Hvordan påvirker frekvensen strømmen til en motor?

[notalive]

Hei. Jeg er en VG3 automatiseringselev som for tiden er utplassert, og i forbindelse med det har jeg og en av de ansatte i bedriften jeg er utplassert i, jobbet for å få en motor tilkoblet en pumpe til å fungere.

 

På motorens merkeskilt står det følgende data:

 

Stjerne/trekant, 400/230 V, 3/5,2 A, 100 Hz, cosφ 0,90

 

Da vi koblet opp dette, koblet bimetallet i frekvensomformeren ut relativt raskt etter start. Etter å ha målt med et tangamperemeter viste det seg at moteren trakk mellom 10 og 11 ampere, og da vi byttet ut frekvensomformeren med en motorvernbryter, da gikk strømmen fra 10/11 ampere til 18 ampere.

 

Kan noen forklare meg hvorfor dette skjer? Motoren skal tydeligvis gå på 100 Hz, mens nettet er på 50 Hz, så hva er det som skjer? Jeg vet at motoren var koblet i trekant og at den ble tilkoblet 230 V. Hvordan påvirkes strømmen av frekvensen?

 

Edit: La til cosφ.

Endret 30. oktober 2008 av notalive

[trotsche]

Hei. Jeg er en VG3 automatiseringselev som for tiden er utplassert, og i forbindelse med det har jeg og en av de ansatte i bedriften jeg er utplassert i, jobbet for å få en motor tilkoblet en pumpe til å fungere.

 

På motorens merkeskilt står det følgende data:

 

Stjerne/trekant, 400/230 V, 3/5,2 A, 100 Hz, cosφ 0,90

 

Da vi koblet opp dette, koblet bimetallet i frekvensomformeren ut relativt raskt etter start. Etter å ha målt med et tangamperemeter viste det seg at moteren trakk mellom 10 og 11 ampere, og da vi byttet ut frekvensomformeren med en motorvernbryter, da gikk strømmen fra 10/11 ampere til 18 ampere.

 

Kan noen forklare meg hvorfor dette skjer? Motoren skal tydeligvis gå på 100 Hz, mens nettet er på 50 Hz, så hva er det som skjer? Jeg vet at motoren var koblet i trekant og at den ble tilkoblet 230 V. Hvordan påvirkes strømmen av frekvensen?

 

Edit: La til cosφ.

Dette kan jeg egentlig ikke, men her er mine 2 cent:

 

Jeg er litt i villrede her, men vil anta at hvis motoren er laget for 230V 100Hz og du mater den med 230V 50Hz så vil du ødelegge motoren eller i alle fall redusere levetiden kraftig, du kan få varmgang og brenne opp motoren. Du bør holde spenning/frekvens i et konstant forhold lik 230V/100Hz.

 

De høye strømmene du ser er antakelig startstrømmen til motoren pga magnetisering av rotor, dernest høy slip. Etterhvert som rotoren aksellererer går strømmen ned til merkestrøm. Iom at bimetallet kobler ut skulle jeg tro forskjellen i strøm avhenger av hvilken ytelsen frekvensomformeren kan levere og at du dermed ser høyere strøm når du kobler rett på nettet. Forsøk med en større frekvensomformer og start motoren med lav spenning/frekvens og øk rolig opp til merkespenning/frekvens lineært.

 

Edit:

 

Har nå sjekket med en professor ved SINTEF i Trondheim og han bekrefter mistankene jeg hadde over. Han kommer med følgende utsagn:

 

"Dette skal vel ikke gå bra ...

 

Flux/frekvens bør være (ca.) konstant - ellers kan man få magnetisk metning - generelt der man har elektromagnetiske komponenter.

 

Man har "tommelfing-regler" for å kjøre 60 Hz motorer på 50 Hz, omvendt. Slike regler har jeg her i bøker/brosjyrer mine hyller.

 

Men større avvik i frekvens har jeg ikke vært borti (i praksis).

 

Men din maskin skulle man kanskje kunne kjøre med 50 Hz og 115 V? Men dette er ikke bare rett fram ...

 

"

Endret 31. oktober 2008 av trotsche

[V_B]

Om motoren kjører på 50HZ eller 100HZ så skulle det ikke ha noe å si. Etter hva jeg kan huske så er det bare ved ekstremt høye frekvenser man kan oppnå "skin effekt" og dermed få en resitiv forandring i kabelen.

 

Stilte dere inn frekvensomformeren riktig ?

 

Lå strømmen på 18A over lengere tid eller brukte dere høyeste målt verdi på multimeteret fordi det koblet ut for fort ?

 

Har dere prøvd å rotere på motorens aksling for å se at den går fint ? Tilfeller da strømforbruket er høyt er i startfasen da motoren skal dra igang. Vist det f.eks er ett havarert lager så vil motoren forsette å trekke stor strøm, noe som vernet skal merke og så koble ut.

 

Vist motoren kjører med 11 eller 18 ampere så er det noe mektig galt med den når motorskiltet opplyser om 5.2A i trekant.

[notalive]

Det er lett å rotere på akslingen.

 

trotsche, hvorfor i all verden benyttes det frekvensomformere i større og større grad dersom motorene ikke takler annen frekvens enn det som står oppgitt på merkeskiltet? Jeg sier ikke at du tar feil, men jeg at ikke helt skjønner hvordan den påstanden stemmer overens med økende frekvensomformerforbruk

 

Det er riktig som du sier at strømmen i startfasen er stor, 5 - 7 ganger merkstrømmen, ca. og da vi testet strømmen med et tangamperemeter, så gikk motoren i så raskt den kan. Vi hørte ikke noen økning på motorens turtall, i alle fall. Og vi rakk å teste alle tre fasene før motorvernet koblet ut. Strømmen var stabil på mellom 18 og 19 ampere.(tre forskjellige verdier)

 

Frekvensomformeren er stillt inn riktig, i hvert fall ut i fra hva 4 fagarbeidere og en utplasseringselev kan se.

 

Kan noen forklare litt mer om dette med flux, frekvens og spenning? Jeg er som dere sikkert skjønner ikke helt sikker på hvordan jeg skal formulere spørsmålet.

 

Det ble i tillegg foretatt megging med 500 volt og 1000 volt ac, fortsatt var det over 100 megaohm mellom fase - fase og fase - jord

[V_B]

Over hvor lang tid kjørte motoren før den koblet ut ?

 

Flux er et pent ord for magnetfelt, men hva i all verden er magnetisk mettning ?

 

Det eneste jeg kjenner til av faremomenter med frekvensstyring er jo selvfølgelig større varmeutvikling, samt risiko for at roterende deler kan gå i stykker pga hastigheter de ikke er konstruert for.

 

Men som sagt, har ikke mye kompetanse innen dette område enda så kan hende jeg tar helt feil.

Endret 1. november 2008 av Rosemount

[toreae]

Sjekk at ikke en av viklingene er koblet feil vei.

Det kan være lurt å prøve å koble den i stjerne mens dere eksprementer,

det er strømmen som dreper motoren P=I*I*R.

 

 

Edit: mente stjerne ikke trekant.

Endret 1. november 2008 av toreae

[perpyro]

Problemet ditt er at motoren hat 20 typer motstand.

1- Resistans

2- Induktans.

Resistans + Induktans = Impedans som er den elektriske motstanden veksestrømmen møter på.

 

Resistansen er konstant mens induktans er frekvensavhengig.

Etterhvert som frekvensen over en spole øker øker også indultansen betraktelig og det er dette dere plages med.

Ved å kjøre en motor beregnet på 100Hz på 50Hz så har dere redusert induktansen betraktelig og dermed dette unormalt store strømtrekket.

 

En frekvensomformer må ta hensyn til dette når det endrer frekvensen på en motor så ved høye frekvenser en motorens merkefrekvens kompenseres det ved å øke spenningen og ved lavere frekvenser reduseres den.

 

Jeg vet selvsagt ikke hvilken spenning dere kjører den på men prøv ut å koble den i stjerne og kjøre den på 230V, det tror jeg skal hjelpe på for strømtrekkets del men motoren har nå mest sanynlig lavere effekt en oppgitt.

 

EDIT: Ryddet litt i begrepene.

Er lenge siden jeg holdt på med teorien for dette så rotet litt med begrepene.

Endret 1. november 2008 av perpyro

[notalive]

Motoren kjørte i si ... 20 sekunder. Jeg er usikker.

 

Frekvensregulering fører vel til større varmeutvikling dersom motoren kjøres på lavere turtall, ettersom viften som ofte er montert på akslingen ikke fungerer da. Pumpen vi har, derimot, har egen vifte som kobles utenom akslingen til motoren, så den kjøles uansett turtall. De fleste motorer har jo så klart ikke godt av å gå på høyere hastighet enn merkeskiltet sier, men som regel dimensjonerer man jo motoren slik at den passer, og at den tåler å gå på hastigheten man trenger, eller?

 

Jeg fant dette om magnetisk metning på wikipedia:

Metning

 

Det finnes ingen fysiske grenser for hvor sterkt et magnetfelt kan være. Jo mere strøm vi tilfører en spole (uten kjerne), jo sterkere blir magnetfeltet fra den. Likevel setter resistansen en grense for hvor mye strøm som kan tilføres før spolen brenner opp.

 

Wikipedia

 

Jeg er forresten fortsatt usikker på dette med hvilke frekvenser man kan operere på, for jeg så nå når jeg leste over innlegget til trotsche at professoren sier at frekvensen burde være innenfor en grense ut over det som står på merkeskiltet. NTE-elektrikeren sa at han mente man ikke burde kjøre motoren på mer enn 20% over eller under merkeskiltet, men samtidig mener jeg at lærerne mine på skolen har sagt at frekvensomformere er fantastiske fordi man kan kjøre motoren på hvilken som helst hastighet, og hele tiden ha samme moment, uten at det sliter på motoren.

 

Nå har jeg nettopp hatt en diskusjon vedrørende dette med mannen til mamma, og det han mener som ikke er bra for motoren vedrørende frekvensregulering er det at når rotoren roterer(med klokka), og vi forandrer frekvensen, så vil magnetfeltet også forandre seg, og da mener han at den nye "posisjonen" på magnetfeltet treffer roteren på det punktet at motoren egentlig skulle rotert mot klokka, slik at motoren møter magnetisk motstand. Håper dere skjønner hva jeg mener At magnetfeltet i statoren plutselig prøver å presse rotoren i motsatt retning.

 

 

Edit: Takker for svar så langt.

Endret 1. november 2008 av notalive

[perpyro]

Nå har jeg nettopp hatt en diskusjon vedrørende dette med mannen til mamma, og det han mener som ikke er bra for motoren vedrørende frekvensregulering er det at når rotoren roterer(med klokka), og vi forandrer frekvensen, så vil magnetfeltet også forandre seg, og da mener han at den nye "posisjonen" på magnetfeltet treffer roteren på det punktet at motoren egentlig skulle rotert mot klokka, slik at motoren møter magnetisk motstand. Håper dere skjønner hva jeg mener At magnetfeltet i statoren plutselig prøver å presse rotoren i motsatt retning.

Det der blir nok feil for selv om magnetfeltet inni stator endrer hastighet så har ikke rotoren faste magneter, der er kun staver som ligger på langs av rotoren som er kortsluttet med en ring i begge ender.

Det som skjer er at det induseres strøm i rotoren og det er denne strømmen som drar rotoren rundt med det roterende magnetfeltet.

Når rotoren sakker etter feltet øker den induserte strømmen og magnetfeltet i rotoren blir større og jo mere sakking jo større blir strømmen og også strømtrekket til motoren totalt.

[toreae]

Vilket turtal har motoren?

[perpyro]

Mest sansynlig så skal den gå på 5985 eller 2990 rpm.

Det er de vanligste konfigurasjonene av slike motorer.

[notalive]

Den går på rundt 59yx, ja. Husker ikke korrekt tall.

 

perpyro, vil det si at det er ikke magnetisk motstand, men at strømmen blir høyere? Og at den derfor trekker for stor strøm? Men det forklarer ikke at strømmen er stabil, tror jeg.

[perpyro]

Om spenningen, freekvensen og lasten er fast vil strømmtrekket også være fast når motoren har nådd driftsturtall.

Du vil kun få en strømpeak i startøyeblikket.

Magnetisk motstand har jeg ikke hørt om men det er vel det som kalles reaktans tenker jeg.

Likespenning har ikke noe slikt og jo lavere frekvensen jo mindre blir denne.

[toreae]

Jeg ville trodd at en 230V 100Hz motor ville tilsvare 115V 50Hz, altså samme strømmforbruk.

Motoren skal være beregnet for frekvensomformere.

Vil ikke motoren virke (bruke for mye strøm) via frekvensomformeren, mangler du et/flere parameter i frekvensomformeren.

 

En av mange fordeler med frekvensomformere er et lavere strømtrekk i starten,

du har en akselerasjonstid.

Tilsvarende en tid når du stanser motoren, og 'brenner av' overskuddseffekten i motstanden.

[perpyro]

En omformer skal nok takle motoren forutsatt at omformeren er innenfor spenningsområde og man kan sette påstemplet frekvens for motoren i omformeren.

Kan man ikke det blir det fortsatt feil ettersom omformeren tar utgangspunkt i en motor beregnet for 50Hz og kompenserer ved å øke spenningen når frekvensen blir høyere en 50Hz.

[notalive]

Hvordan forklarer du da at strømmen blir høyere når vi bruker en motovernbryter i stedet for en frekvensomformer?

 

Har du en idè om hvilket parameter vi ikke har stilt inn?

[perpyro]

En frekvensoimformer kjører som sagt opp frekvensen på 100Hz mens spenningen blir for høy ettersom omformeren kompenserer etter en motor laget for 50Hz.

Når dere kjører den på 50Hz blir induktansen i motoren mye mindre og den tottale impedansen for lav og motoren drar mere strøm.

Det ser jo da ut som forholdet spenningskompensasjon 100Hz og frekvensreduksjon og påstemplet spenning gir forskjellige resultater der omformer alternativet gir minst strøm.

Uansett begge deler blir feil.

 

Men som sagt koble motoren opp i stjerne og mål på nytt.

Tror du vil bli overasket hvor bra dette alternativet fungerer uten omformer.

Med omformer blir det dremdeles feil ettersom nå andre parameter ikke stemmer lengere.

 

Men med omformer så vil det fungere om omformeren lar seg sette til utgangspunkt på 100Hz.

Omformere brukes primært om man vil regulere ett eller annet, mens om formålet kun å få en myk oppstart benyttes mykstartere som er en del billigere.

 

Når det kommer til settinger i omformeren som kan være gale så må dere lese gjennom manualen, kan omformeren dette så står det der.

Endret 1. november 2008 av perpyro

[notalive]

Takk igjen for alle svar, folkens. Jeg skal se hva jeg får til på mandag.

 

Husker ikke om jeg nevnte det tidligere, men skal sjekke ut om motoren gikk på 50 eller 100 Hz tidligere.

[trotsche]

Ser vel ut til at det er rimelig enighet her. Prøver meg på en oppsummering. Frekvensomformere til motorstyring stiller i tilleg til frekvensen også spenningen slik at forholdet spenning delt på frekvens er konstant. I følge merkeskiltet skal dette forholdet være lik:

 

V/f = 230/100 = 2.3

 

Da kan det godt være at omformeren, som perpyro sier, er innstilt slik at den dobbler spenningen når du stiller den inn på 100 Hz fordi den antar at motorens merkefrekvens er 50 Hz. Dermed får du dobbelt så høy spenning som du egentlig skal ha ved 100 Hz. Altså:

 

V/f = 460/100 = 4.6

 

Å koble motoren rett på nettet blir like feil, da får du:

 

V/F = 230/50 = 4.6

 

Forslagene til perpyro ser gode ut. Det beste er antakelig å få frekvensomformeren til å levere 230 V ved 100 Hz. Du kan jo forsøke å måle spenningen fra frekvensomformeren ved varierende frekvens for å sjekke om mistanken er rett.

[notalive]

Jeg skal gjøre et forsøk på mandag.

 

Nevnte jeg at vi aldri fikk motoren på mer enn 30 - 40 Hz med frekvensomformeren? Den slår ut før det pga. merkestrømmen som står på 5,2 ampere. Motoren kjørte på maks i det vi brukte motorvernbryter.