Coraz więcej maszyn przemysłowych pracuje z falownikiem. Regulacja prędkości, miękki rozruch, oszczędność energii – korzyści są realne i dobrze znane. Problem pojawia się wtedy, gdy do falownika podłączany jest standardowy silnik elektryczny, który nie był do tego przystosowany.
Przekładnia ślimakowa to jedno z najczęściej stosowanych rozwiązań w napędach przemysłowych — i jedno z najczęściej źle dobieranych. W ciągu ponad 20 lat doradzania klientom…
W STM Polska regularnie spotykamy się z sytuacją, gdzie silnik i falownik zostały dobrane osobno, bez wzajemnej weryfikacji. Efektem jest przedwczesne zużycie izolacji, uszkodzenie łożysk lub przegrzewanie przy niskich prędkościach. Ten artykuł wyjaśnia czym różni się silnik do pracy z falownikiem od standardowego oraz jak prawidłowo dobrać cały zestaw.
Przekładnia ślimakowa to mechanizm przenoszenia napędu, w którym ruch obrotowy jest przekazywany między dwoma elementami ustawionymi prostopadle do siebie: ślimakiem (wałem z gwintem spiralnym) i kołem ślimakowym (kołem zębatym z odpowiednim uzębieniem). Ślimak napędza koło, co pozwala uzyskać duże przełożenie w bardzo kompaktowej obudowie.
Zasada działania jest prosta: silnik elektryczny obraca ślimak, ślimak zazębia się z kołem ślimakowym i wprawia je w ruch — ale znacznie wolniejszy. Dzięki temu na wale wyjściowym uzyskujemy niższą prędkość i wyższy moment obrotowy niż na wejściu.
Czytaj więcej: Jeśli szukasz ogólnych informacji o doborze silnika elektrycznego, zacznij od naszego przewodnika: Silnik elektryczny przemysłowy – jak dobrać właściwy do swojej maszyny
Falownik zmienia sposób zasilania silnika w sposób, który ma konkretne konsekwencje dla jego budowy i eksploatacji. Poniższa tabela pokazuje najważniejsze różnice między rozruchem bezpośrednim z sieci a pracą z falownikiem.
|
Parametr
|
Rozruch bezpośredni z sieci
|
Praca z falownikiem
|
|---|---|---|
Z doświadczenia STM Polska: Klienci często pytają czy mogą podłączyć posiadany silnik do nowo kupionego falownika. Odpowiedź zależy od roku produkcji silnika, klasy izolacji i mocy. Silniki produkowane po 2010 roku w klasie izolacji F zazwyczaj tolerują zasilanie falownikowe przy mocach do 7,5 kW. Powyżej tej mocy zawsze weryfikujemy specyfikację przed potwierdzeniem kompatybilności.
Falownik wytwarza napięcia impulsowe o stromych zboczach (du/dt), które mogą przekraczać wytrzymałość standardowej izolacji uzwojeń. Silnik do pracy z falownikiem wymaga izolacji klasy F lub H oraz wzmocnionej izolacji zwojowej odpornej na te impulsy. W katalogach szukaj oznaczenia inverter duty lub VSD ready.
⚠️ Uwaga: Podłączenie silnika z izolacją klasy B lub E do falownika przy długich kablach zasilających (powyżej 50 m) grozi przebiciem izolacji w ciągu kilku miesięcy pracy. Długość kabla wzmacnia efekt napięć impulsowych.
Standardowy silnik chłodzi się wentylatorem przymocowanym do wału. Przy prędkościach poniżej 30–40% wartości nominalnej wentylator nie zapewnia wystarczającego przepływu powietrza. Silnik się przegrzewa, nawet jeśli obciążenie mechaniczne jest niskie.
Rozwiązania są dwa: silnik z niezależnym wentylatorem wymuszonym (oznaczenie IC416 lub IC06) albo ograniczenie zakresu regulacji prędkości do wartości powyżej 30% wartości znamionowej.
Z doświadczenia STM Polska: Przy aplikacjach wymagających pracy przy bardzo niskich prędkościach, takich jak mieszalniki czy podajniki ślimakowe, zawsze rekomendujemy silnik z wentylatorem wymuszonym. Koszt wentylatora to kilkaset złotych. Koszt wymiany spalonego silnika to wielokrotność tej kwoty.
Falownik może indukować napięcia na wale silnika, które rozładowują się przez łożyska w postaci mikrowyładowań elektrycznych. Każde wyładowanie niszczy fragment powierzchni łożyska. Po kilku miesiącach łożysko zaczyna głośno pracować i ostatecznie ulega awarii.
Problem pojawia się przede wszystkim w silnikach powyżej 15 kW. Rozwiązania to łożyska izolowane od strony napędu, uziemienie wału przez szczotkę węglową lub filtry du/dt po stronie falownika.
Skorzystaj z naszego darmowego doradztwa i zamów swoją przekładnie już dziś!
Moc silnika dobiera się do maksymalnego obciążenia w całym zakresie prędkości, nie tylko do obciążenia nominalnego. Przy pracy z falownikiem należy też uwzględnić czy silnik będzie pracował poniżej 30% prędkości znamionowej i jak długo.
Przekładnie ślimakowe to najczęściej stosowany typ przekładni w aplikacjach lekkich oraz średnio wymagających, gdzie kluczowe jest przenoszenie dużych momentów obrotowych przy stosunkowo małych prędkościach wyjściowych. Ich kompaktowa budowa, cicha praca i zdolność do samoblokowania sprawiają, że doskonale odnajdują się w bardzo różnych środowiskach przemysłowych.
Czytaj więcej: Szczegółowy sposób obliczania mocy i momentu znajdziesz w artykule o doborze motoreduktora, gdzie opisujemy tę metodologię krok po kroku: Jak dobrać motoreduktor krok po kroku – obliczenia i przykłady
Falownik dobiera się do mocy silnika z pewnym zapasem. Kluczowe parametry to prąd znamionowy falownika, który powinien być równy lub wyższy niż prąd znamionowy silnika, napięcie zasilania sieci oraz funkcje sterowania potrzebne w aplikacji (sterowanie skalarne U/f lub wektorowe).
Przy obciążeniach o zmiennym momencie, takich jak pompy i wentylatory, wystarczy sterowanie skalarne. Przy wymaganiach dokładnej regulacji momentu lub prędkości, takich jak nawijarki czy prasy, potrzebne jest sterowanie wektorowe.
Długość kabla zasilającego wpływa na amplitudę napięć impulsowych docierających do silnika. Przy kablach powyżej 50 metrów konieczne jest zastosowanie filtra du/dt lub dławika wyjściowego po stronie falownika. Pominięcie tego elementu skraca żywotność izolacji silnika.
Z doświadczenia STM Polska: Klienci, którzy kupują u nas falownik i silnik jednocześnie, zawsze otrzymują potwierdzenie kompatybilności zestawu wraz z zaleceniami dotyczącymi okablowania. To standard, który wynika z naszego doświadczenia serwisowego. Błędnie dobrane zestawy generują zgłoszenia serwisowe już po kilku miesiącach pracy.
Falownik to inwestycja, która powinna się zwrócić. Nie w każdej aplikacji tak się dzieje.
W praktyce oznacza to dla użytkownika dłuższą żywotność, niższy poziom hałasu i większą elastyczność przy integracji z maszyną. W naszej ofercie znajdziesz kilka serii, które różnią się głównie pod względem konstrukcyjno-montażowym — wybór między nimi to przede wszystkim decyzja zależna od konkretnej aplikacji, a nie od zasadniczych różnic jakościowych.
Silnik elektryczny pracujący z falownikiem wymaga weryfikacji trzech elementów: izolacji uzwojeń odpornej na napięcia impulsowe, chłodzenia niezależnego od prędkości wału przy pracy w szerokim zakresie prędkości oraz łożysk chronionych przed prądami łożyskowymi przy mocach powyżej 15 kW.
Dobór silnika i falownika jako zestawu, a nie dwóch osobnych urządzeń, to podstawa bezawaryjnej eksploatacji. Jeśli masz wątpliwości co do kompatybilności posiadanego silnika z planowanym falownikiem, skontaktuj się z STM Polska przed zakupem.
Skontaktuj się z nami, a znajdziemy rozwiązanie szyte na miarę Twojego biznesu!
Dobór motoreduktora to jedno z najczęstszych zadań technicznych, z którymi zgłaszają się do nas klienci. Zarówno przy nowych projektach, jak i przy wymianie po awarii. Błędny dobór to nie tylko ryzyko szyb…
Przegrzewający się motoreduktor to jeden z najczęstszych sygnałów alarmowych w napędach przemysłowych. Ignorowanie go prowadzi do uszkodzenia uzwojeń silnika, wypalenia oleju w przekładni lub zniszcz
Silnik elektryczny przemysłowy to serce niemal każdej maszyny w zakładzie produkcyjnym. Kiedy pracuje poprawnie, nikt o nim nie myśli. Kiedy się zatrzymuje — staje cała linia…