Er zijn twee soorten elektromotoren: wisselstroom (AC) en gelijkstroom (DC). AC-motoren kunnen synchroon of asynchroon zijn. Synchrone motoren worden gebruikt in toepassingen waar snelheid en nauwkeurigheid essentieel zijn, zoals synchrone klokken, timers in elektronische apparaten en audiorecorders. Asynchrone, of inductie-, motoren kunnen op variabele snelheden werken, zijn onderhoudsarm en duurzaam, en worden veel gebruikt in de industrie. Bij toepassingen zoals hijsen, mengen, pompen, comprimeren en boren zijn inductiemotoren eenvoudig te bedienen en kostenefficiënter dan synchrone en DC-motoren.

Van de twee belangrijkste typen inductiemotoren (asynchroon), eenfase en driefase, worden eenfasemotoren meestal beperkt tot toepassingen met een kleine elektrische belasting, zoals huishoudelijke apparaten, omdat eenfasemotoren niet zelfstandig kunnen starten. Driefase motorsystemen worden veel breder toegepast in de industrie en de commerciële sector, omdat ze minder koperbedrading nodig hebben en daardoor goedkoper, kleiner, efficiënter zijn en soepeler draaien (minder trillingen).

Sensata DRMS Hybrid Motor Starters bieden de optimale oplossing voor inductiemotoren met 6 functies in één unit, waaronder Voorwaarts/Achterwaarts, Zachte start/Zachte stop, Motoroverbelastingsbeveiliging en Netscheidingsrelais.

Regelaars zijn cruciaal

Motorsystemen zijn afhankelijk van een starter, of regelaar, omdat deze de prestaties van de motoren regelt door de motor te starten, te stoppen, voorwaarts en achterwaarts te laten draaien, te versnellen en af te remmen, en te beschermen tegen overbelasting of storingen.

De meest eenvoudige regelaar is een aan/uit-schakelaar tussen de motor en de voeding, terwijl complexere regelaars de snelheid en het koppel van de motor regelen.

Direct-on-line (DOL-, of rechtstreekse) starters zijn het meest eenvoudige type motorstarter; wanneer ze onder spanning worden gezet, verbinden ze de motoraansluitingen onmiddellijk met de voeding. DOL-starters zijn nuttig wanneer de hoge inschakelstroom van de motor geen overmatige spanningsval in het voedingscircuit veroorzaakt. Ze zijn geschikt voor kleine waterpompen, compressoren, ventilatoren en transportbanden. Rechtstreekse starters kunnen echter geen terugkoppeling geven.

Bovendien zijn DOL-starters, in het geval van een asynchrone motor zoals de driefase inductiemotor, die een hoge startstroom trekt die doorgaans zes tot zeven keer de volle belasting bedraagt, niet in staat de motor te beschermen tegen de inschakelstroom.

Apparatuur beschermen en de levensduur verlengen

Motorregelaars worden geconfronteerd met vele vormen van slijtage. Met name driefase inductiemotorstarters moeten omgaan met schadelijke factoren zoals inschakelstroom en elektrische boogvorming.

Inschakelstroom, ook wel de inschakelpiek of ingangsstroompiek genoemd, is het hoge stroomniveau dat de motor trekt om te beginnen met versnellen naar volle snelheid. Tijdens deze periode moet de motor vaak een stroom trekken die tot zeven tot 10 keer de normale bedrijfsbelasting bedraagt. Stroomoverbelasting, hoewel deze minder dan een seconde duurt, veroorzaakt koppelpieken die mechanische spanning op de machine veroorzaken, vooral wanneer de start- en stopcyclus zich herhaalt. De eenvoudige DOL-starters kunnen de motor niet beschermen tegen de inschakelstroom. Daarom moet de regelaar een beschermingsmechanisme hebben om de downstream-apparatuur adequaat te bufferen.

Elektrische boogvorming—waarbij het stromen van een elektrische stroom door een gas elektrische doorslag van het gas en ontlading veroorzaakt—komt het meest voor in motorregelaars waar contacten herhaaldelijk een elektrisch circuit openen (verbreken) en sluiten (maken). Elektrische boogvorming produceert een grote hoeveelheid warmte, waardoor kleine delen van het contactoppervlak smelten of zelfs verdampen, wat de motorregelaar beschadigt.

Naast het omgaan met inschakelstroom en elektrische boogvorming hebben driefase inductiemotorstarters ook een zachte start- en stopfunctie nodig. Zachte starts en stops voorkomen schade aan apparatuur en aan de zware en omvangrijke objecten die worden verplaatst door compressoren, transportbanden en hekwerksystemen. Door hun massa hebben dergelijke objecten aanzienlijke impulskracht, zelfs bij lage snelheden.

Zachte starters en variabele-frequentieaandrijvingen kunnen beide worden gebruikt om de apparatuur te beschermen en de levensduur van de motor te verlengen door de inschakelstroom en de daaruit voortvloeiende warmteontwikkeling door frequente starts en stops te verminderen.

Belangrijkste typen motorstarters

Zachte motorstarters, of solid-state starters met verlaagde spanning, kunnen de stroombelasting en koppelpiek tijdens het opstarten van een motor tijdelijk verminderen, terwijl de snelheid van de motor geleidelijk wordt opgevoerd. Hierdoor verlaagt de zachte starter de mechanische spanning op de motor en de as en verlengt deze de levensduur van het systeem. Zachte starters kunnen worden aangepast aan individuele toepassingen. Ze kunnen drukpieken in pomptoepassingen helpen voorkomen en transportbanden soepel op gang laten komen om schokken, spanning of slip te minimaliseren. Omdat zachte starters een hogere elektrische complexiteit hebben dan rechtstreekse starters, leiden ze vaak tot problemen met de prijs-prestatieverhouding.

Een variabele-frequentieaandrijving (VFD) gebruikt elektromechanische aandrijfsystemen om de motorsnelheid en het koppel te regelen door de ingangsfrequentie en spanning van de motor te variëren. Hierdoor kunnen VFD's de stroom die nodig is om de motor te starten, verminderen. Een VFD is eenvoudig te koppelen aan automatische regelsystemen. Variabele-frequentieaandrijvingen zijn ook zeer energiezuinig, wat helpt om de piekvraag naar energie te verminderen. De wereldwijde marktpenetratie van VFD's is echter relatief klein door hun hoge prijs en gevoeligheid voor omgevingsfactoren zoals temperatuur en spanningspieken.

Hoewel zachte motorstarters en variabele-frequentieaandrijvingen al duidelijke voordelen bieden voor motoren, blijven fabrikanten systemen ontwikkelen met meer functionaliteit en lagere prijzen.

Voordelen van hybride motorstarters

De hybride motorstarters van Sensata's DRMS-serie kunnen tot zes functies bieden in dezelfde unit: Voorwaarts/Achterwaarts, Zachte start/Zachte stop, Motoroverbelastingsbeveiliging en Netscheidingsrelais.

Met hun zachte start/stopfunctie bieden de hybride motorstarters van Sensata's DRMS-serie bijzonder uitgesproken voordelen voor transportsystemen. Naast hun elektromechanische relaisfunctie beschikken de DRMS-serie hybride motorstarters over een solid-state relaisfunctie, die halfgeleiders gebruikt voor contactloze werking om snelle en slijtagevrije vermogensregeling te bereiken.

Met de prestaties van het solid-state relais en de betrouwbaarheid van het elektromechanische relais zijn de DRMS-serie hybride motorstarters effectiever in het beperken van de destructieve effecten van hoge inschakelstromen, de daaruit voortvloeiende mechanische spanning en het ontstaan van speling in het systeem. Hierdoor bereiken de gecombineerde relaisfuncties hogere prestaties en consistentie, lager stroomverbruik, betere veiligheid en een langere levensduur van de apparatuur.

Daarnaast zijn de DRMS-serie hybride motorstarters compact met een breedte van slechts 22.5mm, wat de ruimtebehoefte voor een motorstarter met tot 75 procent vermindert. Tot slot bieden de DRMS-apparaten, in vergelijking met variabele-frequentieaandrijvingen die tussen de $400 en $1200 kosten, een economischere optie.

De DRMS-serie hybride motorstarters kunnen worden gebruikt in transportsystemen, hekwerksystemen en compressoren door machinebouwers, paneelontwerpers of -bouwers, en productiefaciliteiten. Bovendien hebben deze hybride motorstarters een hogere maximale motornominale waarde van 400V in vergelijking met andere vergelijkbare producten; de hoge maximale motornominale waarde maakt het mogelijk om DRMS-serie hybride motorstarters te gebruiken in een breder scala aan industriële toepassingen dan andere producten kunnen verwerken.

Conclusie

Motorstarters voor inductiemotoren doorlopen veel start- en stopcycli. Factoren om te overwegen bij het vergelijken van motorstarters zijn onder andere prestaties, duurzaamheid, betrouwbaarheid, afmetingen, prijs, en de bescherming van apparatuur tegen inschakelstroom en andere potentieel schadelijke verschijnselen. Direct-on-line starters zijn betrouwbaar, maar bieden weinig zelfbescherming of bescherming voor de bedrijfsmiddelen die de motoren verplaatsen. Meer bescherming is beschikbaar met VFD's, maar tegen een hoge prijs. Hybride motorstarters vinden een balans tussen al deze factoren en verdienen daarom serieuze overweging voor motoren die met waardevolle bedrijfsmiddelen werken.

Voor meer informatie over Sensata's DRMS-serie, bezoek Masterelectronics.com.

Master Electronics heeft deze post gesponsord.  Alle meningen zijn van mij.  –John Koon [Bron: Engineering.com]