Fattori per l'ing di un motore elettrico a bassa o media tensione
I motori a bassa tensione sono spesso una scelta preferita a causa della familiarità con i prodotti e i servizi disponibili, nonché per il costo tipicamente inferiore dei singoli componenti. Tuttavia, con l'aumento della potenza (CV), possono esserci vantaggi nel passare a un motore a media tensione. I motori a bassa tensione in genere arrivano fino a 1.000 CV, mentre i motori a media tensione possono coprire 250 CV e oltre.
Inoltre, in speciali applicazioni per azionamenti a frequenza variabile (VFD), i motori a bassa tensione possono raggiungere o addirittura superare i 5.000 CV. Questa valutazione elevata è preferibilmente al di sopra del limite di bassa tensione di 600 volt della National Electrical Manufacturers Association (NEMA), ma è ancora al di sotto del limite di bassa tensione di 1.000 volt della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC).
Sapere quando selezionare il motore giusto per un'applicazione può far risparmiare agli utenti tempo, spazio e denaro. Ecco alcune aree da considerare quando si sceglie tra motori elettrici a bassa e media tensione.
Cablaggio
Nei motori a bassa tensione, all'aumentare della gamma hp, la dimensione del cablaggio aumenta per gestire l'aumento degli ampere. Poiché i conduttori sono un componente in rame, questo aumento della sezione del filo può aumentare i costi, in particolare su cavi più lunghi su una struttura di grandi dimensioni o su lunghe distanze fino a una stazione di pompaggio remota. Questo aumento di diametro rende anche i raggi di sterzata più grandi, il che aumenta la difficoltà di effettuare i collegamenti all'interno delle scatole di derivazione. Questo può richiedere molto tempo e introdurre rischi aggiuntivi per il personale addetto alla manutenzione durante la configurazione iniziale del motore.
Una corrente inferiore nei motori a media tensione consente di realizzare cavi (conduttori) più piccoli anche a CV più elevati. L'uso di cavi di calibro più piccolo riduce il costo per piede per quei collegamenti a lunga distanza alle stazioni di pompaggio remote. Inoltre, durante le procedure di collegamento del motore, è più facile lavorare con i cavi di piccolo calibro e collegarli all'interno della morsettiera del motore. Ciò può ridurre il tempo del personale addetto alla manutenzione nell'effettuare i collegamenti e ridurre il rischio di danni ai cavi.
Il costo del rame come merce e la differenza di spessore dei cavi dimensionati per macchine a bassa tensione rispetto a macchine a media tensione possono essere così grandi che questo può essere il fattore determinante principale in quale servizio di tensione è specificato. Il costo più elevato delle apparecchiature di media tensione può essere facilmente compensato in applicazioni con cavi lunghi dalla distribuzione.
Dimensione
Quando lo spazio è una considerazione, più della dimensione del motore dovrebbe essere considerata come la scelta tra un motore a bassa o media tensione che ha un impatto sui componenti dell'intero sistema.
Gli azionamenti a bassa tensione sono più piccoli degli azionamenti a media tensione quando le applicazioni a velocità variabile svolgono un ruolo nella selezione del motore. Tuttavia, al di sopra di 1.000 CV questo rapporto inizia a cambiare e le dimensioni dell'unità possono essere paragonabili o addirittura inferiori. A causa degli ampere inferiori, i motori a media tensione consentono anche l'uso di interruttori di alimentazione, trasformatori di alimentazione e controlli più piccoli.
Avvolgimenti
Per prevenire i cortocircuiti e preservare la longevità degli avvolgimenti di media tensione, vengono comunemente prodotti utilizzando un sistema di isolamento avvolti. Il sistema di isolamento è sigillato mediante un sistema impregnato sotto vuoto (VPI), che riempie i vuoti nelle bobine per proteggerli dalla contaminazione. Le bobine sono organizzate all'esterno del nucleo dello statore per garantire la spaziatura ideale delle spire, che consente il flusso d'aria attorno alle bobine per migliorare il trasferimento di calore. È un processo più laborioso ma ben si adatta ai rigori degli impulsi di tensione di un sistema a media tensione. Inoltre, a causa dei conduttori più piccoli utilizzati negli avvolgimenti, c'è la possibilità di avere più spire, quindi c'è una maggiore flessibilità nella progettazione elettrica, consentendo di ottenere specifiche caratteristiche prestazionali.
Negli avvolgimenti del motore a bassa tensione con conduttori di diametro maggiore, ci sono più limitazioni alla progettazione elettrica ma meno necessità di bobine ordinate con precisione necessarie per resistere alla media tensione. Per questo motivo, le macchine a bassa tensione possono utilizzare un design a avvolgimento casuale o a poltiglia più conveniente con un'accurata immersione e cottura nella vernice che è spesso accoppiata con un'impregnazione sottovuoto dell'avvolgimento per garantire che il materiale isolante riempia tutti i vuoti . Il risultato è un sistema di isolamento a bassa tensione in grado di superare gli standard del settore in termini di longevità, pur raggiungendo le caratteristiche prestazionali necessarie per un'ampia gamma di applicazioni.
Come tutte le buone domande, se scegliere un motore a bassa o media tensione per un sistema di pompaggio non ha una risposta facile. Ci sono diversi fattori da valutare, comprese le specifiche del sito e dell'installazione che influiranno sul servizio di tensione migliore per un determinato progetto. Quando si seleziona un motore per un'applicazione, la valutazione di questi tre fattori dovrebbe fornire il miglior motore completo per la struttura.
Wayne Paschall è uno specialista del mercato dei prodotti con ABB Inc., nella divisione macchine e generatori di grandi dimensioni. Per ulteriori informazioni, visitare abb.com.
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