Elektrik Motoru Soğutma Yöntemleri: IC411, IC416, IC410 ve Montaj Yerinin Etkisi

22 kW'lık bir motor tam yükte çalışırken şebekeden 22 kW'tan fazlasını çeker. IE3 sınıfında, 4 kutuplu bu güçte verim sınırı %93,0'tür; yani motor yaklaşık 23,7 kW alır ve aradaki 1,66 kW'ı ısıya dönüştürür. Bu, küçük bir elektrikli ısıtıcının sürekli olarak gövdenin içinde çalışması gibidir. Bu ısı sargıdan, rotordan ve saclardan gövdeye, oradan da havaya taşınamazsa sıcaklık yükselir ve yalıtım ömrü kısalır.

Soğutma yöntemi bu ısının nasıl dışarı atılacağının tarifidir. Katalogdaki IC kodu bu tarifi kısaltılmış biçimde verir. Ancak kod tek başına yeterli değildir; motorun yerleştirildiği yer, soğutmanın kâğıt üzerindeki kadar iyi çalışıp çalışmayacağını belirler.

Isı nereden çıkar, nereye gider?

Asenkron motordaki kayıpların büyük kısmı stator sargısındaki bakır kayıplarından, rotor kafesindeki kayıplardan ve sacdaki demir kayıplarından oluşur. Rulman sürtünmesi ve fanın kendisi de küçük bir pay alır. Kapalı gövdeli bir motorda bu ısının izlediği yol şöyledir: sargı ve sac ısıyı gövdeye iletir, gövdenin dış yüzeyindeki kanatçıklar ısıyı havaya verir, arkadaki fan da bu kanatçıkların arasından sürekli hava geçirir.

Verim sınıfı yükseldikçe atılması gereken ısı azalır. Aynı 22 kW 4 kutuplu motorda IE4 sınırı %94,5'tir ve kayıp yaklaşık 1,28 kW'a iner. IE5'te %95,5 ile yaklaşık 1,04 kW'a düşer. Bu fark soğutma sistemini rahatlatır, fakat onu gereksiz kılmaz. Verim sınıflarının enerji tarafındaki hesabı IE3 mü IE4 mü yatırım karşılaştırmasında ele alınmıştır.

IC kodu nasıl okunur?

IC harflerinden sonra gelen rakamlar, havanın motor üzerinde nasıl dolaştırıldığını ve bu hareketi neyin sağladığını anlatır. Sahada en sık karşılaşılan üç kod şunlardır:

• IC411: Kapalı gövde, dışta kanatçıklar, milin arka ucunda fan. Hava, fan kapağının yönlendirmesiyle kanatçıklar boyunca akar. Fan motorla birlikte döndüğü için soğutma devire bağlıdır. HEM Motor üç fazlı serilerinde standart soğutma şekli budur.
• IC416: Gövde yapısı aynıdır, ancak fanı ayrı bir küçük motor döndürür. Hava debisi ana motorun devrinden bağımsızdır.
• IC410: Fan yoktur. Gövde, doğal taşınımla ya da tahrik ettiği ekipmanın oluşturduğu hava akımıyla soğur. Örneğin hava akımının içine yerleştirilmiş bazı eksenel fan motorlarında bu yapı kullanılır.

Kodun bir sipariş satırı olarak önemli olmasının nedeni, motorun anma gücünün belirli bir soğutma varsayımıyla verilmesidir. Katalogdaki güç, IC411 için ortam sıcaklığı en fazla 40 °C, rakım en fazla 1000 m ve fanın serbestçe hava alabildiği bir montaj şartına göre tanımlanmıştır.

Montaj yeri soğutmayı nasıl bozar?

Sahada karşılaştığımız aşırı ısınma vakalarının çoğunda motorun soğutma kodu doğrudur, ama motor hava alamayacağı bir yere konmuştur. Sık görülen örnekler şunlardır:

• Fan kapağı duvara dayalı: Makine şasisine sığdırmak için motor, fan tarafı bir sac panele neredeyse değecek şekilde yerleştirilir. Fan hava emmek yerine kendi sıcak havasını döndürür. Fan kapağının arkasında, montaj talimatında belirtilen boşluğu bırakmak gerekir.
• Kapalı kabin: Gürültüyü azaltmak için motor bir kabinin içine alınır, ancak kabinde havalandırma yoktur. Kabin içindeki hava birkaç saat içinde 50–55 °C'ye çıkar. Motor artık 40 °C'lik bir ortamda değil, kendi ürettiği ısının içinde çalışmaktadır.
• Kanatçıklarda toz ve lif: Değirmen, tekstil, ağaç işleme ya da yem tesislerinde kanatçık aralıkları dolar ve yüzey bir yalıtkan tabakayla kaplanır. Akım değişmez, fakat sargı sıcaklığı yükselir.
• Doğrudan güneş: Çatıya ya da açık sahaya konmuş, özellikle koyu renkli bir gövde yaz öğlesinde dış ortamdan belirgin biçimde daha sıcaktır.
• Sıcak hava kaynağının yanı: Fırın ağzı, kompresör çıkışı ya da başka bir motorun egzoz havası fanın emişine yöneliyorsa ortam sıcaklığı fiilen daha yüksektir.

Bu durumlardan hiçbiri motor etiketinde görünmez. Termik röle de çoğu zaman bir şey fark etmez, çünkü akım normaldir. Sargının içinden sıcaklık ölçmek istiyorsanız opsiyonel PTC ya da PT100 sensörü sipariş aşamasında belirtilmelidir.

40 °C ve 1000 m sınırının ötesi

Katalog anma değerleri −15 °C ile +40 °C arasındaki ortam sıcaklığı ve 1000 m'ye kadar rakım için geçerlidir. Yükseklik arttıkça hava seyrelir ve aynı fan daha az ısı taşır. Ortam sıcaklığı 40 °C'yi aştığında ise hava ile sargı arasındaki sıcaklık farkı azalır. Her iki durumda da iki seçenek vardır: motoru anma gücünün altında yüklemek ya da bir üst güçte motor seçmek. Hangi yolun doğru olduğu yük profiline bağlıdır. 40 °C üzerindeki ortamlar sipariş öncesinde bildirilmelidir. Sıcak ve tozlu ortamda yalıtım sınıfının ve gövde malzemesinin rolü sıcak ve tozlu ortam için motor seçimi yazısında anlatılmıştır.

Ne zaman cebri fan gerekir?

IC411 motorda fan, motorla aynı hızda döner. Şebekeden doğrudan çalışan bir motor için bu bir sorun değildir. Ancak frekans konvertörüyle devir uzun süre düşürülür ve yük torku sabit kalırsa, akım da neredeyse aynı kalır; buna karşın fanın taşıdığı hava belirgin şekilde azalır. Konveyör, ekstrüder ve pozitif deplasmanlı pompa bu durumun tipik örnekleridir. Böyle bir uygulamada ayrı beslenen bir fan, yani IC416 yapısı gerekebilir; bu seçenek sipariş aşamasında sorulmalıdır. Santrifüj pompa ve fanlarda ise devir düştükçe tork da hızla azaldığından sorun genellikle çıkmaz. Yük tipine göre bu ayrım sabit tork ve değişken tork karşılaştırmasında, düşük devirde soğutma kodu kararı ise IC411 ve IC416 soğutma kodu yazısında ayrıntılı olarak anlatılmıştır.

Montajdan önce kısa bir kontrol

1. Fan kapağının arkasında ve kanatçıkların çevresinde hava dolaşımını engelleyen bir panel ya da duvar var mı?
2. Motor bir kabinin içindeyse, kabin hava girişi ve çıkışı tasarlanmış mı?
3. Emilen hava başka bir ısı kaynağından geliyor mu?
4. Ortam sıcaklığı yaz aylarında 40 °C'yi, rakım 1000 m'yi aşıyor mu?
5. Ortamda kanatçıkları dolduracak toz ya da lif var mı? Varsa temizlik periyodu bakım planında yer alıyor mu?
6. Motor sürücüyle, sabit torkta ve uzun süre düşük devirde çalışacak mı?

Dikey montajda, özellikle mil aşağı ve fan yukarı konumda, fan kapağına yukarıdan düşen parçalar ve su da hava girişini tıkayabilir. Bu tür durumlar montaj şekliyle birlikte ele alınmalıdır.

Sonuç

Soğutma yöntemi seçerken sorulması gereken soru "hangi IC kodu?" olmaktan çok "bu motorun ürettiği ısı bu yerde nereye gidecek?" olmalıdır. Standart IC411 yapı, önünde ve arkasında hava bulabildiği sürece geniş bir uygulama yelpazesini karşılar. Kabin, güneş, toz ve düşük devir gibi koşullar ise sipariş öncesinde konuşulması gereken konulardır. Ağır ortamlar için pik döküm gövdeli elektrik motorları değerlendirilebilir. Montaj yerinizi ve çalışma şartlarınızı bizimle paylaşırsanız uygun yapıyı birlikte belirleyebiliriz.

Sıkça Sorulan Sorular

Motor gövdesi elle tutulamayacak kadar sıcaksa arızalı mıdır?

Her zaman değil. Tam yükte çalışan bir motorun gövdesi 60–70 °C'yi rahatlıkla bulabilir ve bu değer sargı sıcaklığından düşüktür. Karşılaştırma yapmak için aynı yükteki önceki ölçümlerinizle kıyaslayın; belirgin bir artış varsa kanatçıkları, fan kapağını ve yükü kontrol edin.

Fan kapağını çıkarıp motoru açık çalıştırmak soğutmayı artırır mı?

Hayır, azaltır. Fan kapağı havayı kanatçıkların arasına yönlendirir; kapak olmadan hava dağılır ve gövdenin büyük bölümüne ulaşmaz. Ayrıca açıkta dönen fan ciddi bir iş güvenliği riski oluşturur.

Kapalı kabindeki motor için ne yapılmalı?

Kabine, sıcak havayı dışarı atan bir giriş-çıkış düzeni tasarlanmalı ve motorun emdiği havanın kabin dışından gelmesi sağlanmalıdır. Bu mümkün değilse kabin içindeki gerçek sıcaklık ölçülmeli ve motor bu sıcaklığa göre güç düşürülerek ya da bir üst güçte seçilmelidir.

IC410 fansız motor her yerde kullanılabilir mi?

Hayır. Fansız bir motor, gerekli soğutmayı dışarıdan gelen bir hava akımından alacak şekilde tasarlanır. Bu hava akımı olmadan, aynı gövdedeki fanlı bir motorun verdiği gücü sürekli olarak veremez.