Toerental regelen 3 fase motor regelen met 3 spanningstrappen

De situatie;
Een drie fase motor (ster, 560W) die een ventilator aandrijft en op drie verschillende toerentallen ingesteld kan worden. Die drie verschillende toerentallen worden gerealiseerd door een transformator welke de 400V omzet naar 320 en 240V. Vervolgens zijn het drie relais die afhankelijk van het gewenste toerental de bijhorende spanning op de motor aanbieden. Van deze drie relais mag er dus altijd maar ééntje tegelijkertijd op zijn, dit is in de besturing geborgd.
Op het moment dat er omgeschakeld wordt naar een ander toerental zal het relais van het huidige toerental afvallen en na 2 seconden het relais van het nieuwe toerental opkomen.
Het ontwerp is niet van mijn hand en ombouw met een fraaiere motorbesturing is op dit moment geen onderdeel van de klus.

De vraag;
Rond de wijziging van een deel van de besturing is nog eens gekeken naar deze situatie en daarbij kwam de vraag naar voren waar die 2 seconden op gebaseerd is. Met de achterliggende vraag of die omschakeling op enige wijze van invloed kan zijn op de levensduur van de motor.
Zoekend naar wat meer achtergrond informatie kom ik wel tegen dat het een slecht idee is om de draairichting om te draaien als de motor nog uitloopt, dat was mij al wel bekend :) Maar het weer inschakelen tijdens het draaien (in dezelfde richting, maar wel met een lagere of hogere spanning) vind ik minder concrete informatie over. Is hier toevallig iemand die hier meer informatie, suggesties of ervaringen heeft met deze situatie?

Alvast bedankt.
Jasper

Op het werk hebben we een 5 standen trafo met handschakelaar voor het aansturen van de ventilators. Daar zit met het omschakelen helemaal geen tijd tussen.

Ook kan je kleine 3 fase motoren tot zeg 2,2kW ook prima tijdens het draaien van richting veranderen, bij ons op het werk zo 50 machines die soms zo om de. 2 seconde van richting veranderen zonder wachttijd en sommige machines zijn al 50 jaar oud met nog dezelfde motor.

Een 3 fase motor kan daar allemaal tegen omdat de rotor altijd langzamer loopt dan wat het veld doet. Dat heet slip. En als je dan de spanning verhoogt of verlaagt of het veld direct omdraait zorg dan enkel voor mog meer slip.

Wel word van te veel slip over lange tijd de motor een stuk warme omdat de stroom dan een stuk groter is. Eigenlijk gaat een 3 fase motor pas kapot als het te warm word en dat is als er te lang er teveel stroom loopt.

[Bericht gewijzigd door benleentje op (15%)]

Ik zou het gaan zoeken in een lagere stroompiek en netvervuiling indien de motor van hoog naar lager toerental geschakeld wordt.

Een poging tot een verklaring:

Indien je een draaiende motor spanningsloos maakt en de voedingsdraden direct kortsluit, zal er in de motor een remmende effect optreden. Dit kan alleen als er een magnetisch veld in de wikkeling aanwezig is en er dus stroom door de wikkeling loopt.

Datzelfde effect heb je ook indien je de wikkeling van de draaiende motor kortgesloten wordt door een transformator. Het gevolg is dat een de voedende zijde van de trafo (wellicht) tijdelijk een hogere spanning komt te staan.

Dit geeft netvervuiling op het voedende net en zorgt (wellicht) voor hogere inschakelpieken.

Gaat de motor defect indien je zonder vertraging overschakelt ?
Uiteraard gaan mechanische schokken en stroompieken een negatieve invloed hebben op de levensduur van een motor.

Als de massatraagheid van de waaier geen vliegwiel van jewelste vormt, zou ik me er niet te druk over maken. Een driefazige motor kost nu ook geen arm en een been.

In begin 80's ware frequentie regelaars nog aan de prijs en werden op het bedrijf 7,5 kw motoren ook met relais op andere trafo spanningen gezet. De trafo was 125kVA . Bij opschakelen naar hoger was het niet een groot probleem, terug schakelen te snel wel dit gaf enorme stroompieken tot zelfs uitval. Daar zat later ook een time tussen die voor de vertraging zorgde. 1 van mijn eerste projecten met de Siemens 110A plc.

de "common" failure mode van motoren is dat ze te heet worden. Vaak van "te veel stroom". En dan "heel even" is geen probleem, het wordt pas een probleem als het een paar seconden VEEL te veel is, of na een paar minuten als het "een beetje" te veel is.

Tja. HEEL lomp de boel HEEL plots van 3000 RPM naar 0 brengen, kan ook schade tot gevolg hebben. En stof in de lagers, maar dat is allemaal veel zeldzamer dan "te veel stroom -> Te heet geworden".

Nu is het een asyncrhoon motor. En als die 1A bij 400V doet, dan doet ie bijvoorbeeld 2800 RPM.

Ga je hem nu op 320V draaien, dan neemt ie misschien nog maar 0.5A maar gaat dan 2000 RPM draaien.

De verliezen, evenredig met zowel stroom als "verschil met 3000 RPM" zijn in mijn voorbeeld dan HOGER bij de lagere stand.

Maar als iemand dit systeem zo GOED bedacht heeft, dan zou het zo moeten zijn dat 1A * (3000-2800) = 200 evenveel of meer is dan bij de lagere stand 3000-2000 * <wat de stroom dan is>, max 0.2A.

ALS dat zo goed is uitgerekend dan heeft de motor niets te vrezen.

Met deze constructie krijg je mogelijk forse stromen als je schakelt. Maar met 2 sec pauze ondervang je dat ook. Als je direct schakelt kunnen relais of automaten van de pieken tzt kapot gaan.

Die twee seconden zal als basis iets hebben als: "natte vinger, zal wel ruim voldoende zijn". Lastig om wetenschap op te bedrijven.

In theorie wil je bij naar beneden schakelen weer inschakelen als het toerental gezakt is tot wat ie in de nieuwe situatie zal draaien.

En bij naar boven schakelen wil je iets van 30-100 ms "alles uit" hebben om 100% te voorkomen dat je de boel kortsluit. Die 2s is een compromis wat redelijk voldoet.

Het grootste "probleem" is bij terugschakelen van de spanning (=toerental)
Door de massatraagheid van de aandrijving moet er "op de motor" geremd worden, dat geeft een stroompiek.
Helemaal afhankelijk van de massatraagheid van het geheel.
En hoe vaak wordt er terug geschakeld word.
Kan me haast niet voorstellen voor zo'n klein motortje zo'n ingewikkelde terugschakelbeveiliging wordt toegepast.

En zoals gezegd werden bij ons de motoren soms om de 2 seconden hard vooruit en dan weer achteruit gezet met een relais. Maar daar zat dan bijna geen massa achter.

Bij een ster/driehoek gebeurd het zelfde bij op of terug schakelen.

Dank voor alle toelichting, dat helpt. Ook de voorbeelden waarbij hard wordt omgeschakeld en het laten vallen van het woord slip (daarvan schrok weer wat weg gezakte kennis wakker) Ik ga naar aanleiding van het bericht van rew eens kijken wat het toerental doet en of deze in de 2 seconden voldoende afneemt om in de buurt te komen van het beoogde toerental.

De motor heeft geen opvallend korte levensduur bij deze installaties en kost zoals pamwikkeling aangeeft ook niet de wereld. Wel is door de plaatsing het vervangen een behoorlijke klus waardoor we dat natuurlijk het liefst zo min mogelijk doen, dus vandaar dit onderzoekje.