T ÓÈÎfi ŒÓÙ Ô HÏÂÎÙÚÔÎÈÓËÙ ÚˆÓ

Transcript

1 T ÓÈÎfi ŒÓÙ Ô HÏÂÎÙÚÔÎÈÓËÙ ÚˆÓ

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στὸν Τεχνικὸ αὐτὸν Ὁδηγὸ τοῦ Ἐργοστασίου Ἠλεκτροκινητήρων «Βαλιάδης Α.Ε.»: Παρουσιάζουμε τὶς προδιαγραφὲς κατασκευῆς τῶν κινητήρων μας καὶ κυρίως ἀναφερόμαστε στοὺς κινητῆρες τῆς σειρᾶς K, δηλαδὴ σὲ κινητῆρες τριφασικοῦ ρεύματος, βραχυκλωμένου δρομέως, χαμηλῆς τάσεως. Περιγράφουμε ἀναλυτικὰ τὶς κυριώτερες δοκιμὲς γιὰ τοὺς κινητῆρες αὐτούς, δίνοντας καὶ τὴν διαδικασία δοκιμῆς τους. Παρουσιάζουμε τὶς ἐπιπλέον δοκιμὲς γιὰ τοὺς κινητῆρες μέσης τάσεως. Ἀναφέρουμε ὡρισμένα βασικὰ μεγέθη στὴ λειτουργία τῶν ἠλεκτροκινητήρων καὶ τοὺς ὁρισμοὺς αὐτῶν κατὰ τὰ διεθνῆ πρότυπα. Δίδουμε πληροφορίες γιὰ τὴν σωστὴ ἐπιλογὴ τῶν κινητήρων καὶ τὴν μέθοδο ἐκκίνησής τους. Στὴν τρίτη αὐτὴ ἔκδοση τοῦ Τεχνικοῦ Ὁδηγοῦ παρουσιάζουμε καὶ τὴν δοκιμὴ ροπῆς, δηλαδὴ τὴν δοκιμὴ μὲ τὴν ὁποία χαράσσουμε τὴν καμπύλη ροπῆς / στροφῶν. Παρουσιάζουμε τὸ σύστημα δοκιμῶν ἠλεκτροκινητήρων, τὸ ὁποῖο λειτουργεῖ στὸ Ἐργοστάσιό μας. Ἀναφέρουμε τὶς μεθόδους ψύξεως κατὰ IEC 34-6, καὶ τέλος Δίδουμε τὴν κατάταξη τῶν κινητήρων ἀναλόγως τῆς ροπῆς ἐκκινήσεως σύμφωνα μὲ τὰ IEC Ἐλπίζουμε ὅτι μὲ τὴν ἔκδοση αὐτὴ διευκολύνουμε τοὺς συνεργάτες μας στὴν ἐπίλυση προβλημάτων ποὺ σχετίζονται μὲ τὴν προδιαγραφὴ τῶν καταλλήλων ἠλεκτροκινητήρων καὶ τὴν σωστὴ λειτουργία τους. Τὸ πρόγραμμα κατασκευῆς τοῦ Ἐργοστασίου μας περιλαμβάνει, ἐκτὸς ἀπὸ τοὺς τριφασικοὺς ἠλεκτροκινητῆρες βραχυκυκλωμένου δρομέως, καὶ ἠλεκτροκινητῆρες δακτυλιοφόρου δρομέως, μονοφασικοὺς ἠλεκτροκινητῆρες, κινητῆρες μὲ φρένο, κινητῆρες δύο ταχυτήτων, ἀντιεκρηκτικοὺς κινητῆρες, κινητῆρες κοίλου ἄξονος, ἠλεκτρομειωτῆρες, καθὼς καὶ ἀντλητικὰ συγκροτήματα χαμηλῆς καὶ ὑψηλῆς πιέσεως. Ἐπίσης μποροῦμε νὰ κατασκευάσουμε γιὰ τοὺς πελάτες μας κινητῆρες ὑψηλῆς τάσεως καθὼς καὶ κινητῆρες συνεχοῦς ρεύματος, συνεργαζόμενοι μὲ Εὐρωπαϊκὸ ἐργοστάσιο κατασκευῆς. Ἀκόμη διαθέτουμε ρυθμιστὲς στροφῶν (inverters) καθὼς καὶ ὁμαλοὺς ἐκκινητὲς (soft starters) μὲ πλήρη τεχνικὴ ὑποστήριξη καὶ ἀνταλλακτικά. Καὶ τέλος, στὸ Ἐργοστάσιό μας λειτουργεῖ ἐπισκευαστικὴ μονάδα κινητήρων χαμηλῆς καὶ ὑψηλῆς τάσεως, κινητήρων συνεχοῦς ρεύματος κ.ἄ.

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 1. Βασικὰ μεγέθη Ἰσχὺς Ρεῦμα Συντελεστὴς ἰσχύος συνφ Σημασία τοῦ συντελεστοῦ ἰσχύος Συντελεστὴς ἰσχύος σὲ μερικὰ φορτία Βαθμὸς ἀποδόσεως Ἀπώλειες σιδήρου (P fe ) Ἀπώλειες μηχανικὲς (P m+v ) Ἀπώλειες Joule Πρόσθετες ἀπώλειες φορτίου (P s ) Βαθμὸς ἀποδόσεως σὲ μερικὰ φορτία Ταχύτητα συγχρονισμοῦ Ὀλίσθηση Ροπὴ Ροπὴ ἐκκινήσεως Ἐλαχίστη ροπὴ ἀνατροπῆς Ροπὴ ἐπιταχύνσεως Ἰσοζύγιο ἰσχύος 2. Ὁρισμοὶ Ὀνομαστικὴ λειτουργία Ὀνομαστικὴ τιμὴ Ὀνομαστικὴ ἰσχὺς Φορτίο Ἐν κενῶ λειτουργία Στάση (ἀπενεργοποίηση) Λειτουργία Εἶδος λειτουργίας Θερμικὴ ἰσορροπία Συντελεστὴς διαρκείας λειτουργίας Ροπὴ μὲ ἀκινητοποιημένο δρομέα Ρεῦμα μὲ ἀκινητοποιημένο δρομέα Ἐλάχιστη ροπὴ ἐκκινήσεως (pull-up torque)

4 Μεγίστη ροπὴ ἢ ροπὴ ἀνατροπῆς (breakdown torque) Ψυκτικὸ μέσο Συντελεστὴς ἀδρανείας (FI) 3. Εἴδη λειτουργίας 4. Συνθῆκες λειτουργίας Ὑψόμετρο Θερμοκρασία περιβάλλοντος Ἠλεκτρικὲς συνθῆκες (τροφοδοσία ἀπὸ τό δίκτυο) Μεταβολὲς τῆς τάσεως κατὰ τὴν λειτουργία 5. Βαθμὸς προστασίας Συμβολισμὸς Χαρακτηριστικοὶ ἀριθμοὶ Συμπληρωματικὰ γράμματα Ὀπὲς διαφυγῆς συμπυκνωμάτων Ἐξωτερικοὶ ἀνεμιστῆρες 6. Μέθοδοι ψύξεως Συμβολισμοὶ Διάταξη κυκλώματος ψύξεως Μέθοδος κυκλοφορίας Ψυκτικὸ μέσον 7. Κλάσεις μονώσεων Ἐπιτρεπόμενα ὅρια αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας 8. Ἕδραση ἠλεκτροκινητήρων 9. Ἀνοχὲς 10. Ἐπιλογὴ κινητῆρος Κυκλικὴ κίνηση Κατακόρυφη κίνηση Γραμμικὴ κίνηση

5 Ἀντλίες Ἀνεμιστῆρες Ροπὴ φορτίου Ροπὴ ἀδρανείας 11. Κατάταξη κινητήρων αναλόγως τῆς ροπῆς ἐκκινήσεως Κατηγορία N Κατηγορία NY Κατηγορία H Κατηγορία YH Ἐλάχιστες τιμὲς ροπῆς κινητήρων κατηγορίας N Μεγίστη τιμὴ φαινομένης ἰσχύος ἐκκινήσεως Ροπὴ ἀδρανείας φορτίου Ἐλάχιστες τιμὲς ροπῆς κινητήρων κατηγορίας H 12. Μέθοδοι ἐκκινήσεως τριφασικῶν κινητήρων 13. Χρόνος ἐκκινήσεως Ἀπώλειες θερμότητος κατὰ τὴν ἐκκίνηση 14. Δοκιμὲς ἠλεκτροκινητῆρος Δοκιμὴ ἐν κενῶ Σχετικὸ ρεῦμα ἐν κενῶ Δοκιμὴ βραχυκυκλώσεως Προσδιορισμὸς τοῦ ρεύματος ἐκκινήσεως Προσδιορισμὸς τοῦ βαθμοῦ ἀποδόσεως Προσδιορισμὸς τοῦ βαθμοῦ ἀποδόσεως μὲ δοκιμὴ σὲ χαμηλὴ τάση Δοκιμὴ ροπῆς ἐκκινήσεως Δοκιμὴ ροπῆς Σύστημα δοκιμῶν ἠλεκτροκινητήρων Ἠλεκτρικὸς πίνακας ἐκκινήσεως καὶ δοκιμῶν ἠλεκτροκινητήρων Μηχανὴ συνεχοῦς ρεύματος Ἠλεκτρικὸς πίνακας μηχανῆς συνεχοῦς ρεύματος Τριφασικὸς ἀναλυτὴς ἐνεργείας Ἠλεκτρονικὸς ὑπολογιστὴς Τράπεζα προσδέσεως τοῦ ἠλεκτροκινητῆρος

6 Δοκιμὴ μονώσεων Μέτρηση τῆς ὠμικῆς ἀντιστάσεως Δοκιμὴ ἐπιβραδύνσεως Δοκιμὴ ὑπερταχύνσεως Δοκιμὴ ταλαντώσεων Διηλεκτρικὴ δοκιμὴ Διαδικασία τῆς μετρήσεως Δοκιμὴ αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας Μέτρηση στάθμης θορύβου 15. Δοκιμὲς ἠλεκτροκινητήρων μέσης τάσεως Μέτρηση δείκτου πολώσεως Μέτρηση διηλεκτρικῶν ἀπωλειῶν (εφδ) Ἡ ἔννοια τῆς εφδ

7 1. ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ 1.1: Ἰσχὺς Στοὺς ἠλεκτροκινητῆρες ἐννοοῦμε τὴν μηχανικὴ ἰσχύ, τὴν ἀποδιδομένη στὸν ἄξονα. Μονάδα μετρήσεως εἶναι τὰ Watt (W). Στὴν Ἑλλάδα συνηθίζεται ὡς μονάδα μετρήσεως ὁ ἵππος (HP). 1.2: Ρεῦμα Ἡ ἀπορροφουμένη ἔνταση τοῦ ρεύματος ἀπὸ ἕναν τριφασικὸ κινητήρα ἰσοῦται μὲ ὅπου I : P m : U : n : cosφ : I = P m 3 U n cosϕ ἀπορροφουμένη ἔνταση ρεύματος σὲ A ἀποδιδομένη ἰσχὺς στὸν ἄξονα σὲ Watt τάση σὲ V βαθμὸς ἀποδόσεως συντελεστὴς ἰσχύος Ἡ ἔνταση τοῦ ρεύματος μεταβάλλεται σημαντικὰ ἀπὸ τὴν ἐκκίνηση ἕως τὴν ταχύτητα συγχρονισμοῦ. Κατὰ τὴν ἐκκίνηση ἡ τιμὴ τῆς ἐντάσεως εἶναι σημαντικὰ αὐξημένη ἐν σχέσει μὲ τὴν ὀνομαστικὴ ἔνταση τοῦ κινητῆρος. Τὸ ρεῦμα ἐκκινήσεως κυμαίνεται, ἀναλόγως τοῦ μεγέθους τοῦ κινητῆρος καὶ τῆς κατασκευῆς τοῦ δρομέως, ἀπὸ 4 ἕως 7 φορές τοῦ ὀνομαστικοῦ (Σχῆμα 1.2.1). Σχῆμα Ἡ τυπικὴ καμπύλη ρεύματος /στροφῶν γιὰ ἐν κενῶ ἐκκίνηση κατὰ τρίγωνο καὶ κατ ἀστέρα, γιὰ κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέως. Ρεῦμα Ταχύτητα

8 1.3: Συντελεστὴς ἰσχύος cosφ Ὅταν ἐναλλασσόμενο ἡμιτονοειδὲς ρεῦμα διέρχεται ἀπὸ ἕνα κύκλωμα, ἡ τάση καὶ ἡ ἔνταση μεταβάλλονται καὶ οἱ δύο κατὰ τὸν ἴδιο ἡμιτονοειδὴ τρόπο. Ἑκάστη ἐξ αὐτῶν λαμβάνει, κατὰ τὴν διάρκεια μιᾶς περιόδου, τὴν μεγίστη καὶ τὴν ἐλαχίστη τιμὴ της: ἡ τάση μεταβάλλεται ἀπὸ +V ἕως -V (Volt) και ἡ ἔνταση ἀπὸ +I ἕως -I (Ampere). Ἀλλὰ γενικῶς, ἡ μεγίστη τάση +V δὲν δημιουργεῖται τὴν ἴδια χρονικὴ στιγμὴ μὲ τὴν μεγίστη ἔνταση +I. Τὸ ἴδιο συμβαίνει καὶ μὲ τὶς ἐλάχιστες τιμές. Ἡ τάση μεταβάλλεται κατὰ τὴν σχέση: ἐνῶ ἡ ἔνταση κατὰ τὴν σχέση: v = V sin ωt i = I sin( ω t + φ) Ἡ γωνία φ καλεῖται γωνία φασικῆς ἀποκλίσεως. Γενικῶς ἔχουμε τρεῖς περιπτώσεις: Σχῆμα Ὅταν ἡ μεγίστη (καὶ ἡ ἐλαχίστη) τιμὴ τῆς τάσεως συμπίπτει χρονικὰ μὲ τὴν μεγίστη (καὶ τὴν ἐλαχίστη) τιμὴ τῆς ἐντάσεως, ὁπότε φ = 0 (Σχῆμα 1.3.1). Στὴν πράξη τέτοιο κύκλωμα συναντᾶμε σπάνια. Σχῆμα Ὅταν τὸ διάνυσμα τῆς ἐντάσεως προηγῆται χρονικὰ τοῦ διανύσματος τῆς τάσεως (Σχῆμα 1.3.2). Τὸ κύκλωμα αὐτὸ καλεῖται χωρητικό. Ἡ ὀνομασία προκύπτει ἀπὸ τὴν χαρακτηριστικὴ ἰδιότητα τῶν πυκνωτῶν.

9 Σχῆμα Ὅταν τὸ διάνυσμα τῆς ἐντάσεως ἔπεται χρονικὰ τοῦ διανύσματος τῆς τάσεως (Σχῆμα 1.3.3). Τὸ κύκλωμα αὐτὸ καλεῖται ἐπαγωγικό. Τὸ κύκλωμα τοῦ στάτη τῶν ἀσυγχρόνων ἐπαγωγικῶν κινητήρων εἶναι ἐπαγωγικό. Ἡ ἀπόκλιση ἐκφράζεται συνήθως ἀπὸ τὸ συνημίτονο τῆς γωνίας φ (cosφ), τὸ ὁποῖο καὶ καλεῖται συντελεστὴς ἰσχύος. Σημασία τοῦ συντελεστοῦ ἰσχύος: Ἀναλύοντας τὸ ἄνυσμα τῆς ἐντάσεως σὲ δύο γεωμετρικὲς συνιστῶσες ἔχουμε τὰ μεγέθη I a και I r. Τὸ ἄνυσμα I a εἶναι ἐπὶ τοῦ ἄξονος τῶν τάσεων, ἐνῶ το I r ἔχει ἀπόκλιση 90. Ἔτσι τὸ I a εἶναι ἡ μόνη ἔνταση ποὺ μετατρέπεται σὲ μηχανικὴ ἐνέργεια ἀπὸ τὸν κινητήρα. Γι αὐτὸ καὶ καλεῖται ἐνεργὸς ἔνταση καὶ ἡ ἰσχὺς ποὺ προκαλεῖ ἐνεργὸς ἰσχύς. Σχῆμα Στὸ τριφασικὸ ρεῦμα, αὐτὴ ἡ ἰσχὺς ἰσοῦται μὲ καὶ ἐπειδὴ (βλ. Σχῆμα 1.3.4) προκύπτει P a P a = U Ia I a = I cosφ = U I 3 3 cosϕ Ἡ συνιστῶσα I r τῆς ἐντάσεως καλεῖται ἄεργος ἔνταση καὶ προκαλεῖ μία ἰσχὺ ἡ ὁποία χρησιμεύει γιὰ τὴν μαγνήτιση, ἀλλὰ δὲν συμμετέχει στὴν μετατροπὴ σὲ μηχανικὴ ἰσχύ. Τὸ ἀποτέλεσμα τῆς I r καλεῖται ἄεργος ἰσχὺς (ἢ ἰσχύς μαγνητίσεως). Στὸ τριφασικὸ ρεῦμα, αὐτὴ ἡ ἰσχὺς ἰσοῦται μὲ P r = U I 3 sinϕ

10 Ἀλλὰ ἀπὸ τὸ δίκτυο, ὁ κινητήρας ἀπορροφᾶ στὴν πραγματικότητα μία ἔνταση I ἡ ὁποία πολλαπλασιαζομένη ἐπὶ τὴν τάση μᾶς δίνει μία ἰσχύ τὴν ὁποία ὀνομάζουμε φαινομένη ἰσχύ. Ἐκφράζεται σὲ VOLTAMPERE (VA) ἢ σὲ KILOVOLTAMPERE (KVA). Στὸ τριφασικὸ ρεῦμα, αὐτὴ ἡ ἰσχὺς ἰσοῦται μὲ P = U I 3 Κατὰ τὸν σχεδιασμὸ καὶ τὴν μελέτη τῶν κινητήρων, ἐπιδιώκουμε νὰ πλησιάζη, ὅσο τὸ δυνατὸν περισσότερο, ἡ ἐνεργὸς ἰσχὺς τὴν φαινομένη, δηλαδὴ τὸ cosφ νὰ πλησιάζη στὴν μονάδα, ἤτοι ἡ γωνία φασικῆς ἀποκλίσεως νὰ εἶναι πολὺ μικρή. Μποροῦμε νὰ βελτιώσουμε τὸν συντελεστὴ ἰσχύος μιᾶς ἐγκαταστάσεως χρησιμοποιώντας πυκνωτές. Τοῦτο ἐπιτυγχάνεται ἐξ αἰτίας τῆς ἰδιότητος τῶν πυκνωτῶν νὰ προκαλοῦν ἀντίθετη γωνία ἀπὸ αὐτὴν τῆς ἐπαγωγικῆς φασικῆς ἀποκλίσεως καὶ ἔτσι νὰ μειώνουν ἢ νὰ μηδενίζουν τὴν γωνία ἐπαγωγικῆς ἀποκλίσεως τῶν κινητήρων. Ἡ τιμὴ τοῦ συντελεστῆ ἰσχύος συνφ ἑνὸς κινητῆρος μεταβάλλεται συναρτήσει τοῦ φορτίου. Γενικῶς, αὐξανομένου τοῦ φορτίου αὐξάνεται καὶ τὸ cosφ. Στὸν Πίνακα δίδουμε τὶς τιμὲς τοῦ cosφ στὰ μερικὰ φορτία. Οἱ τιμὲς αὐτὲς εἶναι ἐνδεικτικές. Πίνακας 1.3.1: Συντελεστὴς ἰσχύος σὲ μερικὰ φορτία 1/2Φ 3/4Φ 4/4Φ 5/4Φ 1/2Φ 3/4Φ 4/4Φ 5/4Φ 0,83 0,88 0,90 0,90 0,65 0,75 0,80 0,81 0,80 0,86 0,89 0,89 0,63 0,74 0,79 0,80 0,78 0,85 0,88 0,88 0,61 0,72 0,78 0,80 0,76 0,84 0,87 0,87 0,59 0,71 0,77 0,79 0,75 0,83 0,86 0,86 0,58 0,70 0,76 0,78 0,73 0,81 0,85 0,86 0,56 0,69 0,75 0,78 0,71 0,80 0,84 0,85 0,55 0,68 0,74 0,77 0,69 0,79 0,83 0,84 0,54 0,67 0,73 0,77 0,67 0,77 0,82 0,83 0,52 0,63 0,72 0,76 0,66 0,76 0,81 0,82 0,50 0,62 0,71 0,76 1.4: Βαθμὸς Ἀποδόσεως Ὁ βαθμὸς ἀποδόσεως ἑνὸς κινητῆρος δίδεται ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου P n = P n = βαθμὸς ἀποδόσεως ἐκπεφρασμένος ἐπὶ τοῖς ἑκατὸν m a

11 P m = ἀποδιδομένη ἰσχὺς στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος P a = ἀπορροφουμένη ἀπὸ τὸ δίκτυο ἰσχὺς, δηλ. ἐνεργὸς ἰσχὺς Ἐπειδὴ δὲ ἔχουμε P a n = = U I 3 cosϕ P m 3 U I cosϕ Ἡ διαφορὰ P a - P m ἀντιπροσωπεύει τὶς ἀπώλειες τοῦ κινητῆρος. Ἔχουμε δὲ τὶς ἑξῆς ἀπώλειες: Ἀπώλειες σιδήρου (P fe ): Ὀφείλονται στὰ φαινόμενα μαγνητικῆς ὑστερήσεως καὶ στὰ ρεύματα Foucault τὰ ὁποῖα δημιουργοῦνται στὰ μαγνητικὰ κυκλώματα τοῦ στάτη καὶ τοῦ δρομέως. Ἀπώλειες μηχανικές (P m+ ν ): Ὀφείλονται στὶς τριβὲς στὰ ἕδρανα καὶ στὴν ἀναγκαία ἰσχὺ ποὺ καταναλίσκεται γιὰ τὸν ἀερισμὸ τοῦ κινητῆρος. Οἱ ἀπώλειες σιδήρου καὶ οἱ μηχανικὲς ἀπώλειες καλοῦνται καὶ σταθερὲς ἀπώλειες ἐπειδὴ εἶναι ἀνεξάρτητες ἀπὸ τὸ φορτίο. Ἀπώλειες Joule: Καλοῦνται ἔτσι οἱ ἀπώλειες ποὺ δημιουργοῦνται ἀπὸ τὸ φαινόμενο joule στοὺς ἠλεκτρικοὺς ἀγωγοὺς τοῦ κινητῆρος: τύλιγμα τοῦ στάτη (P J(st) ), κλωβὸς τοῦ δρομέως ἢ τύλιγμα τοῦ δρομέως στοὺς δακτυλιοφόρους κινητῆρες (P J(rot) ). Λέγονται λοιπὸν ἀπώλειες χαλκοῦ καὶ ἰσοῦνται μὲ ὅπου R = ὠμικὴ ἀντίσταση I = ἔνταση ρεύματος 2 R I Οἱ ἀπώλειες Joule τοῦ στάτη εἶναι εὔκολο νὰ ὑπολογιστοῦν: ἀρκεῖ νὰ μετρήσουμε τὴν ὠμικὴ ἀντίσταση κάθε μιᾶς φάσεως, σὲ μιὰ δεδομένη θερμοκρασία, καθὼς καὶ τὴν ἔνταση τοῦ ρεύματος. Οἱ ἀπώλειες Joule τοῦ δρομέως ὑπολογίζονται, σύμφωνα μὲ τὰ IEC 34-2, ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου PJ ( rot) = Pem s P J(rot) : ἀπώλειες Joule τοῦ δρομέως.

12 P em : ἰσχὺς ποὺ μεταφέρεται στὸν δρομέα, δηλ. ἡ ἀπορροφούμενη ἀπὸ τὸ δίκτυο ἰσχὺς μειωμένη κατὰ τὶς ἀπώλειες τοῦ στάτη. s : ὀλίσθηση Ἡ σχέση αὐτὴ εἶναι βασικὴ στὴν λειτουργία τῶν ἀσύγχρονων ἐπαγωγικῶν κινητήρων. Πρόσθετες ἀπώλειες φορτίου (P s ) Οἱ ἀπώλειες αὐτές δημιουργοῦνται ὅταν ὁ κινητήρας ἐργάζεται ὑπὸ φορτίο, καὶ ἀναλύονται σὲ ἀπώλειες σιδήρου καὶ ἀπώλειες ἀπὸ ρεύματα Foucault. Οἱ πρόσθετες ἀπώλειες φορτίου ὑπολογίζονται, βάσει τῶν IEC , σὲ 0,5% τῆς ἀπορροφουμένης ἰσχύος. Ὁ βαθμὸς ἀποδόσεως ἑνὸς δεδομένου κινητῆρος δὲν εἶναι σταθερός. Ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὸ φορτίο. Γενικῶς, καταβάλλεται προσπάθεια ὥστε ὁ μέγιστος βαθμὸς ἀποδόσεως νὰ ἀπαντᾶται μεταξὺ τῶν 3/4 καὶ 4/4 τοῦ φορτίου. Στὸν Πίνακα δίδουμε τὶς τιμὲς τοῦ βαθμοῦ ἀποδόσεως σὲ μερικὰ φορτία. Οἱ τιμὲς εἶναι ἐνδεικτικές. Πίνακας 1.4.1: Βαθμὸς ἀποδόσεως σὲ μερικὰ φορτία 1/2Φ 3/4Φ 4/4Φ 5/4Φ 1/2Φ 3/4Φ 4/4Φ 5/4Φ 93, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,5 78, , ,

13 1.5: Ταχύτητα συγχρονισμοῦ Ἡ ταχύτητα συγχρονισμοῦ ἑνὸς κινητῆρος εἶναι ἡ ταχύτητα τοῦ περιστρεφομένου μαγνητικοῦ πεδίου καὶ μετρεῖται σὲ ἀριθμὸ στροφῶν ἀνὰ πρῶτο λεπτὸ (rpm). Ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὴν συχνότητα τοῦ ρεύματος καὶ ἀπὸ τὸν ἀριθμὸ τῶν ζευγῶν πόλων κάθε φάσεως στὸ τύλιγμα τοῦ στάτη. Ἐκφράζεται ἀπὸ τὴν σχέση 60 f n s = p ὅπου n s = f = p = ταχύτητα συγχρονισμοῦ σὲ rpm συχνότης τοῦ ρεύματος σὲ Hertz (Hz) δηλ. σὲ περιόδους ἀνὰ sec ἀριθμὸς ζευγῶν πόλων Ἀπὸ τὴν σχέση αὐτὴ παρατηροῦμε ὅτι οἱ στροφὲς ἑνὸς κινητῆρος δὲν ἐξαρτῶνται ἀπὸ τὴν τάση τοῦ δικτύου οὔτε ἀπὸ τὸν ἀριθμὸ τῶν φάσεων (μονοφασικοὶ ἢ τριφασικοὶ κινητῆρες). Ἐπιλύοντας τὴν ἀνωτέρω ἐξίσωση γιὰ 50 Hz καὶ 60 Hz ἔχουμε (Πίνακας 1.5.1): Πίνακας 1.5.1: Ταχύτητα συγχρονισμοῦ Ἀριθμὸς πόλων Στροφὲς ἀνὰ λεπτὸ διὰ 50Hz Στροφὲς ἀνὰ λεπτὸ διὰ 60Hz Ὁ κινητήρας ἀποκτᾶ τὴν ταχύτητα συγχρονισμοῦ ὅταν δὲν ἀποδίδη ἰσχύ. Πρακτικῶς μποροῦμε νὰ θεωρήσουμε ὅτι οἱ στροφὲς τοῦ κινητῆρος ἐν κενῶ εἶναι οἱ στροφὲς συγχρονισμοῦ διότι ἡ ἀποδιδόμενη ἰσχὺς καλύπτει μόνον τὶς ἀπώλειες ἐν κενῶ. Ἐπίσης ἡ σύγχρονη γωνιακὴ ταχύτητα τοῦ κινητῆρος ἐκφράζεται ἀπὸ τὴν σχέση Ω s 2πf = p

14 ὅπου Ω s = f = p = σύγχρονη γωνιακὴ ταχύτητα σε rad/sec συχνότης τοῦ ρεύματος σὲ Hertz (Hz) ἀριθμὸς ζευγῶν πόλων 1.6: Ὀλίσθηση Ὅταν ἕνας ἀσύγχρονος κινητήρας ἀποδίδη μία ἰσχὺ οἱ στροφὲς του εἶναι μικρότερες ἀπὸ τὶς στροφὲς τοῦ συγχρονισμοῦ. Ἐὰν n c εἶναι ἡ ταχύτητα ὑπὸ φορτίον, καλοῦμε ὀλίσθηση s τὸν λόγο n s = s n n s c ἐκπεφρασμένο ἐπὶ τοῖς ἑκατὸν, καὶ συνεπῶς οἱ στροφὲς τοῦ κινητῆρος σὲ ἕνα φορτίο εἶναι n c = n ( 1 s) s Ἡ ὀλίσθηση ἑνὸς κινητῆρος δὲν εἶναι σταθερή. Ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὸ φορτίο καὶ αὐξάνεται μὲ αὐτό. Ἐπίσης ἡ ὀλίσθηση δὲν εἶναι ἡ ἴδια σὲ ὅλους τοὺς κινητῆρες. Σὲ κινητῆρες μεγάλης ἰσχύος εἶναι μικρή, ἐνῶ σὲ κινητῆρες μικρῆς ἱπποδυνάμεως εἶναι μεγάλη. Πρακτικῶς, στὸ πλῆρες φορτίο, ἡ ὀλίσθηση κυμαίνεται, ἀναλόγως τῆς ἰσχύος, ἀπὸ 0,3% ἔως 10% : Ροπή Ἡ ροπὴ ἡ ἀποδιδομένη στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος ἰσοῦται μὲ M = 9,55 P n c = 9,55 n s P ( 1 s) ὅπου M : P : n s : n c : s : ροπὴ σὲ Nm ἀποδιδομένη ἰσχὺς σὲ W στροφὲς συγχρονισμοῦ σὲ rpm στροφὲς ὑπὸ φορτίο σὲ rpm ὀλίσθηση

15 Ἐπίσης ἡ ροπὴ ἐκφράζεται ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου Ω s : Ω c : P M = Ω c = Ω σύγχρονη γωνιακὴ ταχύτητα σὲ rad/sec γωνιακὴ ταχύτητα ὑπὸ φορτίο σὲ rad/sec s P ( 1 s) καὶ ἐπειδὴ ἔχουμε Ω s 2πf = p P p M = 2πf ( 1 s) ὅπου p = f = ἀριθμὸς ζευγῶν πόλων συχνότητα τοῦ ρεύματος σὲ Hertz (Hz) 1.7.2: Ροπὴ ἐκκινήσεως Ἐλαχίστη ροπὴ Ροπὴ ἀνατροπῆς Ἡ ροπὴ ἑνὸς κινητῆρος ὑπὸ σταθερὴ τάση, μεταβάλλεται σημαντικὰ ἀπὸ τὴν ἐκκίνηση ἕως τὴν ταχύτητα συγχρονισμοῦ. Στὸ Σχῆμα φαίνεται ἡ τυπικὴ καμπύλη ροπῆς / στροφῶν ἑνὸς ἀσύγχρονου ἐπαγωγικοῦ κινητῆρος βραχυκυκλωμένου δρομέως. Σχῆμα 1.7.2: Ἡ καμπύλη αὐτὴ εἶναι σημαντικὴ γιὰ τὴν λειτουργία τῶν κινητήρων. Κατὰ τὴν στιγμὴ τῆς ἐκκινήσεως, ὅταν οἱ στροφές εἶναι πρακτικῶς μηδέν, ἡ ροπὴ τοῦ κινητῆρος ἔχει τὴν τιμὴ Ma καὶ ἡ ροπὴ αὐτὴ καλεῖται ροπὴ ἐκκινήσεως (breakaway torque). Αὐξανομένων τῶν στροφῶν, ἡ ροπὴ μειοῦται ἕως τὴν τιμὴ Ms καὶ ἡ ροπὴ αὐτὴ καλεῖται ἐλαχίστη ροπὴ (pull-up torque). Ἐν συνεχεία οἱ στροφὲς αὐξάνονται καὶ ἡ τιμὴ τῆς ροπῆς αὐξάνεται ἕως τὴν τιμὴ Mk καὶ ἡ τιμὴ αὐτὴ καλεῖται μεγίστη ροπὴ ἢ ροπὴ ἀνατροπῆς (breakdown torque). Τέλος ἀπὸ τὸ σημείο αὐτὸ ἡ ροπὴ μειοῦται καὶ γίνεται μηδὲν στὶς στροφὲς συγχρονισμοῦ. Τὸ ὅριο μηχανικῆς ὑπερφορτίσεως ἑνὸς κινητῆρος καθορίζεται ἀπὸ τὴν ροπὴ ἀνατροπῆς του. Σύμφωνα μὲ τὰ IEC οἱ ἐπαγωγικοί κινητῆρες πρέπει νὰ μποροῦν νὰ ἀποδίδουν

16 ροπὴ ἕως 1,6 φορές τῆς ὀνομαστικῆς ροπῆς τους, ὑπὸ ὀνομαστικὴ τάση καὶ συχνότητα, καὶ ἐπὶ χρονικὸ διάστημα 15 sec χωρὶς φρενάρισμα ἢ ἀπότομη πτώση τῶν στροφῶν. Ἡ ἐπιτρεπομένη τιμὴ τῆς ἐλαχίστης ροπῆς τῶν τριφασικῶν ἐπαγωγικῶν κινητήρων καθορίζεται σύμφωνα μέ τὰ IEC Γιὰ κινητῆρες ὀνομαστικῆς ἰσχύος < 100kW: 0,5 τῆς ὀνομαστικῆς ροπῆς καὶ ὄχι μικρότερη τοῦ 50% τῆς ροπῆς ἐκκινήσεως. Γιὰ κινητῆρες ὀνομαστικῆς ἰσχύος 100kW: 0,3 τῆς ὀνομαστικῆς ροπῆς καὶ ὄχι μικρότερη τοῦ 50% τῆς ροπῆς ἐκκινήσεως. Γιὰ μονοφασικοὺς κινητῆρες: 0,3 τῆς ὀνομαστικῆς ροπῆς (IEC ) : Ροπὴ ἐπιταχύνσεως Στὸ Σχῆμα φαίνεται καὶ ἡ καμπύλη ροπῆς / στροφῶν τοῦ φορτίου (M L ). Λαμβανομένων ὑπ ὄψιν καὶ τῶν ἀνοχῶν (βλ. κεφ. 9. Ἀνοχὲς), ἡ ροπὴ ἐκκινήσεως τοῦ κινητῆρος πρέπει νὰ εἶναι σημαντικὰ μεγαλύτερη τῆς ἀπαιτουμένης ροπῆς ἐκκινήσεως τοῦ φορτίου. Ἡ ροπὴ τοῦ κινητῆρος πρέπει νὰ παραμένη σημαντικὰ ἀνώτερη τῆς ροπῆς τοῦ φορτίου καθ ὅλην τὴν διάρκεια ἐπιταχύνσεως τοῦ κινητῆρος μέχρι τὶς στροφὲς λειτουργίας. Οἱ στροφὲς λειτουργίας ὁρίζονται ἀπὸ τὸ σημεῖο ἐκεῖνο, ὅπου ἡ καμπύλη ροπῆς τοῦ φορτίου τέμνει τὴν καμπύλη ροπῆς τοῦ κινητῆρος. Τὸ σημεῖο αὐτὸ εἶναι τὸ σημείο λειτουργίας τοῦ συστήματος. Ἡ διαφορὰ τῶν τιμών τῶν ροπῶν σὲ κάθε σημεῖο τῆς καμπύλης ὀνομάζεται ροπὴ ἐπιταχύνσεως (M b ). 1.8: Ἰσοζύγιο ἰσχύος Ἔστω: Ἀπορροφουμένη ἰσχύς Ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν στάτη Ἀπώλειες στάτου Ὁλικὴ ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν δρομέα Ὠμικὲς ἀπώλειες δρομέως (ἀπώλειες joule) Ὁλικὴ ροπὴ δρομέως Ὠφέλιμος ροπὴ δρομέως Στροφὲς συγχρονισμοῦ Στροφὲς ὑπὸ φορτίον = ἰσχὺς εἰσόδου εἰς τὸν στάτη = P a = P em = tot P st = P tot = P J(rot) = M tot = M ωφ = n s = n c Ἡ ἀπορροφουμένη ἐκ τοῦ δικτύου ὑπὸ τοῦ στάτου ἰσχύς, μειουμένη κατὰ τὶς ἀπώλειες ἐντὸς αὐτοῦ, μεταφέρεται στὸν δρομέα.

17 Ἔχουμε λοιπόν ἤτοι ἰσχὺς εἰσόδου ἰσχὺς ἐξόδου ἀπώλειες = + εἰς τὸν στάτη ἀπὸ τὸν στάτη στάτου P = P + totp a Ἡ ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν στάτη μεταφέρεται ἐξ ὁλοκλήρου ἐπαγωγικὰ στὸ κύκλωμα τοῦ δρομέως. Προφανῶς ἔχουμε: em st ίσχὺς εἰσόδου εἰς τὸν δρομέα = ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν στάτη = Pem Ἐπίσης ὁλικὴ ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν δρομέα = ίσχὺς εἰσόδου στὸν δρομέα άπώλειες Joule δρομέα ἤτοι P tot = P em P J (rot) Αὐτὴ ἡ ὁλικὴ ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν δρομέα μετατρέπεται σὲ μηχανικὴ ἐνέργεια καὶ δημιουργεῖ τὴν ὁλικὴ ροπὴ δρομέα. Ἀπὸ αὐτὴν τὴν ὁλικὴ ροπή, μέρος καταναλίσκεται γιὰ τὸν ἀερισμὸ καὶ τὶς τριβὲς καὶ τὸ ὑπόλοιπον ἀποτελεῖ τὴν ὠφέλιμο ροπὴ τὴν ἀποδιδομένη στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος. Ἔχουμε λοιπόν M tot Ptot = 2πn c Ἐὰν δὲν ὑπάρχουν ὠμικὲς ἀπώλειες στὸν δρομέα, τότε ἡ ἰσχὺς ἐξόδου ἀπὸ τὸν δρομέα ἰσοῦται μὲ τὴν ἰσχὺ εἰσόδου καὶ ὁ δρομέας στρέφεται μὲ τὴν σύγχρονη ταχύτητα. Ἔχουμε λοιπὸν M Ἀπὸ τὶς δύο αὐτὲς ἐξισώσεις ἔχουμε tot ΙσχύςΕισόδουΣτονΔρομέα = 2 π n s Ίσχὺς ἐξόδου = M tot 2 π n c Ίσχὺς εἰσόδου = M tot 2 π n s = P em

18 Ἡ διαφορὰ τῶν δὺο αὐτῶν ἰσχύων ἰσοῦται μὲ τὶς ὠμικὲς ἀπώλειες τοῦ δρομέως, ἤτοι P = M 2 π ( n n ) J ( rot) tot s c Ἀπὸ τὶς δύο τελευταῖες ἐξισώσεις προκύπτει καὶ Ἔχουμε ἐπίσης ἤτοι P J ( rot) P em M = tot 2 π n c ( n n ) PJ ( rot) = Pem s s c ns n = n s c = s = ίσχὺς εἰσόδου άπώλειες ὁλικὴ ἰσχὺς ἐξόδου = Pem (s Pem) χαλκοῦ ἀπὸ τὸν δρομέα = Pem (1 s) δρομέα P tot = P em ( 1 s) Ἀπὸ τὶς δύο αὐτὲς ἐξισώσεις προκύπτει P P tot J ( rot) s = 1 s

19 2. ΟΡΙΣΜΟΙ Παραθέτουμε κατωτέρω τοὺς ὁρισμούς, κατὰ IEC 34-1, ὡρισμένων βασικῶν ἐννοιῶν καὶ μεγεθῶν Ὀνομαστικὴ λειτουργία Ἡ λειτουργία κατὰ τὴν ὁποία τὸ σύνολο τῶν ἠλεκτρικῶν καὶ μηχανικῶν παραμέτρων τῆς μηχανῆς (ἀπὸ ἀπόψεως ἀριθμητικῶν τιμῶν καὶ χρόνου ἐφαρμογῆς), ταυτίζονται ἀπολύτως μὲ τὰ στοιχεῖα ποὺ προσδιορίζονται καὶ ἐγγυῶνται ἀπὸ τὸν κατασκευαστὴ καὶ φαίνονται στὴν πινακίδα τῶν στοιχείων τῆς μηχανῆς Ὀνομαστικὴ τιμὴ Ἡ ἀριθμητικὴ τιμὴ ἑνὸς μεγέθους ποὺ περιλαμβάνεται στὴν ὀνομαστικὴ λειτουργία Ὀνομαστικὴ ἰσχύς Ἡ ἀριθμητικὴ τιμὴ τῆς ἰσχύος ποὺ περιλαμβάνεται στὴν ὀνομαστικὴ λειτουργία. Στοὺς ἠλεκτροκινητῆρες ἐννοοῦμε τὴν μηχανικὴ ἰσχύ, τὴν ἀποδιδόμενη στόν ἄξονα. Μονάδα μετρήσεως εἶναι τὰ Watts (W). Στὴν Ἐλλάδα συνηθίζεται ὡς μονάδα μετρήσεως ὁ ἵππος (HP) Φορτίο Τὸ σύνολο τῶν ἀριθμητικῶν τιμῶν τῶν ἠλεκτρικῶν καὶ μηχανικῶν μεγεθῶν, ποὺ ἀπαρτίζουν τὴν ἀπαίτηση ἀπὸ ἕναν κινητήρα σὲ μία δεδομένη στιγμή Ἐν κενῶ λειτουργία Ἡ λειτουργία τῆς μηχανῆς ὑπὸ ὀνομαστικὲς τιμὲς ὅλων τῶν παραμέτρων (τάση, συχνότητα κλπ.) ἀλλὰ χωρίς καμμία ἀπαίτηση παροχῆς ἰσχύος Στάση (ἀπενεργοποίηση) Ἡ πλήρης ἀπουσία κινήσεως καὶ κάθε ἠλεκτρικῆς ἢ μηχανικῆς τροφοδοσίας Λειτουργία Ὁ τρόπος φορτίσεως ἑνὸς κινητῆρος, περιλαμβανομένης τῆς ἐν κενῶ λειτουργίας, τῶν στάσεων, καθὼς καὶ τῆς χρονικῆς του περιγραφῆς (διάρκεια καὶ χρονικὴ διαδοχή).

20 2.8. Εἶδος λειτουργίας Ἡ συνεχὴς λειτουργία ἢ ἡ περιοδικὴ μικρῆς διαρκείας λειτουργία, μὲ σταθερὰ φορτία κατὰ ἕνα προκαθωρισμένο χρονικό διάστημα Θερμικὴ ἰσορροπία Ἡ κατάσταση στὴν ὁποία ἡ αὔξηση τῆς θερμοκρασίας στὰ διάφορα μέρη τῆς μηχανῆς δὲν μεταβάλλεται πέραν τῶν 28 C σὲ χρονικὸ διάστημα μιᾶς ὥρας Συντελεστὴς διαρκείας λειτουργίας Ὁ λόγος τοῦ χρόνου λειτουργίας ὑπὸ φορτίον (συμπεριλαμβανομένου τοῦ χρόνου ἐκκινήσεως καὶ τοῦ χρόνου ἠλεκτρικῆς πεδήσεως) πρὸς τὸν χρόνο ἑνὸς κύκλου, ἐκπεφρασμένος ἐπὶ τοῖς ἑκατὸν Ροπὴ μὲ ἀκινητοποιημένο δρομέα Ἡ ἐλαχίστη ροπὴ ποὺ ἀναπτύσσει ὁ κινητήρας, τροφοδοτούμενος μὲ ὀνομαστικὴ τάση καὶ συχνότητα, ἐνῶ ὁ δρομέας εἶναι ἀκινητοποιημένος Ρεῦμα μὲ ἀκινητοποιημένο δρομέα Ἡ ἔνταση τοῦ ρεύματος ποὺ ἀπορροφᾶ ὁ κινητήρας, τροφοδοτούμενος μὲ ὀνομαστικὴ τάση καὶ συχνότητα, ἐνῶ ὁ δρομέας εἶναι ἀκινητοποιημένος Ἐλαχίστη ροπὴ (pull-up torque) Ἡ ἐλαχίστη τιμὴ τῆς ροπῆς ποὺ ἀναπτύσσει ὁ κινητήρας (τροφοδοτούμενος μὲ ὀνομαστικὴ τάση καὶ συχνότητα) μεταξὺ τῆς μηδενικῆς ταχύτητος καὶ τῆς ταχύτητος ποὺ ἀντιστοιχεῖ στὴν ἐλαχίστη ροπή Μεγίστη ροπὴ ἢ ροπὴ ἀνατροπῆς (breakdown torque) Ἡ μεγίστη ροπὴ λειτουργίας τὴν ὁποία δύναται νὰ ἀποδώση ὁ κινητήρας, ὑπὸ ὀνομαστικὴ τάση καὶ συχνότητα, ἐν θερμῶ, χωρὶς ἀπότομη βύθιση τῆς ταχύτητός του Ψυκτικὸ μέσο Τὸ μέσον (ἀέριο ἢ ὑγρὸ) μὲ τὸ ὁποῖο μεταφέρεται ἡ θερμότητα.

21 2.16. Συντελεστής ἀδρανείας (FI) Καλεῖται ὁ λόγος ὅπου FI = A + B A A : B : ροπὴ ἀδρανείας τοῦ κινητῆρος ροπὴ ἀδρανείας τοῦ φορτίου (ἀναγομένη στὶς στροφὲς τοῦ κινητῆρος)

22 3. ΕΙΔΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Γιὰ νὰ ἀνταποκριθῆ ὁ κινητήρας στὶς ἀπαιτήσεις τοῦ χρήστη καὶ νὰ ἐργάζεται ὁμαλά, εἶναι πολὺ σημαντικὴ ἡ σωστὴ προδιαγραφὴ τοῦ εἴδους τῆς λειτουργίας του. Ἀναφέρουμε τὰ τυποποιημένα εἴδη λειτουργίας (κατὰ IEC 34-1), ποὺ καλύπτουν τὶς περισσότερες περιπτώσεις. Ἡ ἐμπειρία, οἱ γνώσεις καὶ ἡ σωστὴ ἐκτίμηση θὰ βοηθήσουν νὰ περιγράψουμε ὅσο εἶναι δυνατὸν πιὸ σωστὰ τὴν λειτουργία ἑνὸς κινητῆρος καὶ νὰ τὴν κατατάξουμε σὲ μιὰ ἀπὸ τὶς παρακάτω: Φορτίο 3.1: Συνεχής λειτουργία (S1) Ὁ κινητήρας ἐργάζεται ὑπὸ σταθερὸ φορτίο, ἐπὶ ἀρκετὸ χρονικό διάστημα, ὥστε νὰ ἐπέλθη ἡ θερμικὴ ἰσορροπία. (Σχῆμα 3.1.1) Ἠλεκτρικὲς ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος

23 3.2: Λειτουργία μικρῆς διάρκειας (S2) Ὁ κινητήρας ἐργάζεται ἐπὶ μικρὸ χρονικὸ διάστημα, τόσο ὥστε δὲν ἀποκαθίσταται ἡ θερμικὴ ἰσορροπία, καὶ ἡ διακοπὴ λειτουργίας εἶναι τόσο μεγάλη, ὥστε ἡ θερμοκρασία του ἐπανέρχεται στὴν θερμοκρασία περιβάλλοντος. Τυποποιημένοι χρόνοι γιὰ τὴν διάρκεια λειτουργίας: 10 min, 30 min, 60 min καὶ 90 min. Ἠλεκτρικὲς Φορτίο ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax (Σχῆμα 3.2.1) Χρόνος Διάρκεια ἐνὸς κύκλου 3.3: Διακοπτόμενη περιοδικὴ λειτουργία (S3) Ὁ κινητήρας ἐκτελεῖ ἴδιους κύκλους φορτίσεων (ὑπὸ σταθερὸ φορτίο) στάσεων, τέτοιας χρονικῆς διάρκειας, ὥστε δὲν φθάνει ἡ θερμοκρασία του τὴν μεγίστη ἐπιτρεπομένη καὶ τὸ ρεῦμα ἐκκινήσεως δὲν ἐπιδρᾶ στὴν θερμοκρασία. Τυποποιημένες τιμὲς γιὰ τὸν συντελεστὴ διαρκείας λειτουργίας: 15%, 25%, 40%, 60%. (Σχῆμα 3.3.1) Ἠλεκτρικὲς Φορτίο ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος

24 Διάρκεια ἐνὸς κύκλου 3.4: Διακοπτομένη περιοδικὴ λειτουργία μὲ ἐπίπτωση τῶν ἐκκινήσεων (S4) Ὁ κινητήρας ἐκτελεῖ ἴδιους κύκλους φορτίσεων (ὑπὸ σταθερὸ φορτίο) στάσεων, καὶ τὸ ρεῦμα ἐκκινήσεως ἐπιδρᾶ ἐπὶ τῆς τελικῆς θερμοκρασίας. Τυποποιημένες τιμές γιὰ τὸν συντελεστὴ διαρκείας λειτουργίας: 15%, 25%, 40%, 60%. (Σχῆμα 3.4.1) Ἠλεκτρικὲς Φορτίο ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος Διάρκεια ἐνὸς κύκλου Φορτίο 3.5: Διακοπτομένη περιοδικὴ λειτουργία μὲ ἐπίπτωση τῶν ἐκκινήσεων καὶ ἠλεκτρικὴ πέδηση (S5) Λειτουργία ὅμοια μὲ τὴν S4 ἀλλὰ καὶ μὲ ἠλεκτρικὴ πέδηση. (Σχῆμα 3.5.1) Ἠλεκτρικὲς ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος

25 Διάρκεια ἐνὸς κύκλου Φορτίο 3.6: Συνεχὴς λειτουργία περιοδικῶν φορτίσεων (S6) Ὁ κινητήρας λειτουργεῖ συνεχῶς ἐκτελώντας κύκλους μὲ σταθερὸ φορτίο καὶ ἐν κενῶ. Δὲν ὑπάρχει περίοδος στάσεως. Τυποποιημένες τιμές γιὰ τὸν συντελεστὴ διαρκείας λειτουργίας: 15%, 25%, 40%, 60%. (Σχῆμα 3.6.1) Ἠλεκτρικὲς ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος Διάρκεια ἐνὸς κύκλου Φορτίο 3.7: Συνεχὴς λειτουργία περιοδικῶν ἠλεκτρικῶν πεδήσεων (S7) Ὁ κινητήρας λειτουργεῖ συνεχῶς ἐκτελώντας κύκλους μὲ σταθερὸ φορτίο καὶ ἠλεκτρικὴ πέδηση. Δὲν ὑπάρχει περίοδος στάσεως. Συντελεστὴς διαρκείας λειτουργίας 1. (Σχῆμα 3.7.1) Ἠλεκτρικὲς ἀπώλειες Θερμοκρασία θmax Χρόνος

26 Διάρκεια ἐνὸς κύκλου 3.8: Συνεχής λειτουργία περιοδικῶν ἀλλαγῶν στροφῶν καὶ φορτίου (S8) Ὁ κινητήρας λειτουργεῖ συνεχῶς ἐκτελώντας ἴδιους κύκλους, καθένας ἀπὸ τοὺς οποίους ἀποτελεῖται ἀπὸ μία περίοδο μὲ σταθερὸ φορτίο καὶ μία ὡρισμένη ταχύτητα περιστροφῆς, ἀκολουθουμένη ἀπὸ μία ἢ περισσότερες περιόδους λειτουργίας σὲ διαφορετικὰ σταθερὰ φορτία καὶ διαφορετικές ταχύτητες περιστροφῆς. Δὲν ὑπάρχει περίοδος στάσεως. Ἠλεκτρικὲς Ταχύτητα Θερμοκρασία ἀπώλειες Φορτίο θmax (Σχῆμα 3.8.1) Χρόνος Στὰ εἴδη λειτουργίας S3, S4 καὶ S6 ἡ τυποποιημένη περίοδος (χρονικὴ διάρκεια τοῦ κύκλου λειτουργίας) εἶναι 10 min. Στὰ εἴδη λειτουργίας S4, S5, S7 καὶ S8 πρέπει νὰ δίδεται καὶ ὁ συντελεστὴς ἀδρανείας (FI). Οἱ συμβολισμοὶ τῶν διαφόρων εἰδῶν λειτουργίας, κατὰ IEC, δίδονται κατωτέρω μὲ διάφορα παραδείγματα: S1 S2 60 min S3 25% S4 25%, 10 ἐκκιν. ἀνὰ ὥρα, FI = 2 S5 25%, 30 ἐκκιν. ἀνὰ ὥρα, FI = 4 S6 40% S7 30 περίοδοι ἀνὰ ὥρα, FI = 5 S8 24 kw, 740 rpm, 40%, FI = 10 καὶ 60 kw, rpm, 60%, FI = 10

27 Ἐὰν στὴν πινακίδα δὲν ἀναγράφεται συμβολισμὸς εἴδους λειτουργίας, τότε ἡ λειτουργία εἶναι S1. Τὰ διάφορα εἴδη λειτουργίας μποροῦμε τελικὰ νὰ τὰ κατατάξουμε στὶς ἑξῆς τρεῖς βασικὲς κατηγορίες: 1. Συνεχὴς μεγίστη λειτουργία κατὰ τὴν ὁποία ὁ κινητήρας ἀποδίδει συνεχῶς τὸ πλῆρες φορτίο. 2. Μικρῆς διαρκείας λειτουργία κατὰ τὴν ὁποία ὁ κινητήρας ἐργάζεται γιὰ μία περιωρισμένη περίοδο, ἐκκινώντας πάντα ἀπὸ τὴν ψυχρὰ κατάσταση. 3. Κυκλικὴ λειτουργία κατὰ τὴν ὁποία ὁ κινητήρας ἐκτελεῖ κύκλους φορτίσεων μὲ ἐκκινήσεις ποὺ ἐπηρεάζουν τὴν τελικὴ του θερμοκρασία.

28 4. ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Οἱ τυποποιημένοι κινητῆρες μποροῦν νὰ ἐργασθοῦν στὶς κατωτέρω συνθῆκες, σύμφωνα μὲ τὰ IEC καὶ 12. Βέβαια, κατόπιν εἰδικῆς παραγγελίας, εἶναι δυνατὴ ἡ κατασκευὴ κινητήρων ποὺ νὰ ἀνταποκρίνωνται σὲ διαφορετικὲς συνθῆκες Ὑψόμετρο Τὸ ὑψόμετρο δὲν πρέπει νὰ ξεπερνᾶ τὰ m ἀπὸ τὴν ἐπιφάνεια τῆς θάλασσας Θερμοκρασία περιβάλλοντος. Ἡ θερμοκρασία περιβάλλοντος καὶ συγκεκριμένα ἡ θερμοκρασία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου πρέπει νὰ εἶναι ἕως 40 C. Ἐὰν ἕνας κινητήρας προορίζεται νὰ ἐργασθῆ σὲ ὑψόμετρο μεγαλύτερο τῶν m πρέπει ἀντίστοιχα ἡ θερμοκρασία περιβάλλοντος νὰ εἶναι μικρότερη τῶν 40 C. Ἀνάλογα μὲ τὴν κλάση μονώσεως τῆς περιελίξεως, τὰ IEC δίνουν τὰ ἑξῆς ἀνώτερα ὅρια τῆς θερμοκρασίας περιβάλλοντος γιὰ λειτουργία σὲ ὑψόμετρα μεγαλύτερα τῶν m: Πίνακας Θερμοκρασίες Ὑψόμετρο περιβάλλοντος ( C) Κλάση μονώσεως A E B F H m m m m Ἠλεκτρικὲς συνθῆκες (τροφοδοσία ἀπὸ τὸ Δίκτυο) Βάσει τῶν IEC , οἱ κινητῆρες εἶναι κατάλληλοι νὰ ἐργασθοῦν σὲ τριφασικὰ δίκτυα 50 Hz ἢ 60 Hz καὶ οἱ τάσεις τροφοδοσίας πρέπει πρακτικῶς νὰ εἶναι ἡμιτονοειδεῖς καὶ νὰ ἀποτελοῦν ἕνα συμμετρικὸ σύστημα. Οἱ προδιαγραφὲς αὐτὲς ἐπεξηγώντας τοὺς δύο αὐτοὺς ὅρους προσδιορίζουν ὅτι:

29 1. Μία τάση, ποὺ ἐφαρμόζεται σὲ ἕνα κινητήρα στὸ ὀνομαστικὸ του φορτίο, θὰ θεωρῆται πρακτικῶς ἡμιτονοειδής, ὅταν ἡ διαφορὰ μεταξὺ τῆς στιγμιαίας τιμῆς της καὶ τῆς στιγμιαίας τιμῆς τῆς κυρίας συνιστώσας της (τῆς βασικῆς ἀρμονικῆς), δὲν ὑπερβαίνη τὸ 5% τοῦ εὔρους τῆς τελευταίας. 2. Ἕνα πολυφασικὸ σύστημα τάσεων θεωρεῖται πρακτικὰ συμμετρικό, ἐὰν ἡ τάση τῆς ἀρνητικῆς συνιστώσας διαφέρη μέχρι 1% ἀπὸ τὴν τάση τῆς κυρίας συνιστώσας, ἐπὶ μεγάλο χρονικὸ διάστημα, (ἢ τὸ πολὺ 1,5% ἐπὶ μικρὸ χρόνο) καὶ ἐὰν ἡ τάση τῆς συνιστώσας τῆς μηδενικῆς ἀκολουθίας δὲν ὑπερβαίνη τὸ 1% τῆς τάσεως τῆς θετικῆς ἀκολουθίας. Σὲ περίπτωση ταυτόχρονης ὑπερβάσεως τῶν ἀνωτέρω ὁρίων στὸ πλῆρες φορτίο, τὰ ἐπιτρεπόμενα ὅρια αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας αὐξάνονται κατὰ 10 C. Μεταβολὲς τῆς τάσεως κατὰ τὴν λειτουργία Σύμφωνα μὲ τὰ IEC ἡ ἐπιτρεπομένη διακύμανση τῆς τάσεως εἶναι 65% τῆς ὀνομαστικῆς. Οἱ κινητῆρες πρέπει νὰ μποροῦν νὰ ἀποδίδουν τὴν πλήρη ἰσχὺ τους σὲ μεταβολὴ τῆς τάσεως ἀπὸ 105% ἕως 95% ἀλλὰ ὑπὸ ὀνομαστικὴ συχνότητα. Σὲ περίπτωση συνεχοῦς λειτουργίας στὰ ἀκρότατα αὐτὰ ὅρια στὸ πλῆρες φορτίο, τὰ ἐπιτρεπόμενα ὅρια αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας αὐξάνονται κατὰ 10 C.

30 5. ΒΑΘΜΟΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Ὁ βαθμὸς προστασίας τῶν περιστροφικῶν ἠλεκτρικῶν μηχανῶν προδιαγράφεται ἀπὸ τὰ IEC 34-5, τὰ ὁποῖα μᾶς ὁρίζουν: 1. Τὴν προστασία τοῦ ἀνθρώπου ἔναντι ἐπαφῆς μὲ μέρη ὑπὸ τάση ἢ κινούμενα μέρη, ἐκτὸς ἀπὸ τὸ ἄκρο τοῦ ἄξονα. 2. Τὴν προστασία τῆς μηχανῆς ἔναντι εἰσχωρήσεως ξένων στερεῶν σωμάτων. 3. Τὴν προστασία τῆς μηχανῆς ἔναντι εἰσχωρήσεως ὕδατος. 4. Τὸν κωδικοποιημένο χαρακτηρισμὸ τῶν διαφόρων βαθμῶν προστασίας, καὶ τέλος 5. Τὶς δοκιμὲς γιὰ τὴν πιστοποίηση τοῦ βαθμοῦ προστασίας. Οἱ προδιαγραφὲς αὐτὲς δὲν ὁρίζουν βαθμοὺς προστασίας ἔναντι μηχανικῶν βλαβῶν τῆς μηχανῆς, ἢ ἔναντι συνθηκῶν ὑγρασίας (ποὺ ἔχει προέλθει π.χ. ἀπὸ συμπύκνωση), ἢ ἔναντι ὀξειδωτικῶν ἀτμῶν, ἢ μούχλας, ἢ ζωυφίων. Ἐπίσης οἱ προδιαγραφὲς αὐτὲς δὲν ἀναφέρονται σὲ προστασία γιὰ τὴν χρήση τῆς μηχανῆς σὲ ἐκρηκτικὴ ἀτμόσφαιρα. Ἐξωτερικὰ περιφράγματα, τὰ ὁποῖα τοποθετοῦνται γιὰ τὴν προστασία τῶν ἀνθρώπων, δὲν λαμβάνονται ὑπ ὄψιν στὸν βαθμὸ προστασίας. Συμβολισμὸς Ὁ κωδικὸς ποὺ χαρακτηρίζει τὸν βαθμὸ προστασίας ἀποτελεῖται ἀπὸ τὰ γράμματα IP συνοδευόμενα ἀπὸ τρεῖς χαρακτηριστικοὺς ἀριθμούς. Ὁ πρῶτος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς συμβολίζει τὴν προστασία τῶν ἀνθρώπων καὶ τὴν προστασία τῆς μηχανῆς ἔναντι εἰσχωρήσεως ξένων στερεών σωμάτων. Ὁ δεύτερος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς συμβολίζει τὴν προστασία τῆς μηχανῆς ἔναντι εἰσχωρήσεως ὕδατος. Ὁ τρίτος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς συμβολίζει τὴν μηχανικὴ προστασία τῆς μηχανῆς. Σχῆμα 5.1: Παράδειγμα κωδικοῦ χαρακτηρισμοῦ Χαρακτηριστικὰ γράμματα 1 ος χαρακτηριστικὸς αριθμὸς 2 ος χαρακτηριστικὸς αριθμὸς 3 ος χαρακτηριστικὸς αριθμὸς

31 Στοὺς κατωτέρω πίνακες ἐπεξηγοῦνται οἱ τρεῖς αὐτοὶ χαρακτηριστικοὶ ἀριθμοί. Πίνακας 5.1: 1 ος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς 0 Χωρὶς προστασία 1 Προστασία ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου ἕως 50 mm 2 Προστασία ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου ἕως 12 mm 3 Προστασία ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου ἕως 2,5 mm 4 Προστασία ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου ἕως 1 mm 5 Προστασία ἔναντι σκόνης Πίνακας 5.2: 2 ος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς 0 Χωρὶς προστασία 1 Προστασία ἔναντι κατακόρυφης πτώσεως ὕδατος σὲ σταγόνες 2 Προστασία ἔναντι κατακόρυφης πτώσεως ὕδατος σὲ σταγόνες μὲ τὸν κινητήρα σὲ ὁποιαδήποτε γωνιακὴ ἀπόκλιση ἕως 15 3 Προστασία ἔναντι ψεκασμοῦ ὕδατος ὑπὸ γωνία ἔως 60 ἀπὸ τὴν κατακόρυφο 4 Προστασία ἔναντι ψεκασμοῦ ὕδατος ἀπὸ ὅλες τὶς κατευθύνσεις 5 Προστασία ἔναντι ἐκτοξεύσεως ὕδατος ἀπὸ ὅλες τὶς κατευθύνσεις 6 Προστασία ἔναντι πτώσεως θαλασσίων κυμάτων ἢ ἰσχυρὰ ἐκτοξευομένων ποσοτήτων ὕδατος 7 Προστασία ἔναντι βυθίσεως / ἐμβαπτίσεως τῆς μηχανῆς ἐντὸς ὕδατος ὑπὸ ὡρισμένη πίεση καὶ γιὰ ὡρισμένο χρόνο 8 Προστασία ἔναντι μονίμου ἐμβαπτίσεως ἐντὸς ὕδατος ὑπὸ συνθῆκες ποὺ προδιαγράφονται ἀπὸ τὸν κατασκευαστή. Ἐννοεῖται ὅτι ἡ μηχανὴ εἶναι ἑρμητικὰ στεγανή. Πάντως σὲ ὁρισμένες περιπτώσεις τὸ νερὸ μπορεῖ νὰ εἰσέλθη, ἀλλὰ κατὰ τρόπον ὥστε νὰ μὴν προκαλέση τὴν καταστροφὴ τῆς μηχανῆς. Πίνακας 5.3: 3 ος χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς 0 Χωρὶς προστασία 1 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 0,225 J (150 gr / 15 cm) 2 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 0,375 J (250 gr / 15 cm)

32 3 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 0,500 J (250 gr / 20 cm) 5 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 2 J (500 gr / 40 cm) 7 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 6 J (1,5 Kgr / 40 cm) 9 Προστασία ἔναντι κρούσεως ἐνέργειας ἕως 20 J (5 Kgr / 40 cm) Οἱ πιὸ συνηθισμένοι βαθμοὶ προστασίας τῶν ἠλεκτροκινητήρων εἶναι οἱ ἑξῆς: Πίνακας 5.4: Συνήθεις βαθμοὶ προστασίας ἠλεκτροκινητήρων 1 IP 23 Ὁ κινητήρας εἶναι ἐσωτερικῶς ἀεριζόμενος. Ἔχει προστασία ἔναντι ἐπαφῶν μὲ τὰ δάχτυλα καὶ ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου μεγαλύτερης ἀπὸ 12mm. Ἔχει προστασία ἔναντι ραντισμοῦ ὕδατος ὑπὸ γωνία μικρότερη ἢ ἴση 608 ἀπὸ τὴν κατακόρυφο. 2 IP 44 Ὁ κινητήρας εἶναι ἐξωτερικῶς ἀεριζόμενος. προστασία ἔναντι ἐπαφῶν μὲ ἐργαλεῖα, σύρματα καὶ παρόμοια ἀντικείμενα καθὼς καὶ ἔναντι στερεῶν σωμάτων διαμέτρου ἀπὸ 1 mm. Ἔχει προστασία ἔναντι ψεκασμοῦ ὕδατος πρὸς ὅλες τίς κατευθύνσεις. 3 IP 54 Ὁ κινητήρας εἶναι ἐξωτερικῶς ἀεριζόμενος. Ἔχει πλήρη προστασία ἔναντι ἐπαφῶν καὶ προστασία ἔναντι σκόνης. Ἔναντι ὕδατος ἔχει τὴν ἴδια προστασία ὅπως ὁ IP IP 55 Ὁ κινητήρας εἶναι ἐξωτερικῶς ἀεριζόμενος. Ἔχει τὴν ἴδια προστασία ὅπως ὁ IP 54, ἔναντι ἐπαφῶν καὶ ξένων σωμάτων. Ἔχει προστασία ἔναντι ἐκτοξεύσεως ὕδατος ἀπὸ ὅλες τὶς κατευθύνσεις. Ὅταν μᾶς ἐνδιαφέρη νὰ ὁρίσουμε τὸν βαθμὸ προστασίας μόνον ὅσον ἀφορᾶ στὴν προστασία ἔναντι ὕδατος ἢ μόνον ἔναντι ἐπαφῶν, ὁπότε ἕνας χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς ἀρκεῖ, ὁ παραλειπόμενος ἀριθμὸς πρέπει νὰ συμπληρωθῆ μὲ τὸ γράμμα X. π.χ. IPX5 ἢ IP2X.

33 Συμπληρωματικὰ γρἀμματα Πρόσθετες πληροφορίες περὶ τῆς προστασίας, πέραν τῶν ἀνωτέρω, ὑποδηλώνονται μὲ συμπληρωματικὸ γράμμα ποὺ ἀκολουθεῖ τὸν δεύτερο χαρακτηριστικὸ ἀριθμό. Σὲ εἰδικὲς ἐφαρμογές, (ὅπως σὲ μηχανὲς μὲ ψύξη ἀνοικτοῦ κυκλώματος ἐγκατεστημένες σὲ καταστρώματα πλοίων μὲ θυρίδες εἰσόδου καὶ ἐξόδου ἀέρος κλειστὲς σὲ περίοδο στάσεως), οἱ χαρακτηριστικοὶ ἀριθμοὶ μπορεῖ νὰ ἀκολουθοῦνται ἀπὸ ἕνα γράμμα τὸ ὁποῖο προσδιορίζει ἐὰν ἡ προστασία ἔναντι βλαβερῶν ἀποτελεσμάτων ἀπὸ εἰσροὴ νεροῦ εἶναι ἐπαρκὴς ἢ ἔχει δοκιμαστῆ. Μὲ τὸ γράμμα S ὑποδηλώνεται ὅτι ἡ δοκιμὴ ἔγινε ἐν στάσει (μηχανὴ ἐκτὸς λειτουργίας) ἐνῶ μὲ τὸ γράμμα M ὑποδηλώνεται ὅτι ἡ δοκιμὴ ἔγινε μὲ τὴν μηχανὴ ἐν λειτουργία. Στὶς περιπτώσεις αὐτὲς ὁ βαθμὸς προστασίας ἀναγράφεται IP55S καὶ IP20M ἀντιστοίχως. Ἡ ἀπουσία τῶν γραμμάτων S καὶ M θὰ ὑποδηλώνη ὅτι ὁ ἀναφερόμενος βαθμὸς προστασίας καλύπτει ὅλες τὶς ὁμαλὲς συνθῆκες λειτουργίας. Γιὰ ἀερόψυκτες μηχανὲς ἀνοικτοῦ τύπου, κατάλληλες γιὰ εἰδικὲς κλιματολογικὲς συνθῆκες καὶ ἐφοδιασμένες μὲ πρόσθετα μέτρα προστασίας, θὰ πρέπη νὰ ἀναγράφεται τὸ γράμμα W. Ὀπὲς διαφυγῆς συμπυκνωμάτων Σὲ ἐξωτερικῶς ἀεριζόμενους κινητῆρες, πολλὲς φορὲς στὸ κάτω μέρος τοῦ κελύφους, ὑπάρχουν δύο ὀπὲς γιὰ τὴν διαφυγὴ τῶν συμπυκνωμάτων τῶν ὑδρατμῶν. Ἀνάλογα μὲ τὸν σχεδιασμὸ τοῦ κινητῆρος οἱ ὀπὲς αὐτὲς προβλέπεται νὰ εἶναι μονίμως ἀνοικτὲς ἢ νὰ εἶναι ἀνοικτές μόνον κατὰ τὴν λειτουργία καὶ νὰ κλείνωνται ὅταν ὁ κινητήρας εἶναι ἐν στάσει. Ὅταν ὁ κινητήρας ἔχη προστασία IP3X ἢ IP4X οἱ ὀπὲς διαφυγῆς πρέπει νὰ ανταποκρίνωνται σὲ προστασία IP2X. Ὅταν ὁ κινητήρας ἔχη προστασία IP5X οἱ ὀπὲς διαφυγῆς πρέπει νὰ ανταποκρίνωνται σὲ προστασία IP4X. Ἐξωτερικοὶ ἀνεμιστῆρες Οἱ ἀνεμιστῆρες, ποὺ βρίσκονται ἐκτὸς τοῦ κελύφους τοῦ ἠλεκτροκινητῆρος, πρέπει νὰ προστατεύωνται ἔναντι ἐπαφῶν, μέσω προφυλακτῆρος μὲ πλέγμα (σίτα). Οἱ ὀπὲς τοῦ πλέγματος πρέπει νὰ μὴν διαπερνῶνται ἀπὸ σώματα διαμέτρου μεγαλύτερης τῶν 50mm γιὰ βαθμὸ προστασίας τοῦ κινητῆρος IP1X. Γιὰ μεγαλύτερο βαθμό προστασίας (IP2X ἕως IP5X) τὸ πλέγμα δὲν πρέπει νὰ διαπερνᾶται ἀπὸ δάκτυλο.

34 6. ΜΕΘΟΔΟΙ ΨΥΞΕΩΣ Οἱ μέθοδοι ψύξεως τῶν περιστροφικῶν ἠλεκτρικῶν μηχανῶν προδιαγράφονται ἀπὸ τὰ IEC34-6 τὰ ὁποῖα μᾶς καθορίζουν: 1. Τὴν διάταξη τοῦ κυκλώματος ψύξεως (πρῶτος χαρακτηριστικὸς ἀριθμός). 2. Τὸ εἶδος τοῦ πρωτεύοντος ψυκτικοῦ μέσου (πρῶτο χαρακτηριστικὸ γράμμα). 3. Τὴ μέθοδο κυκλοφορίας τοῦ πρωτεύοντος ψυκτικοῦ μέσου (δεύτερος χαρακτηριστικὸς ἀριθμός). 4. Τὸ εἶδος τῆς κυκλοφορίας τοῦ δευτερεύοντος ψυκτικοῦ μέσου (δεύτερο χαρακτηριστικὸ γράμμα). 5. Τὴ μέθοδο κυκλοφορίας τοῦ δευτερεύοντος ψυκτικοῦ μέσου (τρίτος χαρακτηριστικὸς ἀριθμός). Συμβολισμὸς Ὁ κωδικὸς ποὺ χαρακτηρίζει τὴν μέθοδο ψύξεως ἀποτελεῖται ἀπὸ τὰ γράμματα IC συνοδευόμενα ἀπὸ τρεῖς χαρακτηριστικοὺς ἀριθμοὺς καὶ δύο ἐπιπλέον γράμματα. Σχῆμα 6.1: Παράδειγμα κωδικοῦ χαρακτηρισμοῦ Χαρακτηριστικὰ γράμματα Διάταξη κυκλώματος ψύξεως Εἶδος πρωτεύοντος ψυκτικοῦ μέσου Μέθοδος κυκλοφορίας πρωτεύοντος ψυκτικοῦ μέσου Εἶδος δευτερεύοντος ψυκτικοῦ μέσου Μέθοδος κυκλοφορίας δευτερεύοντος ψυκτικοῦ μέσου Τὸ γράμμα A, τὸ ὁποῖο δείχνει ὅτι τὸ εἶδος τοῦ ψυκτικοῦ μέσου εἶναι ὁ ἀέρας, μπορεῖ νὰ παραλειφθῆ, καὶ ἔτσι ὁ χαρακτηριστικὸς κωδικὸς παριστάνεται μὲ IC411. Οἱ κινητῆρες τῆς σειρᾶς K, KM καὶ KΔ ἔχουν μέθοδο ψύξεως IC411.

35 Χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς Πίνακας 6.1: Διάταξη τοῦ κυκλώματος ψύξεως Σύντομη περιγραφὴ Ὁρισμὸς Τὸ ψυκτικὸ μέσον εἰσέρχεται καὶ ἐξέρχεται ἀπὸ τὴν μηχανὴ ἐλευθέρως, Ἐλεύθερη κυκλοφορία προέρχεται ἀπὸ τὸ περιβάλλον τῆς μηχανῆς καὶ ἐπιστρέφει σὲ αὐτό. Τὸ ψυκτικὸ μέσον δὲν λαμβάνεται ἀπὸ τὸ περιβάλλον τῆς μηχανῆς, Μηχανἠ μὲ σύστημα ἀναρροφήσεως ὁδηγεῖται ἐντὸς αὐτῆς μέσω τοῦ συστήματος αναρροφήσεως καὶ τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐξέρχεται ἐλευθέρως εἰς τὸ περιβάλλον της. Τὸ ψυκτικὸ μέσον λαμβάνεται ἀπὸ τὸ περιβάλλον τῆς μηχανῆς Μηχανἠ μὲ σύστημα καταθλίψεως τοῦ ἐλευθέρως ἀναρροφούμενο ἀπὸ αὐτήν καὶ ἐξέρχεται μέσω τοῦ ψυκτικοῦ μέσου συστήματος καταθλίψεως εἰς περιβάλλον διαφορετικὸ ἀπὸ αὐτὸ τῆς μηχανῆς. Τὸ ψυκτικὸ μέσον λαμβάνεται ἀπὸ περιβάλλον διαφορετικὸ ἀπὸ αὐτὸ τῆς Μηχανἠ μὲ δύο συστήματα μηχανῆς, ὁδηγεῖται ἐντὸς αὐτῆς μέσω τοῦ συστήματος αναρροφήσεως (ἀναρροφήσεως καὶ καταθλίψεως) καὶ ἐξέρχεται μέσω τοῦ συστήματος καταθλίψεως εἰς περιβάλλον διαφορετικὸ ἀπὸ αὐτὸ τῆς μηχανῆς. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Μηχανὴ ψυχομένη διὰ τῆς ἐπιφανείας μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον, τὸ ὁποῖο της χρησιμοποιώντας τὸ μέσον ποὺ εἶναι αὐτὸ ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ καὶ διατρέχει τὴν ἐπιφάνειά της. Ἠ περιβάλλει αὐτὴν τελευταία μπορεῖ να εἶναι λεία ἢ να διαθέτη πτερύγια. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Ἐνσωματωμένος ἐναλλάκτης μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον ποὺ θερμότητος (χρησιμοποιώντας τὸ περιβάλλει τὴν μηχανὴ, ἐντὸς ἐναλλάκτου θερμότητος τοποθετημένου μέσον ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ) ἐπάνω της, σχηματίζοντας ἑνιαῖο σῶμα με αὐτήν. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Ἐναλλάκτης θερμότητος ἐπὶ τῆς μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον ποὺ μηχανῆς (χρησιμοποιώντας τὸ μέσον περιβάλλει τὴν μηχανὴ, ἐντὸς ἐναλλάκτου θερμότητος ανεξαρτήτου, ἀλλὰ ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ) συναρμολογημένου ἐπὶ τῆς μηχανῆς. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Ἐνσωματωμένος ἐναλλάκτης μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον ποὺ δὲν θερμότητος (μὴ χρησιμοποιώντας τὸ εἶναι αὐτὸ ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ, ἐντὸς ἐναλλάκτου θερμότητος μέσον ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ) τοποθετημένου ἐπάνω της, σχηματίζοντας ἑνιαῖο σῶμα με αὐτήν. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Ἐναλλάκτης θερμότητος ἐπὶ τῆς μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον ποὺ δὲν μηχανῆς (μὴ χρησιμοποιώντας τὸ εἶναι αὐτὸ ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ, ἐντὸς ἐναλλάκτου θερμότητος μέσον ποὺ περιβάλλει τὴν μηχανὴ) ανεξαρτήτου ἀλλὰ συναρμολογημένου ἐπὶ τῆς μηχανῆς. Τὸ πρωτεῦον ψυκτικὸ μέσον κυκλοφορεῖ σὲ κλειστὸ κύκλωμα καὶ Ξεχωριστὸς ἐναλλάκτης θερμότητος μεταφέρει τὴν θερμότητά του στὸ δευτερεῦον ψυκτικὸ μέσον, ἐντὸς (χρησιμοποιώντας ἢ ὄχι τὸ μέσον ποὺ ανεξαρτήτου ἐναλλάκτου θερμότητος ποὺ τοποθετεῖται ξεχωριστὰ ἀπὸ περιβάλλει τὴν μηχανὴ) τὴν μηχανή.

36 Χαρακτηριστικὸς ἀριθμὸς 0 1 Σύντομη περιγραφὴ Ἐλεύθερη μεταγωγὴ Αὐτοκυκλοφορία Πίνακας 6.2: Μέθοδος κυκλοφορίας Ὁρισμὸς Ἠ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου γίνεται μόνο λόγω τῆς διαφορᾶς θερμοκρασίας. Ὁ ἀερισμὸς ποὺ προέρχεται ἀπὸ τὸν δρομέα εἶναι ἀμελητέος. Ἠ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐξαρτᾶται ἀπὸ τὴν ταχύτητα περιστροφῆς τῆς μηχανῆς καὶ πρέρχεται εἴτε μόνον ἀπὸ τὸν δρομέα, εἴτε ἀπὸ διάταξη (ἐξάρτημα) συναρμολογημένη ἐπὶ τοῦ δρομέως. 2, 3, 4 Δὲν ἔχουν ἀκόμη προσδιοριστεῖ Ἀνεξάρτητη διάταξη Ἀνεξάρτητη διάταξη συναρμολογημένη ἐπὶ τῆς μηχανῆς Ξεχωριστὴ καὶ ἀνεξάρτητη διάταξη ἢ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ὑπὸ πίεση Σχετικὴ κυκλοφορία Ἄλλες μέθοδοι Ἡ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐπιτυγχάνεται ἀπὸ ἀνεξάρτητη διάταξη τῆς οποίας ἡ ἰσχὺς δὲν ἐπηρεάζεται ἀπὸ τὴν ταχύτητα περιστροφῆς τῆς μηχανῆς. Ἡ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐπιτυγχάνεται ἀπὸ ἀνεξάρτητη διάταξη συναρμολογημένη ἐπὶ τῆς μηχανῆς, τῆς οποίας ἡ ἰσχὺς δὲν ἐπηρεάζεται ἀπὸ τὴν ταχύτητα περιστροφῆς τῆς μηχανῆς. Ἡ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐπιτυγχάνεται εἴτε ἀπὸ ἀνεξάρτητη διάταξη, ἠλεκτρικὴ ἢ μηχανική, μὴ συναρμολογημένη ἐπὶ τῆς μηχανῆς, εἴτε διὰ πιέσεώς του. Ἡ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου ἐπιτυγχάνεται ἀπὸ σχετικὴ κίνηση μεταξὺ αὐτοῦ καὶ τῆς μηχανῆς ἢ ἀντιστρόφως. Ἡ κυκλοφορία τοῦ ψυκτικοῦ μέσου πραγματοποιεῖται μἐ μεθόδους ἄλλες ἀπὸ τὶς ἀνωτέρω περιγραφόμενες, ποὺ πρέπει νὰ περιγράφωνται αναλυτικῶς. Χαρακτηριστικὸ γράμμα A F H N C W U S Y Πίνακας 6.3: Ψυκτικὸ μέσον Εἶδος ψυκτικοῦ μέσου Ἀέρας Φρέον Ὑδρογόνο Ἄζωτο Διοξείδιο τοῦ ἄνθρακος Ὕδωρ Ἔλαιον Οίοδήποτε ἄλλο ρευστὸ (πρέπει νὰ προσδιορίζεται ἰδιαιτέρως) Το μέσον ψύξεως δὲν ἔχει ἐπιλεγεῖ (χρησιμοποιήθηκε προσωρινὰ)

37 Παραθέτουμε τρεῖς χαρακτηριστικὲς μεθόδους ψύξεως: Σχῆμα 6.2 IC 411 Κινητήρας στεγανός. Κέλυφος με πτερύγια. Ἀνεμιστήρας ἐξωτερικὸς συναρμολογημένος ἐπὶ τοῦ ἄξονος. Εἴσοδος ἀέρα Σχῆμα 6.3 IC 416 Κινητήρας στεγανός. Κέλυφος με πτερύγια. Ἀνεξάρτητος ἀνεμιστήρας συναρμολογημένος ἐπὶ τοῦ κινητῆρος. Σχῆμα 6.4 IC 01 Κινητήρας βαθμοῦ προστασίας IP23. Ἀνεμιστήρας ἐσωτερικὸς. Ἔξοδος ἀέρα Εἴσοδος ἀέρα

38 7. ΚΛΑΣΕΙΣ ΜΟΝΩΣΕΩΝ Ἐπιτρεπόμενα ὅρια αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας Σύμφωνα μὲ τὰ IEC τὰ ἀνώτατα ἐπιτρεπόμενα ὅρια αὐξήσεως τῆς θερμοκρασίας, ἀναλόγως μὲ τὴν κλάση μονώσεως, ἔχουν ὡς ἑξῆς: Πίνακας 7.1 Κλάση Μεγίστη ἐπιτρεπομένη Τελικὴ θερμοκρασία μονώσεως αὔξηση θερμοκρασίας C σὲ περιβάλλον 40 C A E B F H Ἡ μέτρηση τῆς ὑπερυψώσεως τῆς θερμοκρασίας γίνεται μὲ τὴν μέθοδο μετρήσεως τῆς ὠμικῆς ἀντιστάσεως σύμφωνα μὲ τὰ IEC 34-1 πίνακας I (βλ. Κεφ. 14 καὶ 15, Δοκιμὲς). Ἐὰν ἕνας κινητήρας ἐργάζεται μονίμως σὲ περιβάλλον θερμοκρασίας μικρότερης τῶν 30 C, τότε ἡ ἐπιτρεπόμενη ὑπερύψωση τῆς θερμοκρασίας αὐξάνεται κατὰ 10 C (IEC ). Ἐὰν ἕνας κινητήρας ἐργάζεται μονίμως σὲ περιβάλλον θερμοκρασίας μεταξὺ τῶν 30 C καὶ τῶν 40 C, τότε ἡ ἐπιτρεπόμενη ὑπερύψωση τῆς θερμοκρασίας αὐξάνεται κατὰ τὴν διαφορὰ αὐτὴ (IEC ). Ἐὰν ἕνας κινητήρας ἐργάζεται σὲ περιβάλλον θερμοκρασίας μεταξὺ τῶν 40 C καὶ τῶν 60 C, τότε ἡ ἐπιτρεπόμενη ὑπερύψωση τῆς θερμοκρασίας μειοῦται κατὰ τὴν διαφορὰ αὐτὴ (IEC ). Γιὰ θερμοκρασίες περιβάλλοντος ἄνω τῶν 60 C τὰ IEC δὲν προβλέπουν ἀνώτατα ὅρια ὑπερυψώσεως τῆς θερμοκρασίας καὶ αὐτὰ πρέπει νὰ καθορίζωνται μὲ συμφωνία κατασκευαστῆ ἀγοραστῆ (IEC ).

39 8. ΕΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ Οἱ κυριώτερες μορφὲς ἑδράσεως τῶν κινητήρων φαίνονται στὸ Σχῆμα 8.1. Οἱ συμβολισμοὶ εἶναι κατὰ DIN 42950/1964. Σχῆμα 8.1

40 Ἡ ἀντιστοιχία τῶν συμβολισμῶν αὐτῶν μὲ τὰ IEC ἔχει ὡς ἑξῆς (Πίνακας 8.1): DIN IEC IEC DIN IEC IEC Code II Code I Code II Code I B3 IM 1001 IM B3 V3 IM3031 IM V3 V5 IM 1011 IM V5 B14 IM3601 IM B14 V6 IM 1031 IM V6 V18 IM3611 IM V18 B6 IM 1051 IM B6 V19 IM3631 IM V19 B7 IM 1061 IM B7 B10 IM4001 IM B10 B8 IM 1071 IM B8 V10 IM4011 IM V10 B15 IM1201 IM B15 V14 IM4031 IM V14 B3/B5 IM 2001 IM B35 V18 IM4131 IM V18 B3/B14 IM 2101 IM B34 B9 IM9101 IM B9 B17 IM 2202 V8 IM9111 IMV8 B5 IM3001 IMB5 V9 IM9131 IMV9 V1 IM3011 IMV1

41 9. ΑΝΟΧΕΣ Σύμφωνα μὲ τὰ IEC οἱ ἐπιτρεπόμενες ἀνοχὲς στὰ τεχνικὰ χαρακτηριστικὰ τῶν κινητήρων ἔχουν ὡς ἑξῆς: Πίνακας 9.1: Ἐπιτρεπόμενες ἀνοχὲς Μέγεθος Ἀνοχὴ 1 Βαθμὸς ἀποδόσεως α. Γιὰ κινητῆρες ἰσχύος 50 kw β. Γιὰ κινητῆρες ἰσχύος > 50 kw - 15% τοῦ (1 - n) - 10% τοῦ (1 - n) 2 Συντελεστὴς ἰσχύος (συνφ) - (1/6) τοῦ (1 - συνφ) min 0,02 max 0,07 3 Ὀλίσθηση ± 20% 4 Ρεῦμα ἐκκινήσεως + 20% 5 Ροπὴ ἐκκινήσεως - 15% ἕως + 25% 6 Ἐλαχίστη ροπὴ ἐκκινήσεως - 15% 7 Ροπὴ ἀνατροπῆς - 10% 8 Ροπὴ ἀδρανείας ± 10%

42 10. ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΙΝΗΤΗΡΟΣ Ἡ ἰσχύς, ἡ ροπὴ καὶ οἱ στροφὲς τοῦ φορτίου ποὺ ἀπαιτοῦνται ἀπὸ ἕναν κινητήρα ὅταν ἐργάζεται σὲ ὀνομαστικὲς συνθῆκες λειτουργίας πρέπει νὰ εἶναι κατὰ τὸ δυνατὸν ἀκριβῶς προσδιορισμένες. Παραθέτουμε ὡρισμένες μορφὲς λειτουργίας δίδοντας τὶς κύριες σχέσεις προσδιορισμοῦ τῶν μεγεθῶν αὐτῶν Κυκλικὴ Κίνηση Στὴν κυκλικὴ κίνηση ἡ ἀπαιτούμενη ἰσχὺς ὑπολογίζεται ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου P : M : n : M n P = 9, ἰσχὺς σὲ kw ἀπαιτούμενη ροπὴ σὲ Nm στροφὲς τοῦ φορτίου ἀνὰ λεπτὸ (rpm) καὶ ἀντιστοίχως: M 9,55 P 1000 = n Ἐὰν χρησιμοποιοῦμε ἰμάντες μεταδόσεως κινήσεως ἢ μειωτήρα στροφῶν, ἡ ροπὴ πρέπει νὰ ἀναφέρεται στὶς στροφὲς τοῦ κινητῆρος ὅπου M 1 : M 2 : n 1 : n 2 : M = M ροπὴ στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος ροπὴ στὸν ἄξονα τοῦ φορτίου στροφὲς κινητῆρος στροφὲς φορτίου 1 2 n n 2 1

43 10.2 Κατακόρυφη κίνηση Ὅταν σῶμα μάζας m κινῆται κατακόρυφα πρὸς τὰ ἄνω μὲ ταχύτητα v, ἡ ἀπαιτουμένη ἰσχὺς ἰσοῦται μὲ m g v P = 1000 ὅπου P : ἰσχὺς εἰς kw m : μᾶζα εἰς Kg g : ἐπιτάχυνση τῆς βαρύτητος 9,81 m/s 2 v : ταχύτητα σὲ m/s 10.3 Γραμμικὴ κίνηση Στὴ γραμμικὴ κίνηση ἡ ἰσοδύναμη ροπὴ ὑπολογίζεται ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου M : F : v : n : M ροπὴ σὲ Nm δύναμη σὲ N ταχύτητα σὲ m/s στροφὲς ἀνὰ λεπτὸ (rpm) F v = 9, 55 n 10.4 Ἀντλίες Στὶς ἀντλίες ἡ ἀπαιτούμενη ἰσχὺς τοῦ κινητῆρος εἶναι: ὅπου Q H γ P = 270 P : ἰσχὺς σὲ HP Q : παροχὴ σὲ m 3 /h H : μανομετρικὸ ὕψος σὲ m γ : εἰδικὸ βάρος τοῦ ὑγροῦ σὲ Kg/dm 3

44 10.5 Ἀνεμιστῆρες Στοὺς ἀνεμιστῆρες ἡ ἀπαιτούμενη ἰσχὺς εἶναι: ὅπου P : Ἰσχὺς σὲ kw p : Πίεση ἐξόδου σὲ kg/m 2 V : Παροχὴ σὲ m 3 /s V p P = 102 Σημείωση: Σὲ ὅλες τὶς ἀνωτέρω σχέσεις πρέπει τὸ ἀποτέλεσμα νὰ διαιρῆται διὰ τοῦ βαθμοῦ ἀποδόσεως τοῦ ἀντιστοίχου μηχανήματος π.χ. ἡ ἀπαιτούμενη ἰσχὺς διὰ μίαν ἀντλία παροχῆς 10 m 3 /h σὲ μανομετρικὸ ὕψος 50 m καὶ μὲ βαθμὸ ἀποδόσεως τῆς ἀντλίας 61% ὑπολογίζεται σὲ P = = 3HP 270 0, Ροπὴ φορτίου Ἐκτὸς τῆς ἰσχύος ποὺ πρέπει νὰ προσδιορίζουμε, βασικῆς σημασίας εἶναι καὶ ὁ καθορισμὸς τῆς ροπῆς (ἐν σχέσει μὲ τὶς στροφές) κατὰ τὴν ἐκκίνηση τοῦ φορτίου. Γενικὰ μποροῦμε νὰ κατατάξουμε τὰ διάφορα φορτία σὲ τέσσερεις κατηγορίες ἀναφορικὰ μὲ τὴν μεταβολὴ τῆς ροπῆς καὶ τῆς ἰσχύος ἐν σχέσει μὲ τὶς στροφές: 1. Ἡ ροπὴ παραμένει πρακτικὰ σταθερὴ ἡ δὲ ἰσχὺς αὐξάνεται ἀναλόγως τῆς ταχύτητας. Εἶναι οἱ περιπτώσεις ἀνυψωτικῶν μηχανημάτων, παλινδρομικῶν ἀντλιῶν, ἀεροσυμπιεστῶν σταθερῆς πιέσεως, φυσητήρων, μεταφορικῶν ταινιῶν κ.ἄ. 2. Ἡ ροπὴ αὐξάνεται ἀναλόγως τῆς ταχύτητας, ἡ δὲ ἰσχύς ἀναλόγως τοῦ τετραγώνου τοῦ λόγου τῶν στροφῶν. 3. Ἡ ροπὴ αὐξάνεται ἀναλόγως τοῦ τετραγώνου τοῦ λόγου τῆς ταχύτητας ἡ δὲ ἰσχὺς ἀναλόγως τοῦ κύβου τοῦ λόγου τῶν στροφῶν. Εἶναι ἡ περίπτωση τῶν φυγοκεντρικῶν ἀντλιῶν, τῶν ἀνεμιστήρων, κ.ἄ. Ἔτσι π.χ. σὲ ἕναν ἀνεμιστήρα ποὺ περιστρέφεται μὲ 1000 rpm καὶ ἔχει ἕνα κινητήρα 2 HP, ἐὰν θέλουμε νὰ αὐξήσουμε τὶς στροφὲς του (γιὰ νὰ αυξηθῆ ἡ παροχὴ τοῦ ἀέρα) καὶ τοῦ δώσουμε π.χ rpm, ἡ ἀπαιτούμενη ἰσχὺς εἶναι: P = 2 = 4, 4HP

45 4. Ἡ ροπὴ μειώνεται ἀντιστρόφως ἀνάλογα τῆς ταχύτητος ἐνῶ ἡ ἰσχὺς παραμένει σταθερή. Εἶναι ἡ περίπτωση τῶν τυλιχτικῶν μηχανῶν κ.ἄ Ροπὴ ἀδρανείας Ἐπίσης προκειμένου νὰ προσδιοριστοῦν οἱ συνθῆκες ἐκκινήσεως καὶ πεδήσεως τοῦ κινητῆρος, πρέπει νὰ εἶναι γνωστὴ ἡ ροπὴ ἀδρανείας τοῦ φορτίου καὶ τοῦ συνδέσμου (κόπλερ) ἢ τῆς τροχαλίας. Ἐὰν ἔχουμε σύνθετα σώματα ποὺ ἀπαρτίζουν ἕνα ὁλόκληρο στρεπτό, ἡ ροπὴ προσδιορίζεται συνήθως μὲ τὴν μέθοδο τῆς δοκιμῆς ἐπιβραδύνσεως. Σὲ êπλὲς περιπτώσεις ἡ ροπὴ ἀδρανείας προσδιορίζεται ἀπὸ τὸ βάρος G (ἢ μὲ ὑπολογισμὸ μετρώντας τὶς διαστάσεις καὶ γνωρίζοντας τὸ εἰδικὸ βάρος) καὶ ἀπὸ τὴν διάμετρο περιστροφής D. Ἡ διάμετρος περιστροφῆς D, ὑπολογίζεται ἀπὸ τὴν γεωμετρικὴ διάμετρο καὶ εἶναι: Σὲ ἄξονα διαμέτρου d d D = 2 καὶ ἡ ροπὴ ἀδρανείας ὅπου J : ροπὴ ἀδρανείας σὲ kgm 2 d : διάμετρος σὲ m m : μάζα σὲ kg m d J = 8 2 Σὲ κυκλικὸ δακτύλιο ἐξωτερικῆς διαμέτρου d1 καὶ ἐσωτερικῆς d2 D = καὶ ἡ ροπὴ ἀδρανείας ὅπου J : ροπὴ ἀδρανείας σὲ kgm 2 d 1, d 2 : διάμετροι σὲ m m : μάζα σὲ kg 2 2 d 1 + d d 1 + d J = m Ὅπως καὶ στὴν περίπτωση τῆς ροπῆς, ἔτσι καὶ ἡ ροπὴ ἀδρανείας ἀνάγεται στὶς στροφὲς τοῦ κινητῆρος. Ἔχουμε λοιπὸν

46 ὅπου J φκ : J φ : n φ : n κ : J = J ϕκ ροπὴ ἀδρανείας φορτίου ἀνηγμένη στὶς στροφὲς τοῦ κινητῆρος ροπὴ ἀδρανείας φορτίου στροφὲς φορτίου στροφὲς κινητῆρος ϕ n n 2 ϕ 2 κ Συνεπῶς ἡ συνολικὴ ροπὴ ἀδρανείας, ἡ ἀναγόμενη στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος εἶναι ὅπου J m : ροπὴ ἀδρανείας κινητῆρος Σ J = J m + J φκ Τέλος σὲ περίπτωση κινουμένων μαζῶν κατὰ εὐθύγραμμη κίνηση, ἡ ἰσοδύναμη ροπὴ ἀδρανείας ἀναγόμενη στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος προκύπτει ἀπὸ τὴν σχέση ὅπου J : m : v : n : ( 60 v) m J = 39,48 n ροπὴ ἀδρανείας φορτίου ἀναγόμενη στὸν ἄξονα τοῦ κινητῆρος σὲ kgm 2 μᾶζα σὲ kg ταχύτητα σὲ m/s στροφὲς τοῦ κινητῆρος rpm 2 2

47 11. ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΟΓΩΣ ΤΗΣ ΡΟΠΗΣ ΕΚΚΙΝΗΣΕΩΣ Συμφώνως πρὸς τὰ IEC οἱ τριφασικοὶ κινητῆρες βραχυλυκλωμένου δρομέως μιᾶς ταχύτητος, συνεχοῦς λειτουργίας S1, χαμηλῆς τάσεως (ἕως 690 V), ἀπὸ πλευρᾶς ροπῆς ἐκκινήσεως, κατατάσσονται εἰς τὶς ἑξῆς κατηγορίας: 1. Κατηγορία N: Εἰς αὐτὴν ἀνήκουν οἱ τυποποιημένοι διπολικοί, τετραπολικοί, ἑξαπολικοὶ καὶ ὀκταπολικοὶ κινητῆρες ἰσχύος ἀπὸ 0,4 ἕως 630 kw, 50 Hz ἢ 60 Hz, σχεδιασμένοι δι ἀπ εὐθείας ἐκκίνησιν. 2. Κατηγορία NY: Εἶναι ὅμοιοι μὲ τοὺς ἀνωτέρω κινητῆρες τῆς κατηγορίας N, ἀλλὰ εἶναι σχεδιασμένοι διὰ ἐκκίνηση ἀστέρος τριγώνου. Κατὰ τὴν ἐκκίνησιν κατὰ ἀστέρα, οἱ ἐλάχιστες τιμές διὰ τὴν ροπὴν ἐκκινήσεως καὶ τὴν ἐλαχίστη ροπὴ πρέπει νὰ ἀντιστοιχοῦν στὸ 25% τῶν τιμῶν τοῦ πίνακος Κατηγορία H: Κινητῆρες τετραπολικοί, ἑξαπολικοί, ὀκταπολικοί, ὑψηλῆς ροπῆς, σχεδιασμένοι διὰ ἀπ εὐθείας ἐκκίνησιν, ἰσχύος ἀπὸ 0,4 ἕως 160 kw, 60 Hz. 4. Κατηγορία HY: Εἶναι ὅμοιοι μὲ τοὺς ἀνωτέρω κινητῆρες τῆς H, ἀλλὰ εἶναι σχεδιασμένοι διὰ ἐκκίνηση ἀστέρος τριγώνου. Κατὰ τὴν ἐκκίνησιν κατὰ ἀστέρα, οἱ ἐλάχιστες τιμὲς διὰ τὴν ροπὴν ἐκκινήσεως καὶ τὴν ἐλαχίστη ροπὴ πρέπει νὰ ἀντιστοιχοῦν στὸ 25% τῶν τιμῶν τοῦ πίνακος Οἱ κατηγορίες αὐτές δὲν εἶναι ὑποχρεωτικὲς διὰ τοὺς κατασκευαστὰς ἠλεκτροκινητήρων καὶ ἡ ἐπιλογὴ μιᾶς ἐξ αὐτῶν εἶναι θέμα συμφωνίας τοῦ κατασκευαστοῦ μὲ τόν πελάτη. Διὰ εἰδικὲς κατασκευὲς πιθανὸν νὰ χρειάζεται κινητήρας μὲ διαφορετικὲς προδιαγραφές. Οἱ τιμὲς τῆς ροπῆς καὶ τῆς φαινομένης ἰσχύος ποὺ δίδονται στοὺς κατωτέρω πίνακες εἶναι τα προδιαγραφόμενα ὅρια ἀπὸ τὸ IEC καὶ εἶναι ἄνευ ἀνοχῶν. Ἀντιθέτως οἱ τιμὲς ποὺ ἐμφανίζονται στοὺς καταλόγους τῶν διαφόρων ἐργοστασίων ἀκολουθοῦν τὶς ἀνοχὲς τῶν IEC 34-1 ὅπως ἐμφανίζονται στὸ Κεφάλαιο 9. Ανοχές. Τὰ IEC προσδιορίζουν τίς ἐλάχιστες ἐπιτρεπόμενες τιμὲς τῆς ροπῆς ἐκκινήσεως διὰ τοὺς κινητῆρες τῶν ἀνωτέρω κατηγοριῶν καὶ συγκεκριμένα τῶν τιμῶν: M α : ροπὴ ἐκκινήσεως M s : ἐλαχίστη ροπὴ M k : ροπὴ ἀνατροπῆς