Wydajna i oszczędna instalacja pompy

„Większa moc silnika pozwoli mu pracować przy mniejszym obciążeniu, dzięki czemu zaoszczędzimy pieniądze oraz wydłużymy jego życie” – to błędne przeświadczenie jest niestety bardzo powszechne wśród osób odpowiedzialnych za wybór i instalację napędu w różnego rodzaju systemach. Dzięki odpowiedniemu dopasowaniu mocy motoru do przewidywanego obciążenia, nasz system będzie pracował wydajniej i zużywał mniej energii, co pozwoli nam uniknąć ponoszenia niepotrzebnych kosztów oraz zmniejszy ryzyko awarii.

Czytaj również: Bezprzewodowe sterowanie inteligentnym domem

Silnik dobrany na miarę

Podczas wyboru silnika do naszej instalacji, jedną z najbardziej istotnych kwestii jest określenie obciążenia, z jakim będzie on pracował przez większość czasu. Parametr ten jest niezwykle istotny zarówno z punktu optymalizacji efektywności pracy napędu jak i zużycia energii. Silniki pracują bowiem najwydajniej wtedy, gdy ich obciążenie znajduje się w granicach od 90 do 95% mocy maksymalnej. Wybór motoru, który przez większość czasu będzie pracował znacznie poniżej tych wartości zaowocuje tylko i wyłącznie niepotrzebnym zwiększeniem kosztów całej inwestycji. Co więcej, parametry takie jak obciążenie czy częstotliwość pracy mają również niebagatelne znaczenie podczas wyboru przewodów oraz bezpieczników, w jakie będziemy musieli wyposażyć dany system. Dlatego też zawyżenie zapotrzebowania na moc nie tylko zwiększy koszt samego silnika, ale również systemów z nim związanych.

Dodatkowo, należy pamiętać o tym, że nawet gdy motor pracuje z mocą niższą niż maksymalna, nadal wymaga stosunkowo dużych ilości prądu – przykładowo silnik pracujący bez obciążenia pobiera go tylko o połowę mniej, niż podczas pracy z maksymalnym obciążeniem. Jednak choć zawyżenie wymaganej mocy montowanego silnika może prowadzić do niepotrzebnego zawyżania kosztów całego systemu oraz obniżenia jego efektywności, to o wiele groźniejsze jest jej zaniżenie. Nadmierne obciążenie motoru może zwiększyć pobór prądu powyżej wartości zalecanych przez producenta, co może skutkować wydzielaniem się nadmiernych ilości ciepła na uzwojeniu silnika.

Czytaj również: Regulatory temperatury w jesiennej premierze

Zbyt wysoka temperatura może powodować pogorszenie się parametrów izolacji, co z kolei prowadzi do uszkodzenia silnika i konieczności jego wymiany. Co prawda prawidłowo dopasowany oraz zamontowany motor automatycznie wyłączy się w momencie, gdy pobór prądu przekroczy wartość 115% wartości znamionowej, jednak zanim to nastąpi, wytworzone ciepło może znacząco skrócić czas życia silnika. Niestety, przeciążenie napędu niekoniecznie musi być wynikiem źle dobranego obciążenia – może ono być spowodowane uszkodzeniem łożyska, źle wyrównanym wałem czy innymi problemami związanymi z eksploatacją urządzenia. Dlatego tak istotnym jest przeprowadzanie rutynowych kontroli, które pozwolą wcześniej wykryć tego rodzaju uszkodzenia.

_{Pomiar napięcia i natężenia prądu silnika przy użyciu miernika cęgowego Fluke, fot. Fluke.}

Pomiędzy teorią a rzeczywistością

Moc znamionowa motoru podawana przez producenta jest najczęściej różna od rzeczywistej i zależy zarówno od napięcia i natężenia prądu zasilania, jak i sprawności silnika. Najszybszą metodą określającą w przybliżeniu moc napędu jest użycie cyfrowego miernika cęgowego  w celu pomiaru napięcia i natężenia prądu pobieranego przez silnik oraz skorzystanie ze wzoru na moc podanego w tabelce poniżej. Badanie takie pozwoli określić rzeczywistą moc silnika pracującego w danych warunkach, dzięki czemu będziemy mogli określić, czy jest on dobrze dobrany do danej instalacji. Narzędziem doskonale sprawdzającym się w tego rodzaju pracach jest cyfrowy miernik cęgowy podający wartość skuteczną prądu, co jest warunkiem prawidłowego odczytu. Przykładem takiego miernika jest Fluke 381 Remote Display True RMS Clamp Meter. Jego olbrzymią zaletą jest zdalny wyświetlacz, dzięki któremu można znacznie obniżyć niebezpieczeństwo porażenia prądem osoby przeprowadzającej pomiar.

Czytaj również: Centralne panele sterujące

„Określenie rzeczywistej mocy silnika jest niezwykle istotne, ponieważ pozwala nam stwierdzić, czy motor pracujący w danej instalacji został prawidłowo dobrany. W przypadku stwierdzenia, że dany napęd jest przewymiarowany warto rozważyć jego wymianę, co dzięki obniżeniu poboru prądu oraz zwiększeniu efektywności systemu może być na dłuższą metę posunięciem bardzo opłacalnym. Dodatkowo, rutynowe badanie mocy silnika pozwoli nam w porę wyeliminować niebezpieczeństwo jego przeciążenia, a tym samym wystąpienia awarii. Multimetry firmy Fluke wyposażone w bezprzewodowy, zdalny wyświetlacz znacznie ułatwią nam tego typu pomiary, a tym samym pozwolą nam uczynić ważny krok w kierunku otrzymania optymalnie i najbardziej efektywnie działającego systemu.” – mówi Robert Olkiewicz, Regional Sales Representative z firmy Fluke.

Odpowiednie dopasowanie mocy silnika dla danego systemu jest istotne z wielu względów. Po pierwsze pozwala uniknąć niepotrzebnych kosztów (zarówno tych bezpośrednio związanych z zakupem jak i późniejszych kosztów eksploatacyjnych), a po drugie zmniejsza ryzyko awarii, jaka może być efektem zbyt obciążonego motoru. Dlatego też planując zakup lub wymianę napędu w naszym systemie warto poświęcić trochę czasu i dokonać niezbędnych obliczeń, co na pewno zaowocuje w przyszłości. 

_{Przeprowadzenie pomiarów określających wymaganą moc silnika pozwoli na zwiększenie efektywności systemu oraz obniżenie kosztów jego eksploatacji, fot. Fluke}

Określenie mocy silnika

Moc (KM) = Napięcie x Natężenie x Sprawność silnika x Współczynnik mocy x (1,73/746)

Gdzie:

Napięcie – średnie napięcie z trzech pomiarów (A-B + A-C + B-C)/3

Natężenie – średnie natężenie prądu mierzonego na każdej z faz (A+B+C)/3

Współczynnik mocy – stosunek mocy rzeczywistej (kW) do mocy pozornej (kVA). W razie braku możliwości określenia dokładnych wartości, można przyjąć wartość współczynnika mocy jako 0,85

Przykład:

Moc rzeczywista silnika o mocy znamionowej 25 KM pracującego przy 472 V oraz pobierającego prąd o natężeniu 20 A na fazę, przy sprawności 90% wynosi:
472 x 20 x 0,9 x 0,85 x (1,73/746) = 17 KM