Kwalifikacja: ELM.06 - Eksploatacja i programowanie urządzeń i systemów mechatronicznych
Zawód: Technik mechatronik
Jaką częstotliwość należy ustawić w przemienniku częstotliwości zasilającym silnik indukcyjny klatkowy o jednej parze biegunów, aby jego wał obracał się z prędkością bliską 2400 obr./min?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź 40 Hz jest prawidłowa, ponieważ silnik indukcyjny klatkowy z jedną parą biegunów przy zasilaniu częstotliwością 40 Hz osiąga prędkość obrotową bliską 2400 obr/min. Prędkość obrotowa silnika indukcyjnego można obliczyć, stosując wzór: n = (120 * f) / p, gdzie n to prędkość obrotowa w obrotach na minutę (obr/min), f to częstotliwość zasilania w hercach (Hz), a p to liczba par biegunów. Dla silnika z jedną parą biegunów, p wynosi 1, co po podstawieniu do wzoru daje: n = (120 * 40) / 1 = 4800 obr/min. Jednakże należy uwzględnić poślizg silnika, który w rzeczywistości powoduje, że prędkość obrotowa zbliża się do 2400 obr/min. W praktyce oznacza to, że dla silników o takiej konstrukcji, częstotliwość 40 Hz jest standardowym ustawieniem, aby osiągnąć pożądane parametry robocze. Warto zwrócić uwagę, że w przemyśle często stosuje się falowniki do precyzyjnego dostosowywania częstotliwości zasilania, co pozwala na optymalizację pracy silnika oraz zwiększenie jego efektywności energetycznej.
Wybór innych częstotliwości, takich jak 30 Hz, 50 Hz czy 60 Hz, prowadzi do znacznych rozbieżności w osiąganej prędkości obrotowej silnika indukcyjnego klatkowego. Przy wyborze 30 Hz, zastosowany wzór na prędkość obrotową daje n = (120 * 30) / 1 = 3600 obr/min, co jest zbyt wysoką wartością, biorąc pod uwagę standardowe parametry pracy silników tego typu, które zwykle operują w zakresie do 2400 obr/min. W przypadku 50 Hz obliczenia wskazują na prędkość 6000 obr/min, co jest niemożliwe do osiągnięcia bez ryzyka uszkodzenia silnika, ponieważ nadmierne obroty mogą prowadzić do przegrzania i zniszczenia mechanizmów wewnętrznych. Z kolei 60 Hz, odpowiadające prędkości 7200 obr/min, zdecydowanie przekracza normalne operacyjne warunki dla standardowych silników jednofazowych i może prowadzić do awarii. Typowe błędy myślowe, które mogą prowadzić do takich nieprawidłowych wniosków, to ignorowanie zależności pomiędzy częstotliwością zasilania a wynikową prędkością obrotową oraz nieprawidłowe oszacowanie wpływu poślizgu, który zawsze występuje w silnikach indukcyjnych. Dla prawidłowego doboru częstotliwości zasilania kluczowe jest zrozumienie tych zależności oraz zastosowanie odpowiednich standardów przy pracy z falownikami i silnikami elektrycznymi.