (PH)

נתון זה מראה את סוג מתח האספקה , במקרה שלנו המספר מציין 3 מכיוון שהמנוע הוא מנוע תלת פאזי.

2. גודל של המבנה (frame)

גודל המבנה קובע את מידות ההרכבה כגון מרווחים בין רגלים וכן את גובהו של מרכז הציר.
גודל המבנה של מנוע החשמלי המבוסס על תקן NEMA עבור מנועים קטנים באופן ייחסי כוח סוס בודד או חלקיו הם בעלי שתי ספרות ומייצגים את גובהו של מרכז הציר מלמטה ביחס של 1/16 האינטש .
עבור מנועים גדולים לייצוג במבנה יש כבר שלוש ספרות, שתי הספרות הראשונות מייצגות את גובה הציר ברבעי האינץ, והספרה השלישית היא מיקום חורי הברגים, ככל שגוף המנוע ארוך יותר, כך המרחק בין חורי הברגים לבסיס ארוך יותר ולבסוף האות היא סוג המסגרת.
אותו רעיון חל על מנועים שנבנו לפי תקן IEC אך הגובה נמדד במילימטרים במקום באינצ'ים.

3. טמפרטורת הבידוד של המנוע

לטמפרטורה הגבוהה ביותר בנקודה החמה ביותר של המנוע יש השפעה על חיי המנוע. הטמפרטורה המתרחשת באותו נקודה היא שילוב של טמפרטורה של מבנה המנוע וטמפרטורת הסביבה. דרגת הבידוד מציגה את יכולתו של המנוע לעמוד בטמפרטורה נתונה לאורך זמן.
למנועים יכולות בידוד שונות, קודי הבידוד מראים את הסבילות התרמית שלהם או את יכולתם לשרוד בטמפרטורה מוגדרת למשך תקופה מסוימת, התקנים מציינים סוגים שונים של טמפרטורת הבידוד והם :

Class Y – מיועד ל 90 מעלות צלזיוס
Class A – מיועד ל 105 מעלות צלזיוס
Class E – מיועד ל 120 מעלות צלזיוס
Class B – מיועד ל 130 מעלות צלזיוס
Class F – מיועד ל 155 מעלות צלזיוס
Class H – מיועד ל 180 מעלות צלזיוס
Class C – מיועד לטמפרטורה גדולה מ 180 מעלות צלזיוס

אצלנו בדוגמה מצוין כי בידוד המנוע הוא מסוג F כלומר הוא מיועד לטמפרטורה מקסימלית של 155 מעלות צלזיוס .

4. הספק המנוע

יכול שיופיע כkW או ב hp הוא הביטוי לתפוקה המכנית של המנוע כלומר יכולתו לספק את המומנט הדרוש לעומס במהירות נקובה.

6. תדר המנוע (HZ)

נתון זה מראה את התדר שבו המנוע מתוכנן לפעול בו לאורך זמן ללא תקלות.

התדרים הנפוצים ביותר עבור מנועים הם 50 או 60 הרץ. אך אם יותר מתדר אחד מסומן על תווית המנוע, אז יש לציין גם פרמטרים אחרים שיהיו שונים בתדרי כניסה שונים לדוגמה מהירות סיבוב ועוד.

• שמתם לב שדילגנו על חמש (זו לא טעות סתם בדיקת ערנות)

7. רמת הגנה מכאנית של המנוע החשמלי (IP)

תקן IEC משתמשת בייצוג של סוג הגנה חד ספרתי (IP) כדי למדוד עד כמה המנוע מוגן מהסביבה. NEMA משתמש בתיאור מארז שהוא בתקן דומה.
הספרה הראשונה מגדירה הגנה מפני עצמים מוצקים

0 – אין הגנה מיוחדת
1 – הגנה מפני חפצים מוצקים מעל 50 מ"מ.
2 – הגנה מפני חפצים מוצקים מעל 12 מ"מ.
3 – הגנה מפני חפצים מוצקים מעל 2.5 מ"מ.
4 – הגנה מפני חפצים מוצקים מעל 1 מ"מ.
5 – הגנה מפני חדירת אבק מוגבלת.
6 – הגנה מוחלטת מפני חדירת אבק.

הספרה השנייה מגדירה הגנה מפני נוזלים

0 – אין הגנה מיוחדת.
1 – הגנה מפני טיפות מים הנופלות אנכית.
2 – הגנה מבני רסס של טיפות מים עד לרמה של 15 מעלות.
3 – הגנה מבני רסס של טיפות מים עד לרמה של 60 מעלות.
4 – הגנה מפני מים שהותזו מכל הכיוונים.
5 – הגנה מפני סילוני מים בלחץ נמוך מכל הכיוונים.
6 – הגנה מפני הצפה זמנית של מים.
7 – הגנה מפני השפעת טבילה בין 15 ס"מ ל-1 מ' .
8 – הגנה מפני תקופות ארוכות של טבילה בלחץ.
בדוגמה שלנו IP של 55 אומר לנו שהמנוע מוגן מפני אבק ומוגן מפני סילוני מים מכל הכיוונים.

8. אופי עבודה (Service Duty)

נתון זה מייצג את פרק הזמן שבמהלכו המנוע יכול לפעול בבטחה והוא מוצג בתקן IEC 60034-1 .
ישנם מספר סוגים ואותם נציג פה (נדבר עליהם בהרחבה במאמר אחר)

S1 (קבוע) – בסוג פעולה זה, המנוע פועל בעומס קבוע מספיק זמן כדי להגיע לשיווי משקל תרמי. זה גם בהנחה שההתנעה של המנוע יכולה להיחשב כבעלת השפעה זניחה על טמפרטורת המנוע. דוגמה טובה תהיה מאוורר שמופעל ונשאר פועל ללא הפסקה.
S2 (לזמן קצר) – בדומה לעבודה רציפה, פעולה זו פועלת עם עומס קבוע, אך בניגוד לעבודה רציפה, הוא נדרש להפסיק לפני שהוא מגיע לשיווי משקל תרמי, לאחר מכן, המנוע נח עד שהוא מגיע לטמפרטורת הסביבה. נתון זה יופיע כאשר יש אחריו מספר לדוגמה s2 60 כלומר זמן עבודה.
S3 (מחזורי) – מחזורי עבודה ומנוחה זהים עם עומס קבוע. שיווי המשקל בטמפרטורה לעולם אינו מושג. לזרם ההתנעה יש השפעה מועטה על עליית הטמפרטורה.
S4 (מחזורי זרם התנעה משמעותי) – מחזורי עבודה ומנוחה עוקבים זהים עם עומס קבוע. שיווי המשקל בטמפרטורה לעולם אינו מושג, אך זרם התנעה משפיע על עליית הטמפרטורה.
S5 (עבודה מחזורית עם בלימה חשמלית) – מחזורי התנעה זהים ברצף, עבודה בעומס קבוע ועבודה ללא עומס. אין תקופות מנוחה.
S6 (פעולה רציפה עם עומס לסירוגין) – מחזורים רצופים, זהים של עבודה עם עומס קבוע ועבודה ללא עומס. אין תקופות מנוחה.
S7 (פעולה רציפה עם בלימה חשמלית) – מחזורים זהים ברצף של התנעה, ריצה בעומס קבוע ובלימה חשמלית. אין תקופות מנוחה.
S8 (פעולה רציפה עם שינויים בעומס ובמהירות) – מחזורי עבודה עוקבים זהים פועלים בעומס קבוע ובמהירות נתונה, ואז פועלים בעומסים ובמהירויות קבועות אחרות. אין תקופות מנוחה.
S9 (עבודה עם שינויים בעומס ובמהירות) – העומס והמהירות משתנים מעת לעת בתוך טווח הפעולה המותר. עלול להתרחש עומס יתר לעיתים קרובות.
S10 (עבודה עם עומסים ומהירויות קבועות בדידות) – עבודה עם שלבים שונים של תהליך בהם יש עומס שונה ומהירות שונה, כאשר אלה נשמרים מספיק זמן כדי להגיע לשיווי משקל תרמי.

9. מקדם הספק (P.F)

מקדם ההספק מצוין על לוחית השם בתור "PF" או "P .F" או cos φ . מקדם הספק הוא ביטוי של היחס בין ההספק הפעיל (W) להספק הנדמה (VA) מבוטא באחוזים.

10. זרם נקוב בעומס מלא F.L. AMPS))

זהו נתון המייצג את כמות הזרם שהמנוע מתוכנן לצרוך בעומס ובמתח הנקוב.

11. מהירות סיבוב ( R.P.M)

מהירות עומס מלא היא המהירות שבה מומנט מוגדר של עומס מלא מועבר בהספק מוגדר.

יכול שיופיע או min^-1או כ RPM שתי צורות המדידה זהות.

12. טמפרטורת סביבה (Ambient Temperature)

טמפרטורת הסביבה המקסימלית (AMB) מפרטת את הטמפרטורה שבה המנוע יכול לפעול ועדיין להיות בסובלנות של דרגת הבידוד בעליית הטמפרטורה המקסימלית.

13. צורת חיבורים

ניתן לחבר את ליפופים הסטטור או בתוצרת כוכב או משולש לפי המופיע על תווית המנוע תצורות אחרות אינם לפי הוראות יצרן של המנוע.

14. רמת מתח

זה מראה באיזה מתח ואת מספר הפאזות בו המנוע מתוכנן לפעול בצורה היעילה ביותר. מנועים מתוכננים לפעול בטווח של +/-10% מערך זה.

15. נעילת רוטור או קוד מנוע (Code Letters)

מבוסס על סדרה של אותיות מ -A עד V. באופן כללי למנועים חשמליים יש זרם התנעה גדול בהפעלה כאשר המתח הנומינלי שלהם מגיע לסלילי הסטטור, זרם ההתנעה גדול פי כמה מהערך של הזרם הנומינלי של המנוע בעומס המלא. למעשה ככל שהאות המייצגת את הערך רחוקה יותר מ A, כך הזרם לכל כוח סוס גבוה יותר. זה חשוב מכיוון שמנוע עם אות קוד גבוהה יותר עשוי לדרוש ציוד חשמלי שונה במעלה הזרם.

לדוגמה במנוע
שלנו זרם עבודה 2.1 אמפר ו 1.5 כוח סוס מתח עבודה 380 וולט וזרם ה

I נעילת רוטור= 2.41*J=19.29A

מדפי הנתונים של המנוע חילצנו את הנתונים

L.R. Amperes =17.9 A
LRC = 7.4

אנו רואים כי אנחנו בתחום וניתן לחשב את הגנות הציוד לפי תווית המנוע.

נתונים נוספים

נתון נוסף שפספסנו הוא SF (Service Factor)

מציין עומס שניתן להעמיס על המנוע למעשה SF הוא אחוז של עומס יתר שהמנוע יכול להתמודד איתו לפרקי זמן קצרים כאשר הוא פועל בתנאי יצרן. ולדוגמה SF של 1.15 יאפשר למנוע להפיק 15% יותר כוח כשהוא בעומס יתר לפרקי זמן קצרים.

גובה מעל פני הים (Altitude)

מציג את הגובה המרבי מעל פני הים שבו המנוע יישאר בתחום עליית הטמפרטורה המתוכננת שלו, ויעמוד בכל נתוני היצרן האחרים. מתחת לגובה זה, המנוע עשוי לפעול קריר יותר. מעל טמפרטורה זו, המנוע עשוי לפעול אך יהיה חם יותר ועל כן נדרש להעמיס אותו פחות על מנת לשמור אותו בתחום הטמפרטורה המותרת.

נתון נוסף הוא T-code

הוא מיועד למנועים אשר נמצאים בסביבה מסוכנת ולהם יש קידוד טמפרטורה (T-code) המתאר את הטמפרטורה המקסימלית של משטחים הנתונים למגע עם חומרים מסוכנים. ערך הטמפרטורה המוגדר חל בכל תנאי פעולת המנוע כולל שריפה, עומס יתר וזרם רוטור נעול, ערך זה חייב להיות נמוך מטמפרטורת ההצתה העצמית (AIT) של הגז או החומר המסוכן בסביבה שבה המנוע פועל. זאת על מנת להבטיח שהחומרים המסוכנים לא יתלקחו באופן ספונטני כאשר הם נוגעים במשטחי המנוע במהלך הפעולה שלו.

שם היצרן

אין עיצוב מוגדר לאזור זה, והוא עשוי להיות שונה מיצרן אחד לשני.
בנוסף לשם היצרן, זה יכול לכלול את דגם המנוע,

משקל המנוע

מציין את משקל המנוע ללא אביזרים חיצוניים

מקדם יעילות (efficiency)

זה מציג את האחוז מהספק המבוא המומר בפועל לתפוקת עבודה בציר המנוע.
ככל שהערך הזה קרוב יותר ל-100%, כך צריכת החשמל תהיה נמוכה יותר.
קיימות ארבע רמות של יעילות מנוע הן

IE 1 – יעילות סטנדרטית
IE 2 – יעילות גבוהה
IE 3 – פרמיום
IE 4 – סופר פרמיום

כיום בישראל אסור למכור מנועים מתחת ל IE 3 .
אם רוצים להשתמש במנועים אלו עם ווסתי מהירות נדרש לרכוש מהיצרן מנועים ייעודיים לטובת זה ובתווית המנוע תופיע האפשרות הזו .

בהצלחה