معرفی موتور جرثقیل

شرایط بهره برداری از قبیل ضریب کار، راه اندازی، دما و محیط کاری ملاحظات حیاتی در راندمان موتور و قابلیت اطمینان به شمار می روند. کاملا اساسی است که به منظور به حداقل رساندن تنشها بر روی موتورها و استفاده از عملکرد و عمر مفید از قبل تعیین شده، موتورها با شرایط بهره برداری مشخص شده خود تطبیق داده شوند.

یکی از حوزه هایی که در بخش قابل توجهی از الزامات فنی سهل انگاری صورت می گیرد و یا حتی نادیده گرفته می شوند، انتخاب موتورها به منظور بهره برداری از انواع مختلف جرثقیل ها و بالابرها می باشد.

[quote]جرثقیل یا کرین (Crane ) به زبان پارسی گرانبر وسیله‌است که بار رادر راستای قائم با ترکیب شش جهت حرکتی کنترل پایا جا به جا میکند.[/quote]
این موتورها بخصوص “موتورهای کار با جرثقیل” نامیده می شوند و همه سازندگان می توانند آنرا تامین نمایند.

در این مقاله تلاش می شود تا به طور مختصر در مورد عوامل حیاتی بحث شود که لازم است همواره در انتخاب موتور برای کار با جرثقیل در نظر گرفته شوند.

تعاریف اصطلاحات فنی

برخی از اصطلاحات فنی که اغلب در اینورتر ها و آسانسور ها تعریف می شوند به شرح زیر می باشند:

۱-چرخه کار (Duty)

بهره برداری از موتور در بارهای مشخص شده شامل راه اندازی، ترمز الکتریکی، بی باری و دوره های استراحت و بی برقی که موتور با آنها مواجه می شود به همراه دوره های زمانی و توالی آنها در طول زمان.

۲-ضریب دوره زمانی متناوب (Cyclic Duration Factor)

نسبت دوره زمانی برق دارشدن/بارگذاری، شامل راه اندازی و ترمز الکتریکی به دوره زمانی یک سیکل کامل کاری بر حسب درصد.

ضریب دوره زمانی متناوب الکتروموتور
ضریب دوره زمانی متناوب الکتروموتور
عموما مقادیر CDF به کار رونده برابر %۲۵، %۴۰، %۶۰ و ۱۰۰% می باشند.

۳-راه اندازی

فرایند برق دار کردن موتور به منظور رساندن موتور از حالت استراحت به سرعت نامی که در جرثقیل ها با اینورتر های فرکانس متغیر این کار صورت میگیرد.

۴-آهسته روی (JOG)

این یک راه اندازی ناقص است که در طول آن موتور نمی تواند به بیش از %۲۵ از سرعت نامی برسد.

۵-ترمز الکتریکی

سیستمی که در آن عملکرد ترمز بر موتور الکتریکی اعمال می شود و موجب می شود که موتور به صورت ژنراتور عمل کند یا همان پروسهریجنریتیو اتفاق بیوفتند که این عامل باید توسط اینورتر تخلیه گردد یا به داخل مقاومت ترمز یا به وسیله سیستم یونیت ریجنریتیو به شبکه تخلیه گردد.

۶-ترمز تزریق DC

نوعی از ترمز موتور القایی است که در آن از منبع تغذیه DC برای مغناطیس کردن موتور استفاده می شود.

۷-ترمز دو خطی

نوعی از ترمز الکتریکی موتور القایی است که در آن با جابجا کردن هر یک از دو خط، از تعویض توالی فازها برای ترمز گرفتن استفاده می شود که این روش تقریبا منسوخ شده است.

نوع کار و کلاس نامی
قبل از ورود به بحث اصلی، لازم است دو تا از مهمترین الزامات فنی که لازم است برای فهم بهتر در نظر گرفته شوند، توضیح داده شوند.

ضریب کار اختصاص داده شده به موتور به چند دلیل یکی از مهمترین عوامل در انتخاب و بهره برداری موتورها به شمار می رود، زیرا بستگی دارد به اینکه موتور به چه تعداد و به چه مدت مورد بهره برداری قرار می گیرد.

میزاناسب بخار توان مجاز درهنگام بارگیری یا ضریب کار

بر اساس استاندارد هندی IS:12824-1989 با عنوان انواع کار و کلاس نامی اختصاص داده شده به ماشینهای الکتریکی دوار، موتورها باید برای چرخه های کاری استاندارد مشخص شده در جدول ۱ زیر طراحی شوند.

مقایسه بدنه ۷ نوع از رایج ترین الکتروموتور های استفاده شده در صنعت

نوع چرخه کاری عملکرد مورد نیاز موتور و الزام موتور

• S1 کار دائمی- موتور در بار ثابت به صورت شبانه روزی کار می کند یا به اندازه زمان کافی کار می کند تا به تعال گرمایی برسد.
• S2 کار کوتاه مدت- موتور با بار ثابت به مدت مشخصی کار می کند، اما نه به اندازه کافی طولانی که به تعادل گرمایی برسد. بقیه زمان به اندازه کافی طولانی است که موتور بتواند خنک شده و به دمای محیط برسد..
• S3 کار متناوب- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند که متشکل از دوره زمانی کار در بار ثابت و استراحت و بی برقی می باشد. به دلیل اینکه این دوره های زمانی بسیار کوتاه می باشند، موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد. جریان راه اندازی تاثیر کمی بر افزایش دما دارد.
• S4 کار متناوب به همراه راه اندازی- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند، هر دوره متشکل است از دوره راه اندازی قابل توجه، دوره کار در بار ثابت و دوره استراحت و بی برقی. به دلیل اینکه این دوره های زمانی بسیار کوتاه هستند، موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، اما جریان راه اندازی بر افزایش دما اثر دارد.
• S5 کار متناوب به همراه ترمز الکتریکی- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند، هر دوره متشکل است از دوره راه اندازی، دوره کار در بار ثابت، دوره ترمز الکتریکی سریع و دوره استراحت و بی برقی. موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، به دلیل اینکه دوره های بهره برداری، حالت استراحت و بی برقی بسیار کوتاه هستند.
• S6 بهره برداری دائمی با تناوب کاری- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند، هر دوره متشکل است از یک دوره کار در بار ثابت و یک دوره کار در بی باری، بدون دوره استراحت و بی برقی. موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، زیرا دوره زمانی بهره برداری در بی باری بسیار کوتاه است.
• S7 بهره برداری دائمی با تناوب کاری و ترمز الکتریکی- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند، هر دوره متشکل است از دوره راه اندازی، دوره کار در بار ثابت و دوره ترمز الکتریکی. موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، زیرا دوره استراحت و
  بی برقی وجود ندارد.
• S8 بهره برداری دائمی با تغییرات متناوب در بار و سرعت- موتور با دنباله ای از دوره های کاری یکسان کار می کند، هر دوره متشکل است از یک دوره کار در بار ثابت متناظر با سرعت چرخشی معین، همراه با یک یا چند دوره کار در بارهای ثابت دیگر در سرعتهای مختلف. موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، زیرا دوره استراحت و بی برقی وجود ندارد.
• S9 کار با بار نامتناوب و تغییرات سرعت- به طور کلی موتور در بار و سرعتی کار می کند که به صورت نامتناوب در محدوده کاری مجاز متغیر هستند که این تغییرات شامل اعمال مکرر اضافه بارهایی است که ممکن است از مقادیر نامی موتور فراتر روند. موتور هرگز به تعادل گرمایی نمی رسد، زیرا دوره استراحت و بی برقی وجود ندارد.

کلاسهای نامی اختصاص داده شده به موتورهای الکتریکی در جدول ۲ آمده است. لازم به ذکر است که ضمن اینکه کلاسهای نامی به موتورها اختصاص داده می شود، موتورها باید همواره از الزامات استاندارد هندی اشاره شده در بالا پیروی کنند.

کلاس نامی الکتروموتور فلسفه بهره برداری از موتور

مقادیر نامی حداکثر پیوسته می توان موتور را به صورت پیوسته برای دوره زمانی نامحدود در بار و شرایط کاری مشخص شده توسط سازنده مورد بهره برداری قرار داد
مقادیر نامی کوتاه مدت ضمن راه اندازی در دمای محیط، می توان موتور را به صورت پیوسته برای دوره زمانی محدود در بار و شرایط کاری مشخص شده توسط سازنده مورد بهره برداری قرار داد.
کار معادل پیوسته می توان موتور را در بار و شرایط کاری مشخص شده توسط سازنده به منظور اهداف آزمایشی تا رسیدن به تعادل گرمایی مورد بهره برداری قرار داد. این به صورتی است که معادل با یکی از چرخه های کاری تعریف شده در نوع کار S3 تا S8 یا S9 باشد.
مقادیر نامی کار متناوب موتور ممکن است برای دوره های کاری در بار و شرایط کاری مشخص شده توسط سازنده مورد بهره برداری قرار گیرد. در مورد موتور، این کلاس نامی متناظر است با چرخه کاری متناوب S3 و S6 است در حالی که زمان دوره زمانی برابر ۱۰ دقیقه و یکی از ضرایب دوره زمانی متناوب برابر با مقادیر ۱۵، ۲۵، ۴۰ یا ۶۰ درصد در نظر گرفته می شود
مقادیر نامی غیر متناوب موتور ممکن است به صورت نامتناوب در دوره های کاری با بارهای متغیر و سرعتها و شرایط کاری متغیر مورد بهره برداری قرار گیرد که شامل اضافه بارهایی است که توسط سازنده مشخص گردیده است. در خصوص موتور، این کلاس نامی متناظر است با دوره کاری غیرمتناوب همراه با بار غیرمتنواب و تغییرات سرعت بر اساس چرخه کاری S9 می باشد.

تعیین نوع چرخه کاری و کلاس نامی

نوع چرخه کاری و کلاس نامی مشخص شده برای موتور باید بر روی پلاک موتور به همراه جریان خروجی نامی همانگونه که در زیر مورد بررسی قرار می گیرد درج شود.

۱- اگر هیچ مشخصه ای بعد از خروجی نامی درج نشده باشد، موتور باید برای کار نامی حداکثر پیوسته یعنی چرخه کاری S1 در نظر گرفته شود.

۲- برای چرخه کاری S2، دوره زمانی کاری باید بر حسب دقیقه بعد از S2 درج شود. برای مثال S2 60 minutes.

۳- برای چرخه کاری S3 و S6، باید ضریب دوره زمانی متناوب (CDF) بر حسب درصد بعد از S3 یا S6 درج شود. برای مثال S3 15% یا S6 60%.

۴- برای چرخه کاری S4 و S5، باید علاوه بر ضریب دوره زمانی متناوب (CDF) بر حسب درصد، اینرسی موتور (JM) و اینرسی بار (Jext)، هر دو ارجاع شده به شفت موتور درج شوند. برای مثال،
S4 25%, JM=۰.۱۵ km-m۲, Jext=۰.۷ km-m۲.

۵- برای چرخه کاری S7 باید اینرسی موتور (JM) و اینرسی بار (Jext)، هر دو ارجاع شده به شفت موتور بعد از S7 درج شوند. برای مثال S7, JM=۰.۱۵ km-m۲, Jext=۰.۷ km-m۲.

۶- برای چرخه کاری S8 باید اینرسی موتور (JM) و اینرسی بار (Jext)، هر دو ارجاع شده به شفت موتور به همراه بار، سرعت و ضریب دوره زمانی برای هر شرایط سرعتی بعد از S8 درج شوند.

برای مثال:

S8 JM=۰.۴ kg-m۲, Jext=۴ kg-m۲

– ۱۶ kW, 740 rpm 30%

– ۴۰ kW, 1460 rpm 30%

– ۲۵ kW, 980 rpm 40%

نیاز به تعیین نوع چرخه کاری و کلاس نامی
برای اکثر کاربردها، موتورهای با مشخصات چرخه کاری نوع S1، S2، S3 و S6 به ترتیب برای کار دائمی، کوتاه مدت، متناوب و دائمی با بار متناوب مناسب می باشند.

البته برای کارهای خاص از قبیل جرثقیل ها، موتورهای با مقادیر نامی دائمی معادل، کوتاه مدت یا متناوب مورد نیاز می باشند.

به منظور اینکه موتوری که الزامات مربوط به چرخه های کاری خاص را داشته باشد خریداری کنیم، لازم است سازنده تمام اطلاعات در خصوص چرخه کاری لازم برای خریدار را فراهم نماید.

در صورتی که اطلاعات کافی نباشند، باید طی توافقی که از طریق صحبت میان خریدار و سازنده ایجاد می شود، نوع موتور مشخص گردد

بعلاوه، وقتی موتور برای چرخه کاری متناوب برای کار با جرثقیل طراحی می شود، باید این امکان وجود داشته باشد که موتور مذکور در معرض تست با مقادیر نامی معادل دائمی، کوتاه مدت یا متناوب قرار گیرد، به گونه ای که موتور الزامات کاری واقعی را به صورت رضایت بخش رعایت کرده و از شرایط مشخص پیروی نماید.