Welke invloed heeft de inschakelduur op de prestaties en levensduur van de motor?

De duty-cycle van een elektrische motor heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties en levensduur. De duty-cycle beschrijft de hoeveelheid tijd die een motor in bedrijf is ten opzichte van zijn rusttijd, meestal uitgedrukt als een percentage. Hier volgt een gedetailleerde uitleg van hoe de inschakelduur zowel de prestaties als de levensduur beïnvloedt:

Inzicht in de inschakelduur:
Definitie:

De duty-cycle is de verhouding tussen de bedrijfstijd van de motor en de totale cyclustijd (rusttijd bedrijfstijd). Het wordt vaak uitgedrukt als een percentage.
Een inschakelduur van 25% betekent bijvoorbeeld dat de motor 25% van de tijd draait en 75% van de tijd rust.
Inschakelduurklassen:

Continubedrijf (S1): De motor draait voor onbepaalde tijd continu met een constante belasting.
Kortstondig gebruik (S2): De motor werkt gedurende een korte periode met een constante belasting, gevolgd door een rustperiode die lang genoeg is om de motor weer op omgevingstemperatuur te laten komen.
Intermitterend periodiek bedrijf (S3 tot S8): De motor werkt met periodieke belastings- en rustcycli, vaak inclusief starten, remmen en wisselende belastingen.
Impact op motorprestaties:
Thermisch beheer:

Warmteopwekking: Tijdens bedrijf genereren motoren warmte als gevolg van elektrische verliezen (bijvoorbeeld weerstandsverliezen in de wikkelingen) en mechanische verliezen (bijvoorbeeld wrijving in lagers).
Koelvereisten: Een hogere inschakelduur betekent dat de motor langer draait, waardoor meer warmte wordt gegenereerd die moet worden afgevoerd om oververhitting te voorkomen.
Temperatuurstijging: Als de motor niet voldoende koeling of rusttijd heeft om de warmte af te voeren, kan de interne temperatuur stijgen, waardoor de efficiëntie afneemt en mogelijk thermische schade ontstaat.
Kracht en efficiëntie:

Behandeling van lasten: Motoren die zijn ontworpen voor continu gebruik zijn doorgaans geoptimaliseerd voor efficiëntie en betrouwbaarheid bij hun nominale belasting. Motoren met intermitterende werking kunnen tijdelijk hogere belastingen aan, maar zijn minder efficiënt bij langdurig gebruik.
Efficiëntievariatie: Motoren die met intermitterende werkcycli werken, kunnen een variërende efficiëntie hebben als gevolg van de herhaalde start- en stopcycli, wat extra verliezen kan veroorzaken.
Start-stop-cycli:

Inschakelstroom: Elke keer dat een motor start, trekt deze een hoge inschakelstroom, aanzienlijk hoger dan de bedrijfsstroom. Frequente start-stopcycli kunnen leiden tot verhoogde elektrische en thermische stress.

Mechanische spanning: Frequent starten en stoppen kan ook mechanische spanning op de motorcomponenten, zoals lagers en koppelingen, veroorzaken.
Impact op de levensduur van de motor:
Thermische spanning:

Verslechtering van de isolatie: Overmatige hitte kan de isolatie van de wikkelingen aantasten, wat kan leiden tot mogelijke kortsluiting of wikkelingsstoringen.
Vermoeidheid van componenten: Langdurige blootstelling aan hoge temperaturen kan de veroudering van materialen versnellen en de algehele levensduur van de motor verkorten.
Mechanische slijtage:

Lagerslijtage: Lagers zijn tijdens bedrijf onderhevig aan mechanische slijtage. Continubedrijf kan leiden tot meer uniforme slijtage, terwijl intermitterend bedrijf met veelvuldig starten en stoppen ongelijkmatige slijtage en voortijdige uitval kan veroorzaken.
Commutator en borstels (in gelijkstroommotoren): Bij gelijkstroommotoren met borstels verhoogt veelvuldig starten en stoppen de slijtage van de commutator en borstels, waardoor hun levensduur wordt verkort.
Elektrische spanning:

Overspanning en overstroom: Frequente inschakelstromen tijdens het opstarten kunnen de motorwikkelingen en elektrische componenten belasten, wat mogelijk kan leiden tot kapotte isolatie of schade aan de wikkeling.
Spanningspieken: Snel schakelen tijdens intermitterende bedrijfscycli kan spanningspieken veroorzaken, waardoor de isolatie en andere elektrische componenten verder worden belast.
Optimalisatie van de inschakelduur voor prestaties en levensduur:
Juiste maatvoering:

Zorg ervoor dat de motor het juiste formaat heeft voor de beoogde toepassing, rekening houdend met zowel de belasting als de inschakelduur. Het overbelasten van een motor boven zijn nominale capaciteit kan de levensduur ervan aanzienlijk verkorten.
Koeling en ventilatie:

Er moeten adequate koelsystemen (bijv. ventilatoren, koellichamen, vloeistofkoeling) aanwezig zijn om de warmte effectief af te voeren, vooral voor motoren die met hoge bedrijfscycli werken.
Een goede ventilatie rond de motorinstallatie kan helpen bij het handhaven van optimale bedrijfstemperaturen.
Regelmatig onderhoud:

Routinematige inspectie en onderhoud van de motor kunnen helpen tekenen van slijtage vroegtijdig te identificeren, waardoor tijdige interventies mogelijk zijn om storingen te voorkomen.
Het smeren van lagers, het controleren van de isolatieweerstand en het zorgen voor schone en veilige elektrische verbindingen zijn cruciale onderhoudstaken.
Toezicht en controle:

Het implementeren van bewakingssystemen om de motortemperatuur, stroom en trillingen te volgen, kan helpen bij het detecteren van abnormale bedrijfsomstandigheden en het voorkomen van schade.
Het gebruik van frequentieregelaars (VFD's) of softstarters kan de mechanische en elektrische spanning tijdens opstart- en stopcycli verminderen, waardoor de levensduur van de motor wordt verlengd.

De inschakelduur speelt een cruciale rol bij het bepalen van de prestaties en levensduur van een elektromotor. Het effectief begrijpen en beheren van de werkcyclus kan helpen bij het optimaliseren van de werking van de motor, het verbeteren van de efficiëntie en het verlengen van de levensduur van de motor. De juiste selectie-, koeling-, onderhouds- en regelstrategieën zijn essentieel voor het garanderen van betrouwbare en langdurige motorprestaties.