A villanymotor bekötése és egyéb huncutságok
A villanymotor, illetve elektromos motor nem mai vagy akár 21. századi találmány, bár tény, hogy napjainkban használjuk ki a legjobban az innováció nyújtotta előnyöket. Ez a tény sokakat meglep, annak ellenére, hogy az innováció történelmével egy magyar tudós neve, azaz Jedlik Ányos neve is elválaszthatatlanul összekapcsolódott.
Ma már kijelenthetjük, hogy a villanymotor kulcsfontosságú szerepet játszik a modern innovációkban és az ipar fejlődésében. Különösképpen azért, mert lehetővé teszi számunkra, hogy a működési hatékonyságra mért kompromisszum nélkül, valamint környezetbarát módon alakítsuk át és használjuk fel az elektromosságot.
Az innovációk és a fejlődés folyamata révén az elektromos motorok folyamatosan fejlődnek, új lehetőségeket nyitva meg nemcsak a jövő, hanem a jelen technológiáiban. De mielőtt elkezdenénk taglalni az előnyeit, tippet adnánk a kiválasztás és a villanymotor bekötése folyamatához, első körben talán ismerkedjünk meg magával az elektromos motorral.
Mi fán terem a villanymotor?
Mindent egybevetve a villanymotor olyan elektromechanikus szerkezet, amely az elektromágneses indukció elvét alkalmazva az elektromos energiát mechanikai energiává, többségében egyfajta forgó mozgássá alakítja át. A villanymotorokba elektromos áramot vezetnek egy vezetőn keresztül, amely egy mágneses mezőben helyezkedik el, így létrejön egy erő, amely forgó mozgást hoz létre.
A villanymotorok több típusban és méretben elérhetőek, alkalmazási területük rendkívül széleskörű, az ipari gépektől kezdve az otthoni használati cikkeken/gépeken át az elektromos járművekig bezárólag fel tudjuk használni őket.
Michael Faradaytől Jedlik Ányosig: a villanymotor korai története dióhéjban
A villanymotorok feltalálása több, egymástól akár dolgozó tudós és mérnök munkájához köthető. Abban biztosak lehetünk, hogy a technológia alapjait és az első jelentős áttörést Michael Faraday brit tudós érte el 1821-ben, amikor augusztus 29-én a nyugalmi indukciót, ugyanazon év október 17-én pedig a számunkra is érdekesebb mozgási indukciót fedezte fel.
Valahol ezen a ponton kapcsolódott be a történetbe Jedlik Ányos, aki két ponton fejlesztette tovább az elméletet. Egyfelől az acélmágnest elektromágnesre cserélte, másfelől a higanyvályús kommutátort is beemelte a kísérletbe. Innen lépett tovább a tisztán elektromos motorok felé, még 1827-ben, amivel 1828-ra készült el.
Történelmi kitérő után: a villanymotor előnyei
A ma ismert és használt villanymotorok számos előnnyel rendelkeznek más típusú motorokkal, például a belsőégésű motorokkal szemben. Az egyik legfontosabb ezek közül az, hogy a tisztán elektromos motorok nem bocsátanak ki káros anyagokat a környezetbe, ellentétben a belső égésű társaikkal.
Emellett a villanymotorok hatékonyabbak is, mivel minimális energiaveszteség mellett és magas hatásfokkal képesek az elektromos energiát mechanikai energiává alakítani. Ráadásul többféleképpen is működésre bírhatjuk, például az akkumulátorok, a hálózati áram, vagy akár a napenergia segítségével is.
A villanymotorok további előnyei közé tartozik az alacsony zajszint, az alacsony vibráció, és az, hogy kevesebb karbantartást igényelnek, mivel mechanikailag egyszerűbb konstrukciók és kevesebb bennük a mozgó alkatrész. Mindezek az előnyök teszik népszerűvé a villanymotorok ipari célú felhasználását, amihez rohamosan zárkóznak fel a közlekedésben és a fogyasztói elektronikában egyaránt elérhető fejlesztések is.
Alap paraméterek villanymotor kiválasztásához
Ügyfeleink által az egyik legtöbbször feltett kérdés: „Hogyan válasszak villanymotort?” A villanymotor kiválasztásának folyamata nem minden esetben egyszerű. Ezért most összeírtuk azokat alap paramétereket, amelyek alapján bárki kiválaszthatja a céljainak és a felhasználási feltételeknek, körülményeknek egyaránt megfelelő villanymotort.
Mindent egybevetve, ez a 4 fő paraméter az, amit a villanymotor kiválasztása során ajánlott mérlegelni:
- Tápfeszültség
Az első, amit a villanymotor kiválasztásához tudni kell, az a tápfeszültség, amelyről a motort működtetni szeretnénk. Itt érdemes megjegyezni, hogy az esetek többségében egyfázisú és háromfázisú villanymotor működtetése a feladat.
Ennek következtében az alapján kell választani, hogy konkrétan mekkora feszültség van annak a vezetéknek a végén, amit a villanymotorba be szeretnénk kötni. Az egyfázisú villanymotor 230V lakossági tápfeszültségről, a klasszikus háromfázisú motor viszont 400V ipari tápfeszültségről üzemel.
- Teljesítmény
A következő paraméter, ami a segítségünkre lesz a választásban, az a motor teljesítménye. Ezt az adattáblán kW-ban jelölik, ezért, ha például már egy meglévő villanymotor pótlása a cél, csak meg kell nézni a korábbi egység adattábláját. Abban az esetben, ha például egy új alkalmazáshoz – szivattyú, kompresszor stb. – meghajtására keresünk villanymotort, a hajtott készülékre meghatározzák a szükséges motorteljesítményt és a behajtó fordulatszámot.
- Fordulatszám
A fordulatszám szintén fontos paraméter, az adattáblán fordulat/percben (1/min, rpm) van jelölve.
- Fizikai kialakítás, csatlakozó méretek
A fent említett alap paramétereken kívül ott van még a csatlakozás és a méretek kérdése is, amiket a választás során mérlegelni kell. Ezek a következők:
- talpas vagy peremes villanymotor
- kihajtó tengely középmagassága (H, mm)
- tengelyátmérő (d, mm)
- motor peremének külső átmérője (P, mm)
- furat osztókör átmérője (M, mm)
- illesztőkör átmérője (N, mm)
Arra, hogy az egyes paraméterekből mi lenne az ideális érték, nem létezik egzakt válasz. Ennek oka az, hogy nemcsak a villanymotor típusa befolyásolja a döntést, de az is, hogy mire használnák a villanymotort, mi lenne a feladata, milyen műszaki környezetbe kerül. Amennyiben ezekre a kérdésekre rendelkezésre állnak a válaszok, szakértő kollégáink további tanácsokat tudnak adni a választáshoz és javaslatot tesznek a megfelelő motorra.
Figyelem: ezek a méretek a webshopban letölthető dokumentumokban kerültek feltüntetésre.
Izgalmas részhez érkeztünk: a villanymotor bekötése
A villanymotorok bekötése többféle módon történhet, attól függően, hogy egyfázisú vagy háromfázisú motorról van-e szó, és mi a felhasználás célja. Azonban az alapszabály az, hogy azt a bekötési módot kell választani, amit az adattábla jelez, annál a tápfeszültség értéknél, ami rendelkezésre áll. Azaz, meg kell nézni a feszültségértéket és a mellette szereplő piktogramot (Δ/Y), és aszerint kell elvégezni a bekötést.
A háromfázisú aszinkron villanymotorok bekötése
Kijelenthetjük, hogy a háromfázisú motorok bekötése általában egyszerű. A legelterjedtebb bekötési módok közé tartozik a csillag (Y) és a delta (Δ) bekötés.
Legegyszerűbben talán úgy lehet megfogalmazni a villanymotor bekötése közötti különbségeket, hogy a csillag bekötés során a motor tekercseinek egy-egy vége közös pontban kapcsolódik össze, míg a delta bekötésnél a tekercsek egy zárt hurkot alkotnak. A választott bekötési mód befolyásolja a motor teljesítményét, forgatónyomatékát és indítási karakterisztikáját.
A háromfázisú aszinkron motorok alapesetben 2-2 feszültségszintre készülnek:
- 230/400V (Δ/Y) tekercselés
- 400/690V (Δ/Y) tekercselés
Fontos tudnivaló, hogy a két villanymotor bekötési mód, vagyis a delta bekötés és a csillag bekötés közül a kapocslécek elhelyezésével lehet választani. Delta bekötés során a kapocsléceket párhuzamosan kell egymáshoz képest elhelyezni, míg a csillag bekötésnél egy sorban kell őket elhelyezni.
A tápvezetékek csatlakoztatásánál az eljárás mindkét esetben ugyanaz:
- először a földelő vezetéket rögzítjük a földelési pontra,
- majd a 3 db fázisvezetőt bekötjük az U1, V1, W1 pontokra
- ezután következik a forgatási próba.
- példa:
Villanymotorunk 230/400V (Δ/Y)-ra van tekercselve. A piktogram alapján a 230V-hoz tartozik a delta bekötés, a 400V üzemhez a csillag bekötés. Ha direkt háromfázisról vagy háromfázisú frekvenciaváltóról üzemeltetjük a villanymotort, azaz 3×400V-unk van, akkor csillagba kell bekötni. Ha azonban 3x230V egyfázisú bemenetű frekvenciaváltót használunk, annak a kimenetén 3×230V van, akkor deltába kell kötnünk a villanymotort. (Magyarországon 3x230V tápfeszültség direkt villamos hálózatból csak speciális üzemi rendszerekben áll rendelkezésre)
- példa
Abban az esetben, ha 400/690V (Δ/Y)-ra tekercselt villanymotorunk van, a 400V mellett delta bekötési piktogram látható, a csillagbekötés a 690V-hoz tartozik. Amennyiben háromfázisú frekvenciaváltónk van vagy 3×400V-os direkthálózatra akarjuk bekötni és üzemeltetni ezt a villanymotort, akkor deltába kell kötni.
Miután kész a bekötés, feszültség rákapcsolásával kipróbáljuk a villanymotort. Előfordulhat, hogy a forgásirány nem lesz megfelelő, de ezt könnyen kezelhetjük. Direkt hálózatról üzemeltetés esetén, bármelyik két fázis felcserélésével a forgásirány megfordul. Ha frekvenciaváltó van a rendszerben, paraméterből meg lehet változtatni a forgásirányt, de a motoron vagy a frekvenciaváltó kimenetén a fázisvezetékek felcserélése szintén megoldást nyújt.
Az egyfázisú villanymotorok bekötése és jellemzői
Az egyfázisú villanymotor egyik legnagyobb előnye, hogy 230V-os tekercselésű, a működéshez szükséges 1×230V tápfeszültség normál háztartási körülmények között is rendelkezésre áll.
Azonban fontos szem előtt tartani, hogy ezek a villanymotorok kizárólag háztartási vagy kisüzemi használatra alkalmasak, ipari felhasználásra ritkán.
Mindent egybevetve, az egyfázisú villanymotorok jellemzői:
- a tápfeszültség szinte mindenhol elérhető, a fent említett 1×230V
- az üzemi kondenzátorral ellátott egyfázisú villanymotor indítónyomatéka kisebb, mint az azonos teljesítményű háromfázisú villanymotornak
- nagyobb a vibráció, ezáltal zajosabb lehet a működés
- áramfelvétele miatt általában max. 3kW a legmagasabb teljesítményük
- jobban melegszenek, mint háromfázisú társaik
Néhány szó az egyfázisú motorokhoz kapcsolt kondenzátorokról
Az egyfázisú tekercseléssel ellátott villanymotorok esetében fontos szempont, hogy nem keletkezik forgó mágneses tér, az elektromágneses mező csak pulzálni fog. Ennek okán az egyfázisú villanymotorok bekötése során segédberendezéseket kell igénybe venni. Ehhez kondenzátorokat alkalmaznunk, a feladattól függően 1 vagy 2 darabot.
Az egyfázisú motor álló részén ki van alakítva egy térben eltolt második, úgynevezett segédfázis tekercselés, amely a kondenzátoron keresztül kapja meg a tápfeszültséget. Ennek segítségével egy fázisban eltolt mágneses tér jön létre és a villanymotor tengelye forogni fog.
Amennyiben egyetlen kondenzátor van a motorunkon, az az üzemi kondenzátor. Ez az indítás során és üzemelés közben is működik. Az egy kondenzátorral szerelt motor indító nyomatéka alacsony kb. a névleges nyomaték 40%-a. Emiatt meg kell várni, amíg felpörög és csak utána lehet terhelni.
Az egyfázisú villanymotor – üzemi kondenzátorral – a terhelt indítást nem tolerálja!
Gyakori kérdés az is, hogy az egyfázisú villanymotor bekötése során mikor kell két kondenzátor? Abban az esetben, ha a terhelés nyomaték igénye induláskor magas, akkor indító kondenzátort is alkalmazni kell. Így két kondenzátor is kerül a villanymotorba, párhuzamosan bekötve egymással. Az indító kondenzátor csak addig van áram alatt, amíg a villanymotor felfut, utána egy áramrelé vagy egy centrifugálkapcsoló lekapcsolja. (az indítókondenzátor rákapcsolását pl. háztartási termény darálón elhelyezett plusz nyomógombbal, vagy elektromos fűnyíró kezelőjén elhelyezett kiegészítő gombbal tudjuk elvégezni)
Az egyfázisú villanymotor bekötése során ezeket a lépéseket ajánlott követni, ha üzemi kondenzátorral van felszerelve:
- először a tömszelencén keresztül húzzuk be a vezetékeket a kapocsdobozba,
- ezután kössük be a földelő vezetéket a földelési pontra,
- az U1 sorkapocsra szereljük a fázist vagy a nullát, a másik kapocslécre a másik vezetéket (mindegy, hogy a fázist és a nullát hová kötjük),
- végül jöhet a forgatási próba.
További kérdések merültek fel a villanymotorok bekötése kapcsán? Elérhetőségeinken szívesen válaszolunk mindegyikre.
Kiss László
hajtástechnikai szakértő, a Chemplex Kft. tulajdonosa
