Выбор двигателя для AC ASD
Важные проверки, которые следует учитывать при выборе двигателя для системы с регулируемой скоростью переменного тока:
Практические проверки выбора двигателя в системах с регулируемой скоростью переменного тока
- Определение требований к корпусу двигателя
- Определите требования к моменту и скорости двигателя:
- Диапазон рабочих скоростей
- Момент размыкания
- Определите требования к ускорению и замедлению (время и нагрузка)
- перегрузка
- Определите тип пошлины:
- Непрерывный процесс
- Рабочие циклы
- Другие соображения:
- Обход (сквозной запуск)
- Рабочая частота
- КПД
1. Определите требования к корпусу двигателя
Чаще всего среда определяет выбор корпуса двигателя. Однако в случае всех вентилируемых моторов необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить достаточную вентиляцию.
Некоторые примеры общедоступных корпусов для неопасных мест:
- Самовентилируемые открытые водонепроницаемые (ODP) двигатели не подходят для сред, содержащих значительное количество материалов, которые могут накапливаться в двигателе или химических веществах, которые могут повредить внутренние детали и изоляцию двигателя.
- Полностью замкнутые вентиляторные (TEFC) двигатели с внешней самовентиляцией подходят для большинства сред.
- Полностью закрытые невентилируемые (TENV) двигатели не используют принудительный воздух для вентиляции, но полагаются на излучение и конвекцию на окружающий воздух. Когда они доступны, они подходят для большинства сред, за исключением тех случаев, когда присутствует значительное количество материалов, переносимых воздухом, которые могут накапливаться на двигателе и изолировать его.
- Полностью закрытые вентиляторные вентиляторы похожи на TEFC, за исключением отдельного двигателя, управляющего охлаждающим вентилятором, и могут использоваться в аналогичных условиях.
- Открытые вентиляторные вентиляторы похожи на ODP, за исключением отдельного двигателя, управляющего охлаждающим вентилятором, и могут использоваться в аналогичных условиях.
Опасные места
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ // Двигатели, работающие с регулируемыми частотами, не должны использоваться в каком-либо опасном (классифицированном) месте раздела 1, если только двигатель не указан на паспортной табличке, как приемлемый для работы с регулируемой частотой при использовании в опасных (классифицированных) местах.
Для двигателей, которые должны использоваться в любых опасных (классифицированных) местах Раздела 2, следует проконсультироваться с производителем двигателя.
Несоблюдение этого предупреждения может привести к небезопасной установке, которая может привести к повреждению имущества или серьезной травме или смерти персонала или к тому и другому.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
2. Определите требования к моменту и скорости двигателя
Диапазон рабочих скоростей
Желаемый диапазон скоростей может быть затруднен в зависимости от типа применения. В общем, в зависимости от размера двигателя и типа нагрузки в очень широких диапазонах может потребоваться специальный двигатель.
Работа на очень низких скоростях, требующая, чтобы двигатель работал на очень низкой частоте (ниже примерно 6 Гц) или очень высоких скоростях, требующих, чтобы двигатель работал на очень высоких частотах (выше 90 Гц), может потребоваться специальный двигатель.
Частота синхронного двигателя изменяется напрямую с выходной частотой управления. Поэтому частота, необходимая для достижения желаемой скорости приложения, может быть аппроксимирована путем деления желаемой скорости на номинальную скорость двигателя и последующего умножения на номинальную частоту двигателя. Если минимальная или максимальная частота близка или выходит за пределы, указанные выше, тогда следует проконсультироваться с производителем двигателя перед продолжением.
Ниже приводятся примеры диапазонов скоростей, выраженные в виде отношения базовой скорости двигателя к минимальной скорости.
| Примеры вариаций с постоянным и переменным крутящим моментом | ||
| Минимальная скорость (RPM) | % Базовая скорость двигателя | Соотношение скоростей |
| 1250 | 50 | 2: 1 |
| 625 | 25 | 4: 1 |
| 250 | 10 | 10: 1 |
| 125 | 5 | 20: 1 |
| 25 | 1 | 100: 1 |
У постоянных лошадиных сил есть диапазон скоростей, где базовая скорость - самая низкая скорость, а не максимальная скорость.
| Примеры диапазонов скоростных лошадиных сил | ||
| Минимальная скорость (RPM) | % Базовая скорость двигателя | Соотношение скоростей |
| 3750 | 150 | 1.5: 1 |
| 5000 | 200 | 2: 1 |
| 7500 | 300 | 3: 1 |
Примечание. Эти примеры диапазона скоростей приведены только для иллюстрации. Не все двигатели могут работать в этих диапазонах.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
Момент разлома
Для запуска нагрузки двигатель должен иметь достаточный крутящий момент. Это не связано с моторизованным ротором или стартовым крутящим моментом, опубликованным для сквозного запуска.
Момент размыкания ограничивается двигателем, доступным током от управления и настройкой управления. Если статический крутящий момент, необходимый для запуска перемещения груза, превышает 140 процентов от крутящего момента полной нагрузки двигателя, может потребоваться большой контроль и двигатель с достаточной крутящей силой.
Существует несколько методов, которые можно использовать для достижения требуемого крутящего момента в пределах возможностей используемых компонентов. Эти методы должны обсуждаться с производителем двигателя для достижения оптимальной конфигурации.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
3. Определите требования к ускорению и замедлению (время и нагрузка)
Как только нагрузка начнет двигаться, ее необходимо ускорить до желаемой рабочей скорости. Двигатель должен обеспечивать как крутящий момент нагрузки во время ускорения, так и достаточный крутящий момент для ускорения инерции нагрузки в течение требуемого времени.
На выбор двигателя влияет величина крутящего момента, необходимая для удовлетворения требуемого времени разгона и того, как часто должно выполняться ускорение. Если двигатель должен вырабатывать более 140% крутящего момента во время ускорения, он должен быть четко указан в спецификации.
Во время ускорения температура двигателя увеличивается, как и при любой повышенной нагрузке. Если время ускорения является важным фактором для применения, необходимо определить требуемый ускоряющий момент, добавить к крутящему моменту нагрузки и сравнить с доступным крутящим моментом. Может потребоваться превышение контроля или двигателя, чтобы обеспечить достаточный ускоряющий момент для достижения указанного времени ускорения.
Необходимо знать точное время ускорения, отраженную инерцию на валу двигателя, инерцию двигателя и крутящую нагрузку на двигатель во время ускорения.
Для расчета требуемого ускоряющего момента используйте следующее:
Где:
- T требуется = крутящий момент для ускорения нагрузки (фунт-фут)
- T load = Крутящий момент нагрузки во время ускорения. Используйте средний крутящий момент для переменных крутящих нагрузок.
- Wk 2 = Инерция нагрузки, отраженной двигателем плюс инерция ротора двигателя (фунт-фут2)
- ΔRPM = изменение желаемой скорости двигателя
- t = время (секунды), необходимое для ускорения двигателя
Зная требуемый ускоряющий момент и частоту ускорения, можно выбрать правильный двигатель и управление. Двигатель должен быть способен подавать крутящий момент с помощью крутящего момента при перегрузке и должен иметь охлаждающую способность для обработки частоты этих запусков или перегрузок. Элемент управления должен обеспечивать необходимый ток для продолжительности и частоты, которые он имеет.
Типичное управление способно обеспечить момент торможения, равный 10-15 процентам от момента ускорения. Если для достижения требуемого времени торможения требуется больше крутящего момента, тогда управление должно обеспечить регенеративное или динамическое торможение.
Инерцию ротора (Wk 2) в фунтах-фут 2 для применения средних асинхронных двигателей переменного тока с динамическим тормозным оборудованием можно оценить по следующей формуле:
Вернитесь к практическим проверкам ↑
4. Перегрузка
Перегрузка может потребоваться для обработки пиковых нагрузок в течение цикла работы, аварийного режима, для обработки редких случаев или для ускорения нагрузки или изменения скорости. Эффект работы при перегрузке (выше крутящего момента полной нагрузки) на двигателях аналогичен при работе на элементе управления, как при работе на электросети. Работа перегрузки увеличивает нагрев двигателя.
Однако перегрузочная способность часто изменяется на высоких или низких скоростях для некоторых двигателей. Требования к перегрузке выше 140 процентов крутящего момента полной нагрузки при базовой скорости и ниже или выше 110 процентов от номинального крутящего момента на максимальной скорости должны быть четко указаны в спецификации.
Момент перегрузки доступен только периодически.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
5. Определите тип пошлины
Непрерывный процесс
Непрерывный процесс - это процесс, в котором двигатель запускается и работает в течение длительных периодов времени при различных или нескольких фиксированных скоростях. Быстрые изменения скорости, ускорения или перегрузки, требующие от двигателя превышения крутящего момента полной нагрузки, являются нечастыми.
Двигатели общего назначения предназначены для непрерывной работы на одной частоте, обычно 50 или 60 Гц. Они также хорошо работают в рекомендованном производителями диапазоне скоростей при работе с контроллером. Мощные двигатели с инверторным двигателем доступны для расширенных диапазонов скоростей и более требовательных применений.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
Потребительские циклы
Применения в режиме работы - это те, в которых двигатель запускает, останавливается и переходы между скоростями или нагрузками являются общими и выполняются часто. Некоторые аспекты этого типа приложений влияют на двигатель и контроль.
а. Мотор также может быть отключен для частей цикла
Нормальное охлаждение на самовентилируемых двигателях достигается только при вращении двигателя. При значительно меньшем охлаждении при отключении тепла, создаваемого в двигателе во время работы, потребуется больше времени для рассеивания. Помощь производителя может потребоваться для обеспечения достаточного охлаждения для требуемого рабочего цикла.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
б. Могут потребоваться требования крутящего момента выше мотора полной нагрузки
Может потребоваться операция над полной нагрузкой двигателя для ускорения, обработки пиковых нагрузок и даже замедления нагрузки. Работа над номинальным током двигателя увеличит нагрев двигателя.
Это может потребовать более высокий температурный класс изоляции, двигатель, рассчитанный на перегрузку, или оценку рабочего цикла, чтобы определить, имеет ли двигатель достаточное охлаждение для приложения.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
с. Для остановки двигателя может потребоваться впрыск постоянного тока, динамическое или рекуперативное торможение
Независимо от того, генерирует ли двигатель крутящий момент для приведения в действие, генерируя энергию обратно на управление из-за того, что двигатель приводится в действие нагрузкой или подает крутящий момент во время торможения, применяя постоянный ток к обмоткам, нагрев двигателя происходит приблизительно пропорционально квадрат тока при применении.
Это нагревание должно быть включено в анализ рабочего цикла.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
6. Другие соображения
Обход (сквозной запуск)
В тех случаях, когда требуется запуск двигателя в поперечном направлении (в обход управления), двигатель, контакторы и проводка должны быть надлежащим образом рассчитаны для работы в режиме байпаса и управления.
Это особенно верно, если выбранный двигатель является двигателем, специально разработанным для использования с управлением, поскольку он может не иметь одинаковых начальных характеристик, таких как двигатель общего назначения.
Рабочая частота
Работа на разных частотах может влиять на следующие характеристики двигателя:
- охлаждение
- Низкий крутящий момент, который может потребовать повышения напряжения
- перегрузка
- Максимальная безопасная рабочая скорость
- Тепловые соображения
- Звук и вибрация
- Крутильные соображения
КПД
Решение о том, следует ли использовать двигатель с высокой эффективностью, как правило, не зависит от решения использовать элемент управления.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
Введение / применение / информация VFD
Крушение курса по VFD и как сделать практический выбор на приводы и двигатели. Каждое приложение будет иметь особые потребности и должно оцениваться с учетом предполагаемого использования.
Вернитесь к практическим проверкам ↑
Ссылка // Публикация стандартов NEMA - Руководство по применению для систем с регулируемой скоростью переменного тока Национальной ассоциацией производителей электрооборудования