Момент и совместимость с преобразователем при замене электродвигателя экструдера для пластика

При замене двигателя экструдера для пластика первым смотрят не на мощность, а на момент, который требует шнек. Шнек экструдера — нагрузка с постоянным моментом: при снижении частоты вращения он требует примерно того же момента. Поэтому новый двигатель должен длительно развивать момент, нужный на самой низкой и самой высокой частоте вращения шнека, на которых работает машина, и при этом охлаждаться в этом диапазоне вместе с преобразователем. При замене старого двигателя постоянного тока на трёхфазный асинхронный двигатель с преобразователем частоты эти два условия важнее, чем совпадение мощности на табличке.

Что требует от двигателя шнек экструдера?

В экструдере шнек продвигает гранулы по нагретому цилиндру, сжимает их и выдавливает расплав в фильеру. Трение на поверхности шнека и сопротивление расплава создают потребность в моменте, которая в значительной мере не зависит от частоты вращения. Упрощённо: когда шнек вращается на половинной скорости, требуемый момент остаётся примерно тем же, а потребляемая мощность уменьшается вдвое. Это совершенно иначе, чем у насосов и вентиляторов, нагрузка которых быстро снижается с оборотами.

Основные факторы, меняющие потребность в моменте:

• Материал и вязкость расплава: разные полимеры на одной машине требуют разного момента. Если температура цилиндра низкая, расплав густеет, и момент растёт.
• Сопротивление фильеры и фильтра: начинающий забиваться пакет сеток повышает противодавление, а значит, и момент.
• Холодный пуск: если вращать шнек до достаточного прогрева цилиндра, момент резко возрастает. Это ошибка технологии; увеличение мощности двигателя не решение.

Сравнение моментов перед заменой

Номинальный момент на валу двигателя рассчитывается по мощности и частоте вращения: момент (Н·м) ≈ 9550 × мощность (кВт) / частота вращения (об/мин). Определите это значение по табличке старого двигателя и сравните с номинальным моментом нового. Два двигателя одной мощности, но с разной частотой вращения имеют разный момент; в экструдере сравнивать нужно именно момент.

Переход с двигателя постоянного тока на двигатель переменного тока

На табличке двигателей постоянного тока, часто встречающихся на старых экструдерах, обычно указана «базовая частота вращения»; до неё двигатель работает с постоянным моментом. Базовая частота двигателя постоянного тока может отличаться от номинальной частоты 4-полюсного асинхронного двигателя. В этом случае есть два пути:

• Если нужна та же частота вращения вала: номинальный момент нового двигателя должен быть не меньше момента старого двигателя на базовой частоте. Частота вращения на входе редуктора сохраняется.
• Если частота отличается: частоту вращения шнека сохраняют, адаптируя передаточное отношение шкивов или вход редуктора; тогда требуемый момент на валу пересчитывают с учётом передаточного отношения.

Двигатели постоянного тока часто изготавливаются со специальными размерами фланца и вала. Поскольку присоединение асинхронного двигателя в габарите IEC может отличаться, может потребоваться адаптация основания, муфты или шкива. Размеры смотрите в 2D-чертежах по габаритам; монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, размер фланца подтверждается при заказе.

Совместимость с преобразователем: диапазон скоростей и охлаждение

Поскольку частота вращения шнека подстраивается под процесс, асинхронный двигатель экструдера почти всегда работает от преобразователя частоты. Трёхфазные серии HEM Motor подходят для регулирования скорости преобразователем частоты; при длительной работе на низкой скорости с полным моментом может потребоваться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается dv/dt- или синус-фильтр. Эти условия необходимо указать в заказе. Общая информация — в вопросе о работе с преобразователем частоты.

• Ниже 50 Гц: двигатель может развивать номинальный момент, но охлаждение снижается, так как вентилятор на валу тоже замедляется. Если экструдер долго работает на низкой частоте шнека с высоким моментом, именно поэтому двигатель греется; эту потребность закрывает независимый вентилятор.
• Выше 50 Гц: поскольку напряжение остаётся постоянным, двигатель переходит в зону ослабления поля; мощность остаётся примерно постоянной, а доступный момент падает. При нагрузке экструдера с постоянным моментом повышение частоты ради увеличения оборотов шнека может привести к нехватке момента.
• Точность регулирования: стабильность скорости и реакция на изменение нагрузки зависят от типа и настройки преобразователя. Если требования линии к точности высоки, выбирайте преобразователь вместе с его поставщиком; стандартный двигатель сам по себе эти характеристики не определяет.

При первом пуске двигателя от преобразователя в него нужно правильно ввести табличные данные (напряжение, ток, частоту вращения, частоту сети). Этапы ввода в эксплуатацию описаны в нашей статье о проверке при первом пуске.

Со стороны редуктора и муфты

Редуктор экструдера имеет упорный подшипник, воспринимающий осевое усилие, которое шнек создаёт в обратном направлении. Это усилие на двигатель не передаётся, но входная частота вращения и моментная способность редуктора должны соответствовать двигателю. Если двигатель соединён с редуктором ремённой передачей, частоту вращения шнека определяет передаточное отношение шкивов; при прямом соединении муфтой проверяют высоту оси и центровку. Момент нового двигателя не должен превышать предельный входной момент редуктора; при увеличении мощности данные редуктора проверяют отдельно.

Примеры двигателей для привода экструдеров

Приведённые ниже 4-полюсные чугунные модели — примеры классов мощности и момента, встречающихся в главных приводах экструдеров среднего размера. Точный выбор делается по табличному моменту старого двигателя и диапазону скоростей линии. Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены можно посмотреть на странице купить электродвигатель.

Все модели имеют чугунный корпус, защиту IP55, изоляцию класса F и питание 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц. Значения момента для других мощностей смотрите в таблице моментов, отраслевые варианты — на странице двигатели для переработки пластмасс и резины.

Гипотетический пример: перевод экструдера с двигателем постоянного тока на переменный ток

Этот пример гипотетический. Предположим, профильный экструдер оснащён двигателем постоянного тока 30 кВт с базовой частотой 1500 об/мин. Момент, рассчитанный по табличке, составляет около 191 Н·м. Поскольку у модели 200L-4 номинальный момент 194,2 Н·м и номинальная частота 1475 об/мин, соответствие по моменту обеспечивается, а частота на входе редуктора практически сохраняется. Если линия большую часть времени работает примерно на пятидесяти-шестидесяти процентах номинальной скорости, двигатель остаётся в этой зоне на полном моменте, но при низких оборотах вентилятора; поэтому в заказе указывают потребность в независимом вентиляторе. Кроме того, если фланец старого двигателя постоянного тока не соответствует размерам IEC, предусматривают переходный фланец или доработку основания.

Вывод и данные для заказа

При замене двигателя экструдера определяющими являются длительный момент, требуемый шнеком, диапазон скоростей линии, охлаждение на низкой скорости и совместимость преобразователя с двигателем. Мощность на табличке — следствие этих величин, а не отправная точка. Для заказа пришлите:

• Фото таблички старого двигателя (для двигателя постоянного тока — с базовой частотой и данными якоря)
• Типичную и минимальную частоту вращения шнека, перерабатываемый материал
• Используемый преобразователь и длину кабеля между преобразователем и двигателем
• Тип соединения: ремень, муфта или фланец; данные таблички редуктора

Подходящие модели и актуальные цены — на нашей странице онлайн-продаж. Отправьте фото таблички, частоту вращения и данные монтажа вашего двигателя через страницу отправки заводской таблички и запросите предложение на подходящую модель. С подробными вопросами пишите нам через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

При выборе двигателя экструдера смотреть на мощность или на момент?

На момент. Шнек — нагрузка с постоянным моментом; номинальный момент нового двигателя не должен быть меньше момента старого двигателя и момента, требуемого линией.

Можно ли установить асинхронный двигатель вместо двигателя постоянного тока экструдера?

Да, при подходящем моменте, преобразователе частоты и адаптации механического соединения. Если предстоит длительная работа на низкой скорости, потребность в независимом вентиляторе нужно указать в заказе.

Можно ли поднять частоту выше 50 Гц, чтобы увеличить обороты шнека?

Выше 50 Гц доступный момент снижается. При нагрузке экструдера с постоянным моментом это может привести к нехватке момента; если нужны более высокие обороты шнека, следует рассмотреть передаточное отношение шкивов или редуктора.

Почему двигатель экструдера греется на низкой скорости?

Когда двигатель работает на полном моменте, охлаждение ослабевает, потому что вентилятор на валу замедляется. На линиях, долго работающих на низкой скорости, проблему решает независимый вентилятор.