Ottimizzare l'efficienza dei motori elettrici: Ottenere di più per il vostro denaro

Ottimizzare l'efficienza dei motori elettrici: Ottenere di più per il vostro denaro

Pubblicato per la prima volta qui.

I motori elettrici sono dispositivi che convertono l'energia elettrica in forza meccanica. Operano sui principi dell'elettromagnetismo, utilizzando l'interazione tra le correnti di avvolgimento e i campi magnetici per generare forza. Alcuni motori, come quelli usati nell'industria dei trasporti, possono invertire l'effetto e generare anche elettricità, convertendo la forza in elettricità.

Molti impianti industriali attribuiscono oltre il 70% del loro consumo energetico ai motori, quindi anche un leggero aumento dell'efficienza può ridurre drasticamente la spesa energetica e migliorare i profitti.

Come aumentare l'efficienza dei motori

Ci sono diverse aree in cui possono verificarsi perdite di efficienza del motore. Esse vanno dalle perdite per attrito e calore alla dissipazione del campo magnetico all'interno del nucleo del motore. Anche il tipo di materiali usati può influenzare l'efficienza complessiva di un motore.

Il miglioramento dell'efficienza dei motori può essere suddiviso in 3 fasi:

Fase 1 - Valutazione

La prima fase consiste nel monitorare e documentare ogni motore e valutare il livello attuale delle prestazioni. Raccogliere e registrare i dettagli che sono essenziali per valutare l'efficienza o il consumo attuale del motore, come:

• L'età del motore
• Quanti cavalli vapore il motore sta effettivamente generando
• Valutazioni di potenza e consumo
• Che tipo di livelli di controllo sono stati implementati nella vostra struttura
• Identificare i vari carichi a cui è sottoposto il motore utilizzando un registratore di potenza

Una volta che avete tutte le informazioni, potete usare un sistema di calcolo dell'efficienza, come Motor Master, per calcolare l'efficienza del motore.

Fase 2 - Miglioramento

Subito, puoi usare le informazioni che hai raccolto durante la fase 1 per fare alcuni miglioramenti immediati. I motori più vecchi sono intrinsecamente inefficienti, quindi possono essere sostituiti con quelli moderni a più alta efficienza. Se ce ne sono di troppo o troppo piccoli, sostituiteli con modelli di dimensioni migliori per migliorare l'efficienza di funzionamento.

Per ottimizzare i motori che intendete mantenere, ispezionateli per tre variabili che sono note per ridurre l'efficienza e anche la vita del motore in modo significativo:

1. Squilibrio di tensione In un motore trifase, lo squilibrio di tensione è la differenza di tensione tra le fasi. Per prestazioni ed efficienza ottimali, le tensioni delle fasi dovrebbero essere uguali o il più possibile vicine: il calcolo dello squilibrio di tensione (Vu) è abbastanza semplice:
   • Fare la media della tensione su tutte e tre le fasi (Va)
   • Calcolare il massimo scostamento dalla media (Vm)
   • Dividere la differenza per la tensione media e moltiplicarla per 100

   [(Va-Vm)X100] ÷ Va = Vu

   Con una tensione media di 460V, una differenza di soli 5V crea uno squilibrio di tensione dell'1,1%. Mentre la National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e lo standard EN50160 richiedono uno squilibrio massimo del 5% e del 2% rispettivamente, di solito si raccomanda una differenza dell'1% o inferiore.

2. Squilibrio di corrente Lo squilibrio di corrente è simile allo squilibrio di tensione. Al contrario della tensione, viene calcolato misurando la differenza tra la corrente assorbita da ciascuna delle gambe di un motore trifase. Il metodo per correggere lo squilibrio di corrente dipende dai fattori che lo causano:
   • Dispositivo di correzione del fattore di potenza per lo squilibrio causato dall'alimentazione
   • Riavvolgimento o sostituzione del motore per guasti interni o installazione difettosa
   • In alcuni casi, l'acquisto di un nuovo motore è preferibile.
     • Motori con più di 15 anni e meno di 40hp
     • Motori non speciali sotto i 15hp
     • Il costo di riavvolgimento supera il 50% dell'acquisto di un motore nuovo
3. Fattore di potenza Il fattore di potenza è il rapporto (o percentuale) tra la potenza reale (in KW) di un motore e la sua potenza apparente (totale) (in KVA). La potenza apparente è l'espressione della potenza reale del motore e della sua potenza reattiva in kilovar (kVAR). Il fattore di potenza deve essere valutato su tutti i principali carichi e circuiti, non solo sui motori; un aumento della potenza reattiva di un motore aumenta la potenza apparente. Questo fa diminuire il fattore di potenza. Più il fattore di potenza è vicino a 1 (o 100%), meglio è, quindi diminuire la potenza reattiva è generalmente meglio per l'efficienza.

   L'obiettivo di accertare il fattore di potenza è quello di identificare quali carichi causano il ritardo della potenza reattiva e le strategie di progettazione che possono migliorare il fattore di potenza.

Fase 3 - Prolungare il periodo di vita

Oltre ai metodi menzionati sopra, ci sono alcune altre strategie che puoi usare per aumentare il periodo di vita dei motori nel tuo impianto, e quindi anche la loro efficienza operativa:

• Laminazione - Invece dei più economici acciai al carbonio, si possono usare laminazioni contenenti acciai con un po' di silicio. Usando una laminazione più sottile e aumentando la loro lunghezza si riducono le perdite del nucleo limitando gli effetti della saturazione e dell'isteresi.
• Lubrificazione - L'intervallo di lubrificazione è deciso da una serie di fattori, quindi bisogna fare attenzione quando si applicano i lubrificanti. I diversi tipi di grasso, anche quelli con gli stessi elementi, non dovrebbero mai essere mescolati.
• Isolamento - L'efficienza può anche diminuire a causa delle correnti parassite. Queste possono essere minimizzate isolando adeguatamente i fogli o la laminazione.

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