Elektromotor 11 kW 1AL-160M-4 400 V

Dlouhý popis

Jak se elektromotor 11 kW chová při vyšším zatížení

Při vyšší hmotnosti poháněných částí nebo větším namáhání systému dokáže elektromotor 11 kW udržet otáčky 1460 ot./min i při trvalém provozu. Rozhodující je jeho chování při zatížení – schopnost udržet plynulý chod i při změně podmínek.

Oproti nižším výkonům:

• zvládá vyšší setrvačnost systému (rozběh a chod těžších rotujících částí)
• udrží výkon při dlouhodobém mechanickém odporu
• zvládá menší změny zatížení bez výrazného kolísání otáček

Používá se zejména tam, kde:

• poháněné části mají větší hmotnost
• provoz probíhá dlouhodobě (S1)
• je mechanický odpor plynulý a trvalý

Motor je proto vybaven vestavěnou tepelnou ochranou (PTC) a vlastním chlazením (IC411). Účinnost dosahuje přibližně 88 % a účiník je 0,85.

Při napájení 400 V odebírá proud přibližně 21 A, což je důležité při návrhu jištění a dimenzování přívodu. Rozběhový proud ovlivňuje volbu způsobu spouštění, zejména při vyšší setrvačnosti systému.

Konstrukce s ložisky 6309-2ZC3 a chlazením IC411 zajišťuje vynikající odvod tepla.

Tento výkon se volí v případech, kdy nižší výkony již nedokážou spolehlivě přenášet zatížení bez poklesu otáček.

Přímý pohon vs. převod: kdy má které řešení smysl

Při výkonu 11 kW závisí způsob použití na řešení přenosu výkonu v zařízení. Motor může být připojen přímo na hřídel nebo přes převod, přičemž každé řešení ovlivňuje otáčky i točivý moment.

Používají se dva základní způsoby:

Přímý pohon – motor je přímo spojen s hřídelí zařízení bez mezilehlých prvků. Používá se v případech, kdy zařízení pracuje při otáčkách blízkých jmenovitým otáčkám motoru (např. 1460 ot./min) nebo má vlastní vnitřní mechanismus, který dále upravuje pohyb.

Pohon přes převod – zahrnuje všechny případy, kdy se mezi motor a stroj vkládá prvek pro úpravu otáček nebo točivého momentu. Může se jednat o řemenici, řetězový převod nebo převodovku. Používá se tehdy, když je třeba snížit otáčky a zároveň zvýšit točivý moment podle požadavků konkrétní aplikace.

Tento typ pohonu se používá v zařízeních s vyšším zatížením a větší hmotností pohyblivých částí, přičemž konkrétní způsob připojení závisí na konstrukci stroje.

Typicky se jedná například o:

• rotační bubnové sušičky
• bubnové třídiče (trommely)
• rotační podavače
• otočné plošiny a indexační stoly (těžké provedení)

Výkon, otáčky a točivý moment při návrhu pohonu

Pro návrh pohonu je rozhodující vztah mezi výkonem (P), otáčkami (n) a točivým momentem (M). Pro praktické výpočty se používá vztah:

M = (9550 × P) / n

Při výkonu 11 kW a jmenovitých otáčkách vzniká na hřídeli motoru přibližně 72 Nm, což je výchozí hodnota pro další návrh.

Při použití převodu se točivý moment násobí převodovým poměrem a otáčky se úměrně snižují. Například:

• i = 20 → cca 1440 Nm
• i = 30 → cca 2160 Nm

Výsledný točivý moment je dán kombinací výkonu a převodu, proto se návrh provádí od požadovaného momentu na výstupu a zpětně se volí vhodný motor a převod.

Konstrukce tomu odpovídá – ložiska 6309-2ZC3 jsou dimenzována na vyšší zatížení a moment setrvačnosti rotoru 0,0747 kg/m² ovlivňuje chování při rozběhu a změně zatížení.

Motor má hliníkový rám 160M, hřídel o průměru 42 mm a délce 110 mm. Hmotnost je přibližně 86 kg.

Tip z praxe: Motor o hmotnosti 86 kg vyžaduje při manipulaci zvedací zařízení a pevný a přesný základ. Základová deska musí být dostatečně tuhá a rovná – i malá nerovnost může způsobit vibrace a předčasné opotřebení ložisek.

Elektromotor 11 kW s převodovkou: jaká řešení se používají

Výběr převodovky závisí na požadovaných otáčkách, točivém momentu a konstrukci zařízení.

V této výkonové třídě se nejčastěji používají:

• čelní převodovky – pro plynulý převod při vyšších otáčkách
• kuželové převodovky – při změně směru přenosu (např. 90°)
• šnekové převodovky – pro výrazné snížení otáček a zvýšení točivého momentu

Při nižších otáčkách a vyšším zatížení se nejčastěji používá šneková převodovka, která umožňuje dosáhnout většího převodu bez složitého vícestupňového řešení.

Pro tento výkon se používá příruba 160B5, která umožňuje přímé připojení k převodovce. V této konfiguraci se využívá například šneková převodovka WGMX150 pro motory s rámem 160.

Je vhodná zejména pro aplikace, kde:

• je třeba dosáhnout nízkých výstupních otáček
• systém pracuje s vyšším točivým momentem
• je vyžadován plynulý chod bez rázů

Pro tuto kombinaci jsou k dispozici převodové poměry v rozsahu od i = 7,5 do 20.

Tomu odpovídají výstupní otáčky:

• i = 7,5 → cca 195 ot./min
• i = 10 → cca 146 ot./min
• i = 15 → cca 97 ot./min
• i = 20 → cca 73 ot./min

Převodovky v tomto rozsahu jsou skladem a dostupné také jako kompletní sestava s motorem, včetně montáže.

Dimenzování převodovky (je-li součástí pohonu)

Při návrhu pohonu s elektromotorem 11 kW je třeba zohlednit zejména:

• servisní faktor (SF) – určuje, zda má převodovka dostatečnou rezervu pro reálné zatížení
• převodový poměr – určuje výsledné otáčky a točivý moment
• tepelné zatížení – vzniká při dlouhodobém provozu a je řešeno konstrukcí motoru (chlazení IC411, izolační třída F, teplotní nárůst B)
• mechanické připojení – standardně příruba B5 pro pevné a přesné spojení

Při vyšších točivých momentech má volba příruby přímý vliv na životnost ložisek, souosost a stabilitu pohonu.

Jak vypočítat provozní faktor?

Servisní faktor se vypočítá jako poměr mezi jmenovitým momentem převodovky a požadovaným momentem aplikace:

SF = M (převodovky) / M (požadovaný)

Jmenovitý moment vychází z katalogu výrobce, požadovaný moment z konkrétní aplikace.

Pokud má například převodovka jmenovitý moment 1500 Nm a aplikace vyžaduje 1000 Nm, výsledek je SF = 1,5, což znamená, že pohon má dostatečnou rezervu pro dlouhodobý provoz.

V praxi se používají tyto orientační hodnoty:

• SF ≈ 1,0 – 1,2: vhodné pro rovnoměrné zatížení a méně náročný provoz
• SF ≈ 1,3 – 1,6: standard pro většinu průmyslových aplikací
• SF ≥ 1,8: vhodné pro náročné aplikace s vysokou setrvačností nebo kolísavým zatížením

Tip z praxe: U aplikací s vyšší setrvačností (např. bubny nebo rotační zařízení) se servisní faktor často volí na horní hranici doporučeného rozsahu. Pokud se SF blíží hodnotě 1,0 nebo je nižší, pracuje převodovka na hranici svých možností, což vede k vyššímu namáhání a kratší životnosti.