آشنایی با الکتروموتور عمودی | نحوه نصب و کاربرد آن | تفاوت آن با الکتروموتور افقی
آشنایی با الکتروموتور عمودی
الکتروموتور عمودی چیست؟ برای آشنایی با الکتروموتور عمودی در ادامه این مقاله با ما همراه باشید. همانطور که می دانیم با پیشرفت تکنولوژی و صنعت نوین،امروزه به الکتروموتورها در ابعاد مختلف با ویژگی‌های متفاوت نیاز داریم.شرایط نصب انواع موتورهای سه فاز و تک فاز با توجه به کاربرد آنها متفاوت هستند. برخی از انواع آنها برای نصب عمودی طراحی و ساخته شده‌اند که به آنها الکتروموتور عمودی گفته می‌شود و برخی برای استفاده افقی طراحی شده‌اند.بنابراین باید اصول نصب و راه اندازی در مورد آنها رعایت شود تا درگیر مشکلات عملیاتی نشوند.به عنوان مثال اگر یک الکتروموتور که قابلیت نصب عمودی را ندارد، در حالت افقی نصب قرار بگیرند،موجب آسیب جبران ناپذیری به الکتروموتور و تجهیز متصل به آن می‌شود.
باید توجه داشت که برای انتخاب یک الکتروموتور مناسب هم‌زمان چندین پارامتر نظیر دور، توان، نحوه نصب، جنس بدنه، پایه دار یا فلنج دار بودن و … باید مورد توجه قرار بگیرید.و همینطور باید بدانیم که معمولا سازنده این الکتروموتورها بر روی پلاک علامت V به معنی Vertical یا همان عمودی را نوشته تا مشخص شود که شرایط کاری الکتروموتور در حالت عمودی طراحی شده است.یک الکتروموتور عمودی از جنبه الکتریکی مشابه نوع افقی آن است اما از جنبه مکانیکی به دلیل نحوه نصب،متفاوت ساخته می‌شوند.الکتروموتورهای عمودی می‌توانند در محیط‌هایی با فشار بالا و گشتاور متغیر به محور بدون صدمات فیزیکی مورد استفاده قرار گیرد.
برخی از تفاوت‌های موجود در طراحی ممکن است در ساختار خارجی برای استاتور وجود داشته باشد، زیرا بارگذاری جرمی، از یک بارگذاری شعاعی (برای نصب افقی) به یک بارگذاری محوری (برای نصب عمودی) تغییر می‌کند. الکتروموتور عمودی، به طور خاص برای کاربردهایی طراحی شده است که موتور به صورت عمودی نصب می شود و روتور به سمت پایین کشیده می شود، به عنوان مثال در پمپ های چاه عمیق، تأسیسات فاضلاب، تصفیه خانه های آب و … .
اجزای الکتروموتور عمودی
انواع الکتروموتورها ، چه الکتروموتور عمودی باشند یا افقی ، از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که اجزای اصلی الکتروموتورها عبارتند از:
- بلبرینگ
- یاتاقان
- روتور + سیم پیچ
- استاتور
- نگهدارنده
- فن
- پوشش فن
- جعبه برق (ترمینال)
اما الکتروموتور عمودی علاوه بر موارد بالا شامل اجزای زیر هم می شود که بعضی از قطعات تقویت شده یا مختص کاربردهای عمودی طراحی شده اند:
- بدنه اصلی
- بلبرینگ کف گرد موتور با بیشترین فشار کاری(انتخاب بلبرینگ های کف گرد برای الکتروموتور عمودی بر اساس نیروی وارده است، که می‌تواند ۱۰ تا ۱۰۰۰ برابر نیروی محوری یک الکتروموتور افقی معمولی را تحمل کند.)
- براکت نگهدارنده بلبرینگ ها
- بلبرینگ شیار عمیق که نقش بلبرینگ راهنما را دارد.
ویژگی های الکتروموتور عمودی
- توان الکتروموتورهای عمودی بین 0.18 کیلووات تا 280 کیلووات ( 0.25 تا 375 اسب بخار) است.
- به دلیل وجود سیم پیچی که از عایق حرارتی درجه F استفاده می‌شود، تحمل دمایی این نوع الکتروموتورها تا 52 درجه سانتی گراد است.
- جهت چرخش آن پاد ساعت گرد بوده که تغییر جای دو فاز سبب تغییر جهت چرخش می شود.
- توانایی افزایش ظرفیت کف گرد الکتروموتور از دیگر قابلیت های آن است.
- این نوع الکتروموتورها نسبت به الکتروموتورهای افقی آلودگی صوتی پایین تری دارند و در محل هایی که با کمبود فضا مواجه هستید الکتروموتورهای عمودی انتخاب خوبی هستند.
- همچنین ظرفیت کف گرد الکتروموتور، در موتورهای عمودی افزایش یافته است.
کاربرد الکتروموتور عمودی
الکتروموتور عمودی معمولاً در پمپ ها و سایر کاربردها با اینرسی کم و گشتاور متغیر استفاده می شوند.موتورهای عمودی به عنوان «موتورهایی با هدف مشخص» تلقی می شوند و در درجه اول برای پمپ ها و سپس برای سایر کاربردهایی که اینرسی کم و گشتاور متغیر دارند استفاده می شوند؛ این در حالی است که موتورهای افقی برای هر دو کاربرد گشتاور متغیر و گشتاور ثابت مانند پمپ، فن، کمپرسور، جرثقیل و نوار نقاله ها استفاده می شوند.
در ادامه برخی از کاربردهای دیگر الکتروموتور عمودی را مطرح می کنیم:
- سیستم های پمپاژ: الکتروموتور عمودی به طور گسترده ای در کاربردهای پمپاژ مانند چاه های عمیق، تصفیه خانه های آب و فاضلاب، سیستم های آبیاری و پالایشگاه ها استفاده می شود. این موتورها عملکرد قابل اطمینانی برای پمپ های گریز از مرکز عمودی، پمپ های شناور و پمپ های توربین عمودی ارائه می دهند.
- سیستم های تهویه مطبوع (HVAC): دومین کاربرد پر استفاده الکتروموتور عمود نصب در سیستم های گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) است که معمولاً در واحدهای هواساز (AHU)، برج های خنک کننده و فن های کندانسور استفاده می شوند.
- ماشین آلات صنعتی: این موتورها همچنین در ماشین آلاتی که نیاز به طراحی فشرده و کم حجمی دارند، نیز استفاده می شوند؛ به عنوان مثال سنگ شکن ها، میکسرها، نوار نقاله، همزن های صنعتی و سایر تجهیزات مورد استفاده معادن، ساخت و ساز و صنایع تولیدی.
- تولید برق: موتورهای عمودی نقش مهمی در کاربردهای تولید برق مانند نیروگاه های برق آبی و توربین های بادی دارند. از این موتورها برای به حرکت درآوردن ژنراتورهای که انرژی مکانیکی را به الکتریکی تبدیل می کند، استفاده می شود.
- کاربردهای دریایی: علاوه بر موارد فوق، از الکتروموتور عمود نصب در کاربردهای دریایی مانند سیستم های محرکه کشتی و سکوهای دریایی نیز استفاده می شود. این موتورها حتی در محیط های سخت دریایی نیز عملکرد خوب و قابل قبولی دارند.
نکاتی در مورد الکتروموتور عمودی
1-بلبرینگ ها
الکتروموتور عمودی دارای یک بلبرینگ کف گرد به همراه بلبرینگ راهنما است. انتخاب بلبرینگ کف گرد بر اساس بار با متغیرهای موجود برای حمل بارهای چندین برابر بار محوری یک الکتروموتور معمولی انجام می شود.
طراحی الکتروموتور عمودی به گونه‌ای است که می‌تواند تحمل بارهای زیاد در جهت محور شافت را داشته باشد، اما میزان تحمل در جهت شعاعی پایین است.
معمولاً بلبرینگ راهنما در حین کار معمولی بار قابل توجهی را تحمل نمی کند. در محاسبه عمر بلبرینگ، تعیین بار واقعی بر روی بلبرینگ دشوار است. اگر محاسبه یا بار رانش نادرست باشد امکان خرابی زودتر از موعد وجود دارد.
بلبرینگ های الکتروموتور عمودی عبارتند از:
بلبرینگ راهنما: عملکرد بلبرینگ راهنما این‌گونه است که انتهای پایین محور موتور را نگه دارد و در برابر رانش لحظه ای مقاومت می‌کند. بلبرینگ راهنما معمولاً یک بلبرینگ شیار عمیق است و معمولاً با گریس روغن کاری می‌شود. در حالت عادی، تحت بار کم یا بدون بار است.
بلبرینگ کف گرد: معمولاً در بالای الکتروموتور عمودی قرار دارد، ممکن است از یک یا چند بلبرینگ تماس زاویه ای تشکیل شده باشد. بار محوری اعمال شده توسط پمپ، نوع و تعداد بلبرینگ های مورد استفاده را تعیین می‌کند.
بلبرینگ های تماس زاویه ای: رایج ترین بلبرینگ های نیرو محوری در موتورهای عمودی هستند. یک بلبرینگ برای بارهای محوری معمولی استفاده می‌شود(دسته 445 الکتروموتورهای عمودی)
رولبرینگ کروی: زمانی استفاده می‌شوند که بارهای محوری بالا اعمال شود. بارهای محوری بالا در چاه های بسیار عمیق رایج است، جایی که ستون آب، محور پمپ و نیروی اعمال شده برای حرکت آب می تواند چندین هزار پوند باشد. رولبرینگ‌های کروی می توانند 300 درصد یا حتی 500 درصد بار محوری معمولی را تحمل کنند.
2-روغن کاری بلبرینگ ها
خرابی زودرس بلبرینگ در یک موتور عمودی اغلب به دلیل استفاده اشتباه است. انتخاب روغن بر اساس عوامل متعددی از جمله دما، قرار گرفتن در معرض رطوبت یا سایر آلودگی ها ، سرعت الکتروموتور و نوع بلبرینگ است.
بهترین کار این است که به توصیه های سازنده الکتروموتور عمل کرد، بسیاری از آنها مثل دستورالعمل های روغن کاری مجدد بر روی پلاک ثبت شده که به طور مستقیم بر روی الکتروموتورهای عمودی بزرگتر نصب شده است.
قبل از جایگزینی دستورالعمل ها و خطر خرابی پیش از موعد ، ارتباط با سازنده مهم است. به عنوان مثال ، هنگام روغن کاری بلبرینگ های هیدرودینامیکی ، تغییر ویسکوزیته روغن اغلب اشتباه است.
3-نکات نصب الکتروموتور عمودی
- الکتروموتور عمودی مستقیما به تجهیز متصل می‌گردد زیرا بارگذاری در یک محور بوده و گشتاور به وجود آمده را مصرف می‌کند.
- یکی از نکات بسیار مهم در خصوص تعمیر و نگهداری الکتروموتور عمود نصب، راه اندازی آن در زیر بار است. این موتورها اگر بدون بار راه اندازی شوند، دچار آسیب در بلبرینگ و سایر قسمت ها می شوند.
- پیش از راه اندازی الکتروموتور عمودی، باید از روغن کاری آن اطمینان حاصل کنید زیرا در صورت کم بودن روغن، موتور به صورت خشک و کند کار می کند و در ادامه با افزایش حرارت موجب سوخت موتور می شود. اندازه گیری روغن باید در زمانی که موتور سرد است انجام گیرد.
- در الکتروموتورهای عمودی ارتعاش بیشتری نسبت به مدل های افقی اتفاق رخ می‌دهد زیرا فقط انتهای پایینی به فلنچ به صورت عمود متصل می شود، در حالی که انتهای بالایی بدون نگهدارنده باقی می‌ماند.
- سیستم های پمپاژ عمودی باید طوری طراحی شوند که خارج از منطقه بحرانی کار کنند. اگر الکتروموتور و پمپ در نزدیکی منطقه بحرانی سیستم کار کنند، امکان شکست ناشی از ارتعاش را وجود دارد.
- نصب صحیح پمپ، به اندازه نصب موتور روی سر پمپ مهم است.
4-نکات روغن کاری الکتروموتور عمودی
- بلبرینگ‌های کف گرد که امکان انتقال نیروی خارجی را فراهم می‌کنند، نیازمند مراقبت برای عملکرد بهینه هستند. روغن‌کاری برای موتورهای عمودی یک مساله قابل توجه است که باید به درستی انجام شود.
- تغییر ویسکوزیته روغن ممکن است باعث نشت یا گرم شدن بیش از حد شود.
- روغن ها را ترکیب نکنید. ممکن است با هم سازگار نباشند.
- اگر مقدار روغن موجود در الکتروموتور مناسب نباشد، سبب حرکت کند الکتروموتور می شود که در نهایت منجر به سوختن آن می‌گردد.
- اندازه گیری مقدار روغن در هنگامی انجام شود که موتور خنک باشد.
- اگر از کویل‌های خنک کننده آب استفاده می شود، نشت آب را بررسی کنید.
- چرخاندن شافت روتور به صورت دستی ممکن است به آچار تسمه ای نیاز داشته باشد زیرا بارگذاری رو به پایین روی بلبرینگ کف گرد است.
- هنگام سرویس موتور، روغن روان کننده را تخلیه و تعویض کنید.
- از روشن کردن الکتروموتور عمودی بدون اتصال به تجهیز خودداری کنید زیرا سبب تخریب بلبرینگ ها و باقی اجزا می‌گردد.
راه اندازی الکتروموتور عمودی
در هنگام راه اندازی الکتروموتور عمودی باید به خیلی نکات توجه کرد که یکی از آنها روغن کاری صحیح موتور است .برای روغن کاری بلبرینگ ها، مقدار روان کننده بسیار مهم است چون که مقدار روغن تاثیر مستقیمی بر عملکرد الکتروموتور در زمان راه اندازی دارد.خشک بودن و حرکت کند الکتروموتور در زمان راه اندازی بدلیل کم بودن روغن بوده که در ادامه با افزایش حرارت الکتروموتور ممکن است سبب سوختن موتور می شود.مسئله مهم دیگر این است که در زمان سرد بودن الکتروموتور اندازه گیری روغن انجام شود.ضمناً توجه داشته باشید که الکتروموتور عمودی باید در زیر بار روشن شده و اگر به صورت بی بار راه اندازی شود به بلبرینگ ها و قسمت های دیگر آسیب می زند.
برای راه اندازی موتور ،بالانس بودن آن بسیار مهم است ، چرا که این نوع موتورهای الکتریکی می تواند ارتعاش بیشتری را نسبت به موتورهای افقی تجربه کنند. دلیل این امر این است که موتورهای افقی و پایه دار به صورت محکم بر روی یک سطح سخت پیچ می شوند.در موتورهای عمودی فقط قسمت پایینی به فلنج متصل می شود،در حالی که قسمت بالایی بدون نگهدارنده باقی می ماند و آزاد است. بیشتر مشکلات ارتعاشی الکتروموتور عمود نصب شامل رزونانس سیستم است.
با توجه به همین مسئله انتخاب تجهیزات در یک سیستم شامل الکتروموتور عمودی باید به شکلی باشد که بدون بروز مشکل در اثر لرزش، الکتروموتور عملکرد خوبی داشته باشد. در این مورد ، “سیستم” شامل الکتروموتور ، سر پمپ و پایه است.نصب صحیح پمپ به اندازه نصب الکتروموتور روی سر پمپ اهمیت دارد. موتورهای عمودی گاهی صدا را منعکس می کنند. تفاوت سطح سر و صدا لزوماً به موقعیت نصب مربوط نمی شود.گاهی صدا را از سازه های سقفی یا سقف منعکس می کنند.
نصب الکتروموتور عمودی
الکتروموتور عمودی چون که در یک محور بارگذاری شده و گشتاور تولیدی را مصرف می کند به صورت مستقیم به تجهیزات وصل می شوند، این نوع الکتروموتور منحصراً در حالت عمودی بر پایه فلنج خود نصب می‌شوند.پایه باید با شافت عمود بر آن کمترین لنگی را داشته باشد.این امر در الکتروموتورهایی با شافت میان تهی مهم است زیرا یک شافت غیر عمودی می تواند یاتاقان کف گرد بالا را از بین ببرد.
پس از انتخاب موتور باید برای نصب آن برنامه ریزی های لازم را انجام دهید. برای نصب الکتروموتور عمودی ابتدا محل آن را مشخص کنید و پس از اطمینان از اینکه همه تجهیزات مورد نیاز برای نصب را در اختیار دارید، موارد زیر را انجام دهید:
- ابتدا اطمینان حاصل کنید که ساختار نصب می تواند وزن موتور و تجهیزات متصل به آن را تحمل نماید.
- موتور را به صورت عمودی دقیقاً تراز کنید.
- از براکت یا آداپتورهای مناسب برای محکم کردن موتور روی سازه استفاده کنید. این نوع الکتروموتورها منحصراً در حالت عمودی بر پایه فلنج خود نصب می شوند. پایه باید کمترین لنگی را با شفت عمود بر آن داشته باشد تا آسیبی به موتور وارد نشود.
- پیش از اتصال الکتریکی موتور، اقدامات امنیتی لازم را بررسی نمایید.
- کابل های منبع تغذیه را طبق دستور العمل سازنده به پایانه های موتور متصل نمایید.
- اتصال ارت (Earth) را برای جلوگیری از خطرات الکتریکی برقرار نمایید.
- با استفاده از ابزارهای تراز دقیق، محور موتور را با محور تجهیزات متحرک تراز کنید.
- مکانیزم کوپلینگ موتور و سایر تجهیزات را بررسی و در صورت نیاز از کوپلینگ مناسب تری استفاده نمایید.
- پس از بررسی مجدد تمامی اتصالات و اطمینان از محکم بودن آن ها، موتور را روشن نمایید.
- پس از روشن کردن موتور، عملکرد آن را بررسی نمایید و علت و منبع هرگونه صدا یا ناهنجاری غیرعادی را بیابید.
دسته بندی و کاربرد الکتروموتور عمودی
الکتروموتورهای عمودی را می‌توان به طور کلی بر اساس نوع شافت طبقه بندی کرد:
- توپر
- توخالی
در مدل‌های توپر پمپ در انتهای پایین الکتروموتور متصل می‌شوند.این نوع اتصال در پمپ‌ها و مخازن کم عمق بیشتر از کاربردهای چاه عمیق رایج است.در الکتروموتورهایی که دارای شافت توخالی هستند، سر پمپ از شافت الکتروموتور عبور می‌کند و در بالای موتور کوپل می‌شود.اگرچه این نوع الکتروموتورهای عمودی معمولاً در پمپ های چاه عمیق استفاده می‌شود. موتورهای شافت توخالی معمولاً زمانی که قابلیت تنظیم آسان داشته باشد، استفاده می‌شوند.
الکتروموتورهای عمودی بر اساس بار محوری نیز طبقه بندی می شوند:
- بارمعمولی
- بار زیاد یا خطی
از جدول سرعت موتور و توان موتور می‌توان بارهای محوری معمولی را محاسبه کرد.بار محوری بالا مضربی از بار محوری معمولی است . برای مثال، 175 درصد، 250 درصد یا 300 درصد بار معمولی. موتورهای پمپ خطی کمی متفاوت هستند، زیرا پمپ “در خط لوله” است و هیچ نیروی خارجی به شفت اعمال نمی‌شود.
تعمیر و نگهداری الکتروموتور عمودی
اصلی ترین مواردی که در تعمیر و نگهداری الکتروموتور عمود نصب باید در نظر بگیرید روانکاری و نصب مناسب این تجهیزات است که در ادامه برای هریک از این موارد نکاتی را ذکر می کنیم.
روغن کاری مناسب الکتروموتور عمودی
یکی از علل اصلی خرابی زودرس بلبرینگ در موتورهای عمود نصب، استفاده از روانکار نامناسب است. روانکاری مناسب، مهم ترین بخش تعمیر و نگهداری الکتروموتور عمود نصب است و باید بر اساس عواملی مانند دما، رطوبت، آلودگی های محیط، سرعت موتور و نوع بلبرینگ ها، روغن مناسب را انتخاب نمود. پیشنهاد می کنیم انتخاب روغن را بر اساس دستورالعمل های شرکت سازنده انجام دهید که معمولاً بر روی پلاک یا درون کاتالوگ محصول درج می شود. از جمله نکاتی که برای روغن کاری مناسب الکتروموتور عمود نصب باید در نظر بگیرد عبارتند از:
- بلبرینگ‌های کف گرد که امکان انتقال نیروی خارجی را فراهم می‌کنند، نیازمند مراقبت برای عملکرد بهینه هستند. نکته قابل توجه این است که باید روغن‌کاری موتورهای عمودی به درستی اجام گیرد.
- تغییر ویسکوزیته روغن ممکن است باعث نشت یا گرم شدن بیش از حد شود.
- روغن ها را ترکیب نکنید. ممکن است با هم سازگار نباشند.
- اگر مقدار روغن موجود در الکتروموتور مناسب نباشد، سبب حرکت کند الکتروموتور می شود که درنهایت منجر به سوختن آن می‌گردد.
- اندازه گیری مقدار روغن در هنگامی انجام شود که موتور خنک باشد.
- اگر از کویل‌های خنک کننده آب استفاده می شود، نشت آب را بررسی کنید.
- چرخاندن شفت روتور به صورت دستی ممکن است به آچار تسمه ای نیاز داشته باشد زیرا بارگذاری رو به پایین روی بلبرینگ کف گرد است.
- هنگام سرویس موتور، روغن روان کننده را تخلیه و تعویض کنید.
- از روشن کردن الکتروموتور عمودی بدون اتصال به تجهیز خودداری کنید زیرا سبب تخریب بلبرینگ ها و باقی اجزا می‌گردد.
تفاوت الکتروموتور عمودی و افقی
تفاوت انواع موتورهای تک فاز و سه فاز بیشتر در ظاهر و بدنه و نحوه قرارگیری اجزای بیرونی و داخلی آن می باشد.در الکتروموتور های افقی و عمودی، مهم ترین اجزا شامل پوسته استاتور، براکت بلبرینگ، بلبرینگ بالا و بلبرینگ راهنما می باشند.
جهت چرخش پروانه این نوع الکتروموتورها، بر خلاف عقربه ساعت می باشد. البته امکان تغییر جهت چرخش نیز وجود دارد که با انجام تغییراتی در سیستم داخلی الکتروموتور، می توان این کار را انجام داد. همچنین فرایند جلوگیری از حرکت موتور، پس از خاموش شدن نیز به وسیله سیستم بازدارنده حرکت معکوس یا همان سیستم ترمز الکتروموتور انجام می شود.
سخن آخر
همانطور که گفتیم با پیشرفت تکنولوژی و صنعت نوین،امروزه به الکتروموتورها در صنایع بسیاری نیاز داریم. گرچه الکتروموتورها از نظر عملکرد الکتریکی شباهت بسیار زیادی به هم دارند یعنی همه آنها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند،اما به دلیل اینکه برای استفاده در کاربردهای مختلف طراحی می شوند، از نظر ویژگی های فیزیکی، ظاهری و مکانیکی با یکدیگر تفاوت دارند. یکی از این تفاوت ها در نحوه نصب موتور است، برخی از موتورها برای نصب به صورت افقی طراحی شده اند و برخی دیگر به صورت عمودی نصب می شوند. الکتروموتور عمودی، به طور خاص برای کاربردهایی طراحی شده است که موتور به صورت عمودی نصب می شود و روتور به سمت پایین کشیده می شود؛ به عنوان مثال در پمپ های چاه عمیق، تأسیسات فاضلاب، تصفیه خانه های آب و … .
در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر می توانید با مشاوران مجموع شیبا صنعت در ارتباط باشید.