A-Z ELEKTRO listopad / prosinec 2016

listopad/prosinec 2016 | A-Z ELEKTRO | 39 MĚŘICÍ TECHNIKA Ú činné využívání elektrické energie není jen „krásná myšlenka“. V mnoha případech může energe- tická účinnost představovat rozdíl mezi ziskem a ztrátou. A protože elektromo- tory spotřebovávají tak významnou část energie, staly se hlavním cílem úsilí zamě- řeného na úspory a udržení ziskovosti. Kromě toho jsou požadavky na identi- fikaci možností úspor prostřednictvím zvýšení efektivity a omezení závislosti na přírodních zdrojích hnacím motorem mnoha společností, které přijaly průmys- lové normy jako ISO 50001. Norma ISO 50001 určuje rámec a požadavky na zave- dení, implementaci a udržování systému řízení energie za účelem dosahování dlouhodobě udržitelných úspor. Tradiční metody testování motorů Tradiční metoda měření výkonnosti a účin- nosti elektromotorů je dobře definována, avšak aplikace měření ve výrobním pro- cesu může být nákladná a komplikovaná. V mnoha případech vyžadují kontroly motoru dokonce úplné zastavení procesu a vzniká nákladná odstávka výroby. Aby bylo možné vyhodnotit elektrickou účin- nost motoru, je nutné měřit vstupní elek- trický výkon a výstupní mechanický výkon v širokém rozsahu dynamických provoz- ních podmínek. Tradiční metoda měření výkonnosti motoru vyžaduje nainstalovat motor na zkušební stav. Testovaný motor je na zkušebním stavu připojen ke generá- toru nebo dynamometru. Testovaný motor je poté pomocí hřídele připojen k zátěži. Na hřídeli jsou nainstalovány snímače otá- ček a točivého momentu, které poskytují data pro výpočet mechanického výkonu. Systém poskytuje data včetně počtu otáček za minutu, velikosti točivého momentu a mechanického výkonu. Některé systémy také nabízejí možnost měření elektrického výkonu a výpočet účinnosti. Výpočet účinnosti: h (účinnost) = Mechanický výkon / Elek- trický výkon Během testování se zatížení motoru mění, aby bylo možné změřit účinnost v celém rozsahu provozních podmínek. Systém zkušebního stavu se může jevit jako jedno- duchý, má však řadu podstatných nevýhod: 1 Motor je nutné demontovat ze zařízení. 2 Zatížení motoru neodpovídá zcela pro- filu zatížení, kterému je motor vystaven ve skutečném provozu. Elektromotory jsou klíčovými prvky v řadě průmyslových procesů. Jejich spotřeba energie může tvořit až 70 % celkové spotřeby energie průmyslového podniku a spotřebují až 46 % celosvětově vyrobené energie. Vzhledem k zásadní důležitosti elektromotorů v průmyslových procesech mohou náklady spojené s poruchami motorů dosahovat až stovky tisíc korun za hodinu. Zajištění účinnosti a spolehlivosti provozu elektromotorů je jedním z nejdůležitějších každodenních úkolů inženýrů a techniků údržby. 3 Během testování musí být příslušné zařízení odstaveno (vzniká prostoj), nebo je nutné dočasně nainstalovat náhradní motor. 4 Snímače točivého momentu jsou drahé a mají omezený provozní rozsah; pro tes- tování různých motorů je tedy nutné mít několik sad snímačů. 5 Zkušební stavy, které umožňují testo- vat široký sortiment různých motorů, jsou drahé a používají je obvykle pouze specialisté na opravy motorů a vývojová pracoviště. 6 Testování neprobíhá při reálných pro- vozních podmínkách. Parametry elektromotoru Elektromotory jsou konstruovány pro specifické použití a zatížení, a mají proto různé charakteristiky. Tyto charakteris- tiky jsou klasifikovány podle standardů NEMA (National Electrical Manufacturers Association) nebo IEC (International Electrotechnical Commission) a mají přímý vliv na provoz a účinnost motoru. Každý motor je opatřen štítkem, který uvádí nejdůležitější provozní parametry motoru a informace o účinnosti v souladu s doporučením NEMA nebo IEC. Údaje na štítku je tedy možné použít pro srovnání vlastností motoru se skutečným režimem provozu. Při srovnávání těchto údajů můžete například zjistit, že motor překračuje své jmenovité otáčky nebo to- čivý moment, což může způsobit zkrácení životnosti motoru nebo předčasnou po- ruchu motoru. Výkonnost motoru mohou negativně ovlivnit i další vlivy způsobené nízkou kvalitou elektrické energie, jako jsou napěťové nebo proudové nesymetrie a harmonické. Pokud takové vlivy působí, je třeba snížit jmenovitý výkon motoru, který tak může narušit výrobní proces v případech, kdy motor nedosáhne dosta- tečného mechanického výkonu. Snížení výkonu se vypočítává podle standardu NEMA podle dat specifických pro daný typ motoru. Mezi standardy NEMA a IEC exis- tuje několik rozdílů, celkově však sledují stejnou linii. Reálné provozní podmínky Testování elektromotorů na zkušebním stavu obvykle probíhá za ideálních pod- mínek. Při používání motoru v reálném provozu však ideální podmínky nastávají málokdy. Všechny odchylky provozních podmínek od optimálních podmínek Analyzátor motorů a kvality elektrické energie (např. Fluke 438-II) nabízí jednoduchý a efektivní způsob testování účinnosti motoru bez nutnosti odstávek a používání externích mechanických snímačů.