Er zijn twee soorten elektromotoren: wisselstroom (AC) en gelijkstroom (DC). AC-motoren kunnen synchroon of asynchroon zijn. Synchrone motoren worden gebruikt in toepassingen waar snelheid en nauwkeurigheid essentieel zijn, zoals synchrone klokken, timers in elektronische apparaten en audiorecorders. Asynchrone motoren, ook wel inductiemotoren genoemd, kunnen op variabele snelheden werken, zijn onderhoudsarm en duurzaam, en worden breed toegepast in de industrie. Bij toepassingen zoals heffen, mengen, pompen, comprimeren en boren zijn inductiemotoren gemakkelijk te bedienen en kosteneffectiever dan synchrone en DC-motoren.

Van de twee hoofdtypen inductiemotoren (asynchroon), eenfase en driefase, worden eenfasemotoren doorgaans beperkt tot toepassingen met kleine elektrische belastingen, zoals huishoudapparaten, omdat eenfasemotoren niet zelfstandig kunnen starten. Driefasige motorsystemen hebben een veel breder industrieel en commercieel toepassingsgebied, omdat ze minder koperbedrading nodig hebben en daardoor goedkoper, compacter, efficiënter zijn en soepeler draaien (minder trillingen).

Controllers zijn cruciaal

Motorsystemen zijn afhankelijk van een starter, of controller, omdat deze de prestaties van de motoren regelt door de motor te starten, stoppen, vooruit en achteruit te schakelen, te versnellen en te vertragen, en door deze te beschermen tegen overbelasting of storingen.

De meest eenvoudige controller is een aan/uit-schakelaar tussen de motor en de voeding, terwijl de complexere controllers de snelheid en het koppel van de motor regelen.

Direct-on-line (DOL, of rechtstreeks-aan-het-net) starters zijn het meest basale type motorstarter; wanneer ze bekrachtigd worden, sluiten ze de motoraansluitingen onmiddellijk aan op de voeding. DOL-starters zijn nuttig als de hoge inschakelstroom van de motor geen te grote spanningsvallen in het voedingscircuit veroorzaakt. Ze zijn geschikt voor kleine waterpompen, compressoren, ventilatoren en transportbanden. Directe starters kunnen echter geen terugkoppeling geven.

Bovendien zullen DOL-starters, in het geval van een asynchrone motor zoals de driefasige inductiemotor, die een hoge startstroom trekt die typisch zes tot zeven keer de volle belasting bedraagt, de motor niet kunnen beschermen tegen de inschakelstroom.

 

Apparatuur beschermen en de levensduur verlengen

Motorcontrollers hebben te maken met vele vormen van slijtage. In het bijzonder moeten driefasige inductiemotorstarters omgaan met schadelijke factoren zoals inschakelstroom en elektrische boogvorming.

Inschakelstroom, ook wel de inschakelpiek of ingangspiekstroom genoemd, is het hoge stroomniveau dat door de motor wordt getrokken om te beginnen met versnellen naar volle snelheid. Tijdens deze periode moet de motor vaak een stroom trekken die tot zeven tot 10 keer de normale bedrijfsbelasting bedraagt. Stroomoverbelasting, hoewel deze minder dan een seconde duurt, veroorzaakt koppelpieken die mechanische spanning op de machine veroorzaken, vooral wanneer de start- en stopcyclus zich herhaalt. De basale DOL-starters kunnen de motor niet beschermen tegen de inschakelstroom. Daarom moet de controller een beschermingsmechanisme hebben om de apparatuur stroomafwaarts voldoende te bufferen.

Elektrische boogvorming—waarbij de stroom van elektriciteit door een gas een elektrische doorslag en ontlading van het gas veroorzaakt—komt het vaakst voor in motorcontrollers waar contacten herhaaldelijk een elektrisch circuit openen (breken) en sluiten (maken). Elektrische boogvorming produceert een grote hoeveelheid warmte, die kleine delen van het contactoppervlak zal smelten of zelfs verdampen, waardoor de motorcontroller beschadigd raakt.

Naast het omgaan met inschakelstroom en elektrische boogvorming hebben driefasige inductiemotorstarters ook een zachte start- en stopfunctie nodig. Zachte starts en stops voorkomen schade aan apparatuur en aan de zware en omvangrijke objecten die door compressoren, transportbanden en poortsystemen worden verplaatst. Door hun massa hebben zulke objecten aanzienlijk momentum, ook bij lage snelheden.

Softstarters en variabele-frequentieaandrijvingen kunnen beide worden gebruikt om de apparatuur te beschermen en de levensduur van de motor te verlengen door de inschakelstroom en de daaruit voortvloeiende warmteontwikkeling door frequente starts en stops te verminderen.

Belangrijkste typen motorstarters

Softstarters voor motoren, of solid-state starters met verlaagde spanning, kunnen tijdelijk de stroombelasting en koppelpiek tijdens het opstarten van een motor verminderen, terwijl de snelheid van de motor geleidelijk wordt opgevoerd. Hierdoor verlaagt de softstarter de mechanische spanning op de motor en de as, en verlengt deze de levensduur van het systeem. Softstarters kunnen worden aangepast voor individuele toepassingen. Ze kunnen helpen drukpieken in pomptoepassingen te vermijden en transportbanden soepel op gang te brengen, om schokken, spanning of slippen te minimaliseren. Omdat softstarters een hogere elektrische complexiteit hebben dan directe starters, ontstaan er vaak kosten-prestatieproblemen.

Een variabele-frequentieaandrijving (VFD) gebruikt elektromechanische aandrijfsystemen om de motorsnelheid en het koppel te regelen door de ingangsfrequentie en spanning van de motor te variëren. Hierdoor kunnen VFD's de stroom die nodig is om de motor te starten, verminderen. Een VFD is eenvoudig te koppelen aan automatische besturingssystemen. Variabele-frequentieaandrijvingen zijn ook zeer energiezuinig, wat helpt de piekbelasting op het energienetwerk te verminderen. De wereldwijde marktpenetratie van VFD's is echter relatief klein door de hoge prijs en de gevoeligheid voor omgevingsfactoren zoals temperatuur en spanningspieken.

 

Hoewel softstarters en variabele-frequentieaandrijvingen al duidelijke voordelen bieden voor motoren, blijven fabrikanten systemen ontwikkelen met meer functionaliteit en lagere prijzen.

Voordelen van hybride motorstarters

Sensata's hybride motorstarters van de DRMS-serie kunnen tot zes functies in dezelfde eenheid bieden: voorwaarts/achteruit, zachte start/zachte stop, motorbeveiliging tegen overbelasting, en netscheidingsrelais.

Met hun zachte start/stop-functie bieden Sensata's hybride motorstarters van de DRMS-serie bijzonder uitgesproken voordelen voor transportsystemen. Naast hun elektromechanische relaisfunctie beschikken de hybride motorstarters van de DRMS-serie ook over een solid-state relaisfunctie, die halfgeleiders gebruikt voor contactloze werking om snelle en slijtagevrije vermogensregeling te bereiken.

Met de prestaties die het solid-state relais biedt en de betrouwbaarheid van het elektromechanische relais zijn de hybride motorstarters van de DRMS-serie effectiever in het beperken van de destructieve effecten van hoge inschakelstromen, de daaruit voortvloeiende mechanische spanning, en de vorming van hiaten in het systeem. Hierdoor bereiken de gecombineerde relaisfuncties hogere prestaties en consistentie, lager energieverbruik, betere veiligheid en een langere levensduur van de apparatuur.

Daarnaast zijn de hybride motorstarters van de DRMS-serie compact, met een breedte van slechts 22,5 mm, waardoor de ruimtebehoefte voor een motorstarter met tot 75 procent wordt verminderd. Ten slotte bieden de DRMS-apparaten, in vergelijking met variabele-frequentieaandrijvingen die tussen de $400 en $1200 kosten, een voordeliger optie.

De hybride motorstarters van de DRMS-serie kunnen worden gebruikt in transportsystemen, poortsystemen en compressoren door machinebouwers, paneelontwerpers of -bouwers, en productiefaciliteiten. Daarnaast hebben deze hybride motorstarters een hogere maximale motorspanning van 400V ten opzichte van andere vergelijkbare producten; de hoge maximale motorspanning maakt het gebruik van hybride motorstarters van de DRMS-serie mogelijk in een breder scala aan industriële toepassingen dan andere producten kunnen verwerken.

Conclusie

Motorstarters voor inductiemotoren doorlopen veel start- en stopcycli. Factoren om te overwegen bij het vergelijken van motorstarters zijn onder meer prestaties, duurzaamheid, betrouwbaarheid, afmetingen, prijs, en de bescherming van apparatuur tegen inschakelstroom en andere mogelijk schadelijke verschijnselen. Direct-on-line starters zijn betrouwbaar, maar bieden weinig zelfbescherming of bescherming voor de bedrijfsmiddelen die door de motoren worden verplaatst. Betere bescherming is beschikbaar met VFD's, maar tegen een hogere prijs. Hybride motorstarters vinden een balans tussen al deze factoren en verdienen daarom serieuze overweging voor motoren die met waardevolle bedrijfsmiddelen werken.

Voor meer informatie over Sensata's DRMS-serie, bezoek https://www.onlinecomponents.com/featured/sensata-crydom-546/sensata-crydom-din-rail-mount-hybrid-motor-starters-drms-series?id=459.

OnlineComponents.com heeft deze bijdrage gesponsord.  Alle meningen zijn van mij.  –John Koon