Jaký je rozdíl v momentu při použití 3f a 1f frekvenčního měniče?

[Jenda007]

Mám měnič invertek na 230V a poháním s ním čerpadlo. Minimálně se mi daří dosáhnout frekvence 15Hz když se pokouším o to jít na menší frekvenci tak už se čerpadlo neroztočí. Zkoušel jsem i nějaké nastavení pro zvýšený rozběhový proud a podobně, zlepšilo se to, ale pod těch 15 Hz se nedostanu. Stroj už nejakou dobu nemám u sebe tak si přesně nepamatuji chybovou hlášku co to psalo. Nicméně se potřebuji dostat na menší rychlost. Myslíte, že bude mít nějaký vliv, když bych vyměnil frekvenční měnič za třífázový? Je obecně ten třífázový měnič měnič schopný zvládat menší frekvenci než měnič na jednu fázi?

[Jiří Kantner]

Obávám se, že na nižší frekvenci se asi nedostanete.
 Důvod je následující: s poklesem frekvence nastává problém se sycením magnetického obvodu statoru a úměrně tomu se musí snižovat napájecí napětí. To samozřejmě omezuje výkon, který čerpadlu dodáte na rozjezd, a kdzazž je nízká frekvwence, tak zároveň klesá i rýkon na hřídeli a od určitých hodnot se elektromotor čerpadla nerozjede.
téměř určitě bude mít  frekvenční měnič v sobě už od výroby nastavené limitní hodnoty, pod které jít nelze
15Hz je opravdu velmi málo.
A  dá se říci ,  že máte "štěstí ,  že tímto kmitočtem trápíte zrovana čerpadlo (předopokládám, že se jedná o odstředivé čerpadlo),  které má kvadratickou charakteristik u ( výkon stoupá as kvadrátem otáček) a je proto při rozběhu nenáročný na výkon. Jiné stroje by mohly přestat fungovat při daleko vyšších otáčkách.
Hodně závisí, jak jsou nastaveny další parametry měniče u/f křivka, typ rozběhu atd.
Zdejhší experti učitě budou vědět víc,
napište  co je to za čerpadlo (nejlépe štítkové hodnoty a přesný typ měniče).
Docela by mě zajímalo o jakou aplikaci čerpadla se jedná, že potřebujete snížit jeho výkon cca 12x a ještě je to málo.

[Jiří Kantner]

asi jsem zapomněl  odpovědět na základní otázku. Větší točivý moment nezávisí na tom jestli je měnič  konstruovaný na napájení 1F nebo 3F,  protože na výstupu jsou 3 fáze.

[Martin Kurka]

On asi bude problém jinde.
Jakýkoliv motor napájený z jednofázově napájeného měniče 230V musí mít přepojeno vinutí na 3x230V. Tudíž u motoru s vinutím 400/230V musí být vinutí přepojeno do hvězdy. Což nelze udělat u pouzdřených čerpadel. A tam u čerpadel na 400V nezbývá než nasadit třífázově napájený měnič.
Totéž platí u motorů velkých výkonů, které jsou vinuty 690/400V (pro rozběh Y/D na 400V) a u speciálních dvouběhových motorů (dahlander a dvouvinuťové).


Sice nepíšete o jaký typ čerpadla jde, mohou to být čerpadla odstředivá jako jsou vodárny s odstředivým čerpadlem a sólo motorem, nebo ponorná čerpadla se zapouzřeným motorem, který nelze přepojovat. A pak jsou zde objemová čerpadla jako zubová čerpadla hydrauliky, pístková a peristaltická čerpadla  dávkovačů s odděleným motorem ale i vřetenová vodárenská čerpadla čerpadla s pouzdřeným motorem.  

Odstředivá čerpadla mají propojenou křivku tlaku a objemu kapaliny, obojí lze dynamicky měnit i při konstantních otáčkách škrcením (viz charakteristik a odstředivých čerpadel průtok-dopravní výška). Což je energeticky neefektivní a proto je zde měnič víceméně jen energetiku zlepšující prvek. Sice při regulaci průtoku otáčkami lze průtok ale i zároveň tlak při konstantním škrcení měnit také, ale při přiškrcení stoupne tlak jen natolik, že potřebný moment  nevzroste nad jisté meze a motor může většinou stále točit. Celé charakteristik y stoupají a klesají podle otáček motoru a podle dopravní výšky (tlak) a průtoku (objem) se mění pracovní bod čerpadla a tím i moment motoru.
Ale u objemových čerpadel přiškrcení znamená enormní vzrůst tlaku a tím i momentu až na mez zastavení motoru. Tam je závislost potřebného momentu na tlaku takřka lineární - jako když u ruční pumpy ucpete výtlak.

[Martin Kurka]

Momet motoru je úměrný prudu motorem. Pokud není měnič nastaven speciálně pro plný moment v nízkých otáčkách, pak měničem přetvořené napětí nestačí do motoru protlačit potřebný proud. Například při základním nastavení měniče napětí pro 15Hz jde do motoru 15/50 jmenovitého napětí motoru, u jednofázově napájeného měniče jde do motoru jen 3x69V.   A to na plný moment motoru rozhodně nestačí. Měnič se musí nastavit tak, aby měl v nízkých otáčkách momentové řízení, nebo alespoň momentový boost. To už umí měniče pseudovektorov é a vektorové, nebo měniče spolupracující s motory s čidlem otáček. A u motoru 400/230V nezáleží na tom jestli použijete měnič napájený jednofázově či trojfázově, ale jestli je motor k měniči správně přepojen.
Při chybném přepojení motoru - na jednofázově napájený měnič motor zapojený chybně do Y na 3x400V je oněch 3x69V nikoliv 15/50, ale jen 15/87 a výsledný moment motoru je při tomto stavu pod psa.
V každém případě, velký moment znamená velký proud - moment je úměrný proudu motoru. A velký proud znamená velké oteplení motoru. V nízkých otáčkách motor nechladí, protože jeho ventilátor má kvadratickou charekteristik u. A je zde pod 30Hz velké riziko spálení motoru. Řešení je doplnění motoru o cizí ventilaci, pokud motor pracuje v plném rozsahu otáček.
  Ale často je nejlepší řešení výměna motoru za vícepólový. Případně je možné doplnění mechanismu o převodovku. To již není moc ekonomické, ale na motory se dají sehnat převodovky, které jsou souosé a malé (planetové apod) a jen zástavbu motoru prodlouží. Ekonomicky je s měničem vždy výhodný mírně nadsynchronně přetočený motor, může pak být o jednu osovou výšku menší a tím levnější.
Obecně trvalý běh motoru v pásmu pod 20Hz znamená, že je někde něco od počátku špatně navrženo.

[Martin Kurka]

Oprava mojí chyby
Jakýkoliv motor napájený z jednofázově napájeného měniče 230V musí mít přepojeno vinutí na 3x230V. Tudíž u motoru s vinutím 400/230V nesmí být vinutí přepojeno do hvězdy. Což nelze udělat u pouzdřených čerpadel. A tam u čerpadel na 400V nezbývá než nasadit třífázově napájený měnič.
Totéž platí u motorů velkých výkonů, které jsou vinuty 690/400V (pro rozběh Y/D na 400V) a u speciálních dvouběhových motorů (dahlander a dvouvinuťové).


Stručně
Jednofázově napájený měnič - vinutí motoru vždy na 3x230V
Třífázově napájený měnič - vinutí motoru vždy na 3x400V


Což znamená pro motor s vinutím 400/230V:

Jednofázově napájený měnič - vinutí zapojit do trojúhelníka (D) na 3x230V
Třífázově napájený měnič - vinutí ponechat ve hvězdě (Y) na 3x400V





Což znamená pro motor s vinutím 690/400V nebo pro motor s vinutím 400V, které nelze přepojit (hermetizované, "ekonomicky" převíjené):

Jednofázově napájený měnič - motor nelze použít
Třífázově napájený měnič - vinutí ponechat v trojúhelníku (D) na 3x400V



Poznámka na okraj - ze skupiny odborné lékařské pindy:  
                      Neplatí pro specialní provoz motoru v režimu "74Hz"

[Jenda007]

Díky za odpovědi.

Pro upřesnění mám toto čerpadlo: https://srservis.cz/odstrediva-cerpadla/1631-cerpadlo-liverani-ep-midex-11-4-ep-midex-075-kw-380v-1400-ot-min-i.html

měnič je použit tento: https://inverterdrive.com/group/AC-Inverter-Drives-230V/Invertek-Optidrive-E3-750W-1ph-3ph-IP20/

Jedná se o plnící stroj kde je ze začátku a ke konci nutné plnit velmi pomalu jinak není dosaženo potřebné přesnosti plnění. Také to nešlo řešít přímo rampou protože se na těch pro upřesnění 18Hz potřebuju dostat relativně rychle jinak když nastavím delší rozběhovou rampu tak se to taky neroztočí. Takže mám malou rozběhovou rampu na 18Hz plním dejme tomu 5 vteřin, pak přepnu na 40Hz a ke konci zase zpomalím. Vím, že by problém šel vyřešit výměnou o řadu nižšího čerpadla, ale to je velice neekonomické. - Vlastně hlavní problém je ten, že v celém systému je clona v trubce za čerpadlem která snižuje průtok, ale zvyšuje tlak v čerpadle a cca po půl roce dochází ke zničení gumových lopatek čerpadla. - Takže můj cíl je odstranit tu clonu ale snížit rychlost...

[Jiří Kantner]

Zkusil bych se na problém podívat z jiné strany:
Pokud tomu dobře rozumím, potřebujete omezit průtok bez zvyšování tlaku v čerpadle, tak bych do hydraulického  systému zařadil bypass čerpadla a část přečerpané kapaliny vracel zpět do sání. Tím máte šanci se dostat do lepšího bodu regulační křivky aby motor čerpadla nebyl na mezních hodnotách pro rozběh.
Možná že tomuto řešení bude v praxi něco bránit ale to já nedovedu posoudit.

[Jirka Údržbář]

Čerpadlo je osazeno elektromotorem 0,75 kW/1400 ot.min./jmenovitý moment 5,1 Nm/ provozováno na maximálním kmitočtu 40 Hz.

Co osadit čerpadlo motorem 0,55kW/910 ot.min./ jmenovitý moment 5,8 Nm se stejnými rozměry a přírubou, jako má originální motor?
Provozovat na maximálním kmitočtu 50 Hz (čerpadlo bude mít při 50Hz trochu nižší otáčky než originální motor, ale možná to tolik nebude vadit) a při nízkém kmitočtu by se to mohlo chovat lépe.

[Jirka Údržbář]

Pokud by nižší otáčky šestipólového motoru při 50 Hz nestačili, pak už jedině šestipólový motor napájet třífázovým frekvenčním měničem nad 50 Hz dle 87 Hz principu.

[Jenda007]

Pokud tomu dobře rozumím, potřebujete omezit průtok bez zvyšování tlaku v čerpadle, tak bych do hydraulického  systému zařadil bypass čerpadla a část přečerpané kapaliny vracel zpět do sání.

Ano, nad touto možností už jsme také přemýšleli. Máte s tím nějaké zkušenosti? Tam pak musí být na bypassu nějaká zpětná klapka nebo regulační ventil? Je to celkem viskózní kapalina. (něco jako olej)

Co osadit čerpadlo motorem 0,55kW/910 ot.min./ jmenovitý moment 5,8 Nm se stejnými rozměry a přírubou, jako má originální motor?

To mě taky napadlo, ale bouhužel to nedovoluje konstrukce čerpadla protože tam mají motor s nějakou speciální prodlouženou hřídelí a pak už je to prý na výměnu celého čerpadla.

[Martin Kurka]

... s nějakou speciální prodlouženou hřídelí a pak už je to prý na výměnu celého čerpadla.

Většinou prodloužená hřídel není problém, je to jen zvláštní provedení motoru. Ale pokud je na hřídeli speciální, osazení, nebo závit už je problém.

Když se dívám na váš měnič, prvotně bych se podíval na jeho správné nastavení. Je vektorový a leccos umí, tak je dobré vše využít.

V defaultním vektorovém režimu (P51=0) je důležité precizní nastavení parametrů. Prvotně parametry P07,P08,P09 a P10 musí odpovídat štítkovým hodnotam motoru. Pak je nutné spustit autotunning motoru (P52=1). Motor si zacuká, pootočí a změří si sám parametry P55 až P57.

Tím má vytvořeny podklady pro matematický model motoru. Poté můžete opatrně měnit parametry pro přiložení pod kotel v nízkých otáčkách. Defaultně je nastaveno překročení proudu na limit 150% (P54). Proud je omezován od 90% nastřádaného maxima (tj 150%) na 100% nominálu (štítku). Nastřádávání je dáno výpočtem z modelu motoru. Tato funkce se snaží nahradit termistor ve vinutí a celkem dobře motor chrání proti spálení (platí pro defaultní nastavení režimu P13=0, pro nastavení jako pumpy je povolené přetížení menší).

Abyste věděl, proč se do 15Hz motor nechce roztočit, je důležité se podívat na proud motorem jak se mění během rozběhu. Na displej dostanete procenta proudu přes P40 index1=1 a index2 =1. Nebo si proud dejte na analogový výstup (P25=9) a můžete sledovat na displeji kmitočet a na připojeném voltmetru 0-10V (svorky 8-9) proud motoru 0-200%.
Teoreticky měnič povolí pustit do motoru až 150% proudu na 60sec.

Pokud změříte proud pod limitem omezování, můžete začít   opatrně přikládat pod kotel napětí motoru při rozběhu.
To je parametrem P11.  
Až do doby, kdy začne proud motoru stoupat nad štítkové hodnoty, je to dobré,  můžete P11 zvyšovat. Pokud v této oblasti otáček nezůstáváte dlouho, můžete jít i výše nad jmenovitá proud motoru.

Podle mne byste se mohl dostat na spolehlivý rozběh i pod 8Hz.
Dosažený kmitočet pak můžete zadat jako minimální kmitočet  v P02 a motor bude z této frekvence  vždy startovat.

Lepších výsledků a vyšších možných přetížení dostanete, pokud má motor vestavěný termistor. Pokud ano, lze připojit na měnič a pak místo poměrně konzervativníh o matemetického modelu oteplení se bude měřit oteplení reálné a přetižitelnost se může ještě mírně zvýšit.

Samozřejmě všechny tyto zkoušky musíte provádět s motorem v D a se zátěží čerpáním. Pozor při vracení kapaliny zpět do nádrže aby systém šlaufku neodlehčil reálnou zátěž - výtok musí být ve stejné výšce, jako při běžném provozu.

[Jenda007]

Podle mne byste se mohl dostat na spolehlivý rozběh i pod 8Hz...

Děkuji za vyčerpávající odpověď, hned jak se k tomu dostanu tak to vyzkouším.