Λόγω ιστορικών εξελίξεων, χρησιμοποιείται συχνότητα δικτύου 50 Hz στην Ευρώπη, την Ασία, την Αυστραλία, το μεγαλύτερο μέρος της Αφρικής και μέρη της Νότιας Αμερικής, ενώ η συχνότητα δικτύου 60 Hz έχει καθιερωθεί για τα δημόσια δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας στη Βόρεια Αμερική.
Η προδιαγραφή της συχνότητας δικτύου είναι απαραίτητη για την επιλογή του ηλεκτροκινητήρα. Για αντλίες που λειτουργούν με μονοφασικούς ή τριφασικούς κινητήρες χωρίς μετατροπέα συχνότητας, η σύγχρονη ταχύτητα του κινητήρα αλλάζει με τον ίδιο λόγο με τις συχνότητες, δηλαδή από 50 έως 60 Hz κατά συντελεστή 1,2. Σύμφωνα με τους νόμους της συγγένειας, αυτό αλλάζει επίσης τα δεδομένα απόδοσης της αντλίας.
Ένας μετατροπέας συχνότητας χρησιμοποιείται συχνά για την προσαρμογή των δεδομένων απόδοσης στο σημείο λειτουργίας. Η ηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνεται στη συχνότητα του δικτύου μετατρέπεται σε τάση με διαφορετική συχνότητα προκειμένου να αλλάξει η ταχύτητα του κινητήρα.
Η απαιτούμενη ισχύς άξονα της αντλίας δίνεται ως χαρακτηριστική καμπύλη ανάλογα με την παροχή. Το χαρακτηριστικό αλλάζει όταν η ταχύτητα της αντλίας αλλάζει σύμφωνα με τους νόμους της συγγένειας.
Η ισχύς του άξονα της αντλίας είναι ευθέως ανάλογη με την πυκνότητα του αντλούμενου μέσου. Στην περίπτωση των μέσων υψηλής ιξώδους, η ισχύς του άξονα εξαρτάται επίσης από το ιξώδες.
Ανάλογα με την εφαρμογή και το μέγεθος της αντλίας, ο κινητήρας είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε η ισχύς του κινητήρα να είναι είτε μεγαλύτερη είτε ίση
- η ισχύς του άξονα στο σημείο λειτουργίας ή
- η μέγιστη ισχύς του χαρακτηριστικού,
συν μια προσαύξηση ασφαλείας τουλάχιστον 5%.
Το απαιτούμενο περιθώριο ασφαλείας εξαρτάται από την απαιτούμενη ισχύ κινητήρα. Ενώ η επιβάρυνση ασφαλείας μειώνεται έως και 5% για μεγαλύτερους κινητήρες, επιβαρύνσεις άνω του 20% εφαρμόζονται για μικρότερες ισχύς. Επιπλέον, η ονομαστική ισχύς του κινητήρα για τους τυπικούς κινητήρες πρέπει να μετατραπεί στις συνθήκες περιβάλλοντος.
Το P
2 χρησιμοποιείται ως σύμβολο για την ισχύ του άξονα.
n
συγχρονισμός = σύγχρονη ταχύτητα
f = συχνότητα δικτύου του τριφασικού δικτύου
p = αριθμός ζευγών πόλων του τριφασικού κινητήρα
Πρέπει να σημειωθεί ότι στην παραπάνω σχέση, η ταχύτητα λαμβάνεται σε s
-1 εάν η συχνότητα χρησιμοποιείται σε Hz.
| αριθμός ζευγών πόλων |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
| Σύγχρονη ταχύτητα (στα 50 Hz) n [rpm] |
3000 |
1500 |
1000 |
750 |
600 |
500 |
| Σύγχρονη ταχύτητα (στα 60 Hz) n [rpm] |
3600 |
1800 |
1200 |
900 |
720 |
600 |
Η ονομαστική ταχύτητα πλήρους φορτίου των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων είναι μερικά τοις εκατό κάτω από τη σύγχρονη ταχύτητα λόγω ολίσθησης.
Η απαίτηση ισχύος ή η κατανάλωση ισχύος της αντλίας φαίνεται επομένως επίσης σε ένα διάγραμμα όπως ο ρυθμός υδραυλικής παροχής της αντλίας.
- Εμφανίζεται η εξάρτηση της ισχύος κίνησης της αντλίας από τον ρυθμό ροής.
- Με πολλούς τύπους αντλιών, η μέγιστη απαίτηση ισχύος της αντλίας επιτυγχάνεται με τη μέγιστη παροχή.
Ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης της αντλίας έχει σχεδιαστεί για αυτό το σημείο εάν η αντλία λειτουργεί σε ολόκληρη τη χαρακτηριστική καμπύλη.
Οι μικρότερες αντλίες (π.χ. αντλίες κυκλοφορίας θέρμανσης) είναι συνήθως εξοπλισμένες με κινητήρες που επιτρέπουν τη λειτουργία σε ολόκληρη τη χαρακτηριστική καμπύλη. Αυτό μειώνει τον αριθμό των τύπων και, ως εκ τούτου, εξασφαλίζεται απλούστερη αποθήκευση των ανταλλακτικών.
Για μεγαλύτερες αντλίες, συνήθως προσφέρονται πολλές επιλογές κινητήρα, έτσι ώστε να μπορεί να επιλεγεί η σωστή μετάδοση κίνησης σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας. Εάν το υπολογιζόμενο σημείο λειτουργίας για μια αντλία είναι π.χ. Β. Στην μπροστινή περιοχή της χαρακτηριστικής καμπύλης, ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης μπορεί να επιλεγεί ώστε να είναι μικρότερος σύμφωνα με τη σχετική απαίτηση ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, ωστόσο, υπάρχει κίνδυνος υπερφόρτισης του κινητήρα εάν το πραγματικό σημείο λειτουργίας είναι σε υψηλότερο ρυθμό ροής από τον υπολογισμένο (το χαρακτηριστικό του δικτύου σωληνώσεων είναι πιο επίπεδο).
Εφόσον στην πράξη είναι πάντα αναμενόμενη μια μετατόπιση στο σημείο λειτουργίας, ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης μιας αντλίας ξηρής λειτουργίας θα πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι περίπου 5 – 20% μεγαλύτερος από την απαιτούμενη ισχύ.
Κατά τον υπολογισμό του κόστους λειτουργίας μιας αντλίας, πρέπει να γίνει μια βασική διάκριση μεταξύ της απαιτούμενης μηχανικής ισχύος της αντλίας P2 [kW] (ισχύς άξονα ή ισχύς ζεύξης) και της κατανάλωσης ηλεκτρικής ισχύος του κινητήρα μετάδοσης κίνησης P1 [kW].
Οι τελευταίες πληροφορίες αποτελούν τη βάση για τον υπολογισμό του λειτουργικού κόστους. Εάν προσδιορίζεται μόνο η απαίτηση ισχύος P2, αυτή μπορεί να μετατραπεί στην κατανάλωση ισχύος P1 διαιρώντας την με την απόδοση του κινητήρα.
Η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας P1 [kW] καθορίζεται όταν η αντλία και ο κινητήρας μετάδοσης κίνησης αποτελούν μια ενθυλακωμένη μονάδα, όπως συμβαίνει με τις λεγόμενες αντλίες υγρής λειτουργίας. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι ακόμη κοινή πρακτική να αναγράφονται και οι δύο τιμές P1 και P2 στην πινακίδα της αντλίας.
Η απαιτούμενη ισχύς άξονα P2 [kW] καθορίζεται για μονάδες όπου η αντλία και ο κινητήρας συνδέονται μέσω ζεύξης ή σύνδεσης άκαμπτου άξονα, δηλαδή για αντλίες ξηρής λειτουργίας. Αυτό είναι απαραίτητο με αυτά τα σχέδια αντλιών, επειδή τα πιο ποικίλα σχέδια κινητήρων – από τον τυπικό κινητήρα IEC έως τον ειδικό κινητήρα – με τα διαφορετικά επίπεδα κατανάλωσης ισχύος και απόδοσης συνδέονται με την αντλία.
