Jaką moc silnika dobrać do pompy, wentylatora i przenośnika
Moc silnika wynika z pracy, jaką maszyna ma wykonać w jednostce czasu, podzielonej przez sprawność całego napędu. Dla pompy liczy się ją z wydajności i wysokości podnoszenia, dla wentylatora z przepływu i sprężu, dla przenośnika z siły i prędkości taśmy. Dobiera się najbliższą moc katalogową w górę — nie „z zapasem”.
Dlaczego nie warto brać silnika „z zapasem”?
To najczęstsze i najdroższe uproszczenie. Silnik asynchroniczny osiąga najlepszą sprawność i współczynnik mocy w pobliżu obciążenia znamionowego. Jednostka pracująca na 30% swoich możliwości pobiera nieproporcjonalnie dużo mocy biernej, grzeje się bez potrzeby i kosztuje więcej na starcie.
Właściwe podejście to policzyć zapotrzebowanie, dodać uzasadniony margines na straty i wybrać najbliższą moc katalogową w górę. W ofercie silników elektrycznych zakres wynosi od 0,09 do 22 kW, a stopniowanie jest na tyle gęste, że rzadko trzeba przeskakiwać o dwa rozmiary.
Pompa: skąd wziąć moc?
Dla pompy pracującej na cieczy o gęstości ρ moc na wale liczy się jako:
P = ρ · g · Q · H / η
gdzie Q to wydajność w m³/s, H wysokość podnoszenia w metrach, g ≈ 9,81 m/s², a η sprawność pompy.
Przykład: woda (ρ = 1000 kg/m³), Q = 10 m³/h czyli 0,00278 m³/s, H = 20 m, sprawność pompy 0,6.
P = 1000 · 9,81 · 0,00278 · 20 / 0,6 ≈ 909 W, czyli około 0,91 kW. Najbliższa moc katalogowa w górę to 1,1 kW — na przykład silnik 1,1 kW 1400 obr/min 90B5.
Uwaga na rzecz, która potrafi zaskoczyć: przy pompach wirowych moc rośnie z trzecią potęgą prędkości obrotowej. Podniesienie obrotów o 10% to wzrost zapotrzebowania na moc o około 33%. Dlatego przy regulacji prędkości falownikiem oszczędność energii bywa bardzo duża — i dlatego nie wolno „podkręcać” pompy bez przeliczenia.
Wentylator
Wzór ma tę samą postać, tylko zamiast słupa cieczy jest różnica ciśnień:
P = Q · Δp / η
gdzie Q to przepływ w m³/s, Δp spręż w paskalach, η sprawność wentylatora.
Przykład: Q = 1 m³/s, Δp = 500 Pa, η = 0,65 → P = 1 · 500 / 0,65 ≈ 769 W, czyli 0,77 kW. Najbliższa moc katalogowa w górę to 0,75 kW tylko pozornie — jest niższa, więc trzeba wziąć 1,1 kW.
Tu również obowiązuje zależność sześcienna od prędkości obrotowej.
Przenośnik
Dla przenośnika taśmowego zaczyna się od siły potrzebnej do przesuwania taśmy z ładunkiem:
P = F · v / η
gdzie F to siła w niutonach, v prędkość taśmy w m/s, η sprawność przeniesienia napędu.
Przykład: F = 800 N, v = 0,5 m/s, η = 0,8 → P = 800 · 0,5 / 0,8 = 500 W.
Przenośniki prawie zawsze wymagają niskich obrotów na wale wyjściowym, więc w praktyce nie dobiera się samego silnika, tylko motoreduktor — zespół silnika z przekładnią. W katalogu prędkości wyjściowe zaczynają się od 14 obr/min, jak w pozycji 0,37 kW z reduktorem CMI63, 14 obr/min. Sposób doboru przekładni do silnika opisuje poradnik Jak dobrać reduktor do silnika elektrycznego.
Prędkość obrotowa: co naprawdę znaczy 1400 obr/min
Liczby podawane przy silnikach to prędkości znamionowe, czyli osiągane pod obciążeniem. Prędkości synchroniczne przy 50 Hz są inne i wynikają wprost z liczby biegunów:
| Liczba biegunów | Prędkość synchroniczna | Prędkość znamionowa (katalogowa) |
|---|---|---|
| 2 | 3000 obr/min | ok. 2800 obr/min |
| 4 | 1500 obr/min | ok. 1400 obr/min |
| 6 | 1000 obr/min | ok. 900 obr/min |
Różnica to poślizg — bez niego silnik asynchroniczny nie wytworzyłby momentu. Do obliczeń napędu używa się wartości znamionowej.
Moment zamiast mocy
Jeżeli maszyna jest opisana momentem, a nie mocą, przelicznik jest prosty:
P = M · n / 9550, gdzie P w kW, M w Nm, n w obr/min.
Przykład: 20 Nm przy 1400 obr/min → P = 20 · 1400 / 9550 ≈ 2,93 kW. Najbliższa moc katalogowa w górę to 3,0 kW — silnik 3,0 kW 1400 obr/min 100B5.
Ta sama zależność tłumaczy, dlaczego silnik wolnoobrotowy o tej samej mocy jest większy i droższy: przy niższych obrotach ta sama moc oznacza większy moment, a moment wymaga materiału.
Jak sprawdzić, czy zainstalowany silnik nie jest przewymiarowany
Jest na to prosta metoda, nie wymagająca demontażu. Zmierz cęgami prąd pobierany przez silnik w typowej pracy i porównaj z prądem znamionowym z tabliczki — pamiętając, że dla silnika 230/400 V trzeba wziąć wartość odpowiadającą faktycznemu połączeniu.
| Prąd zmierzony / znamionowy | Interpretacja |
|---|---|
| poniżej 50% | silnik wyraźnie przewymiarowany — przy wymianie warto zejść o rozmiar lub dwa |
| 60 – 90% | zakres właściwy |
| powyżej 100% w pracy ustalonej | silnik przeciążony — grozi przegrzaniem uzwojenia |
Pomiar warto zrobić w warunkach typowej pracy, a nie na biegu jałowym: silnik bez obciążenia pobiera głównie prąd magnesujący i wynik niczego nie powie.
Ta sama metoda pomaga zweryfikować obliczenia. Jeżeli wzór dał 0,9 kW, a zmierzony prąd wskazuje na obciążenie rzędu 40% silnika 1,1 kW, to znaczy, że sprawność maszyny przyjęto zbyt pesymistycznie.
Czego wzory nie obejmują
- Rozruch pod obciążeniem — duża bezwładność wymaga większego momentu rozruchowego, niż wynika z pracy ustalonej.
- Praca przerywana — częste starty grzeją silnik bardziej niż praca ciągła.
- Warunki otoczenia — wysoka temperatura i zapylenie obniżają dopuszczalne obciążenie.
- Praca z falownikiem przy niskich obrotach — własny wentylator silnika chłodzi wtedy słabiej; przy stałym obciążeniu stosuje się chłodzenie obce.
Te cztery pozycje są powodem, dla którego dobór kończy się zwykle konsultacją, a nie samym wzorem.
Powiązane produkty
Przejdź do strony głównej Wróć do kategorii Silniki elektryczne