Двигатель выбирается в соответствии с основной информацией об этом процессе. Диапазон скорости, кривые крутящего момента, метод вентиляции и грузоподъемность двигателя дают рекомендации по выбору двигателя. Часто стоит сравнивать разные двигатели, потому что выбранный двигатель влияет на размер преобразователя частоты.
Выбор подходящего преобразователя частоты и двигателя для этих 3 приложений (фото кредит: Pogoni ETF)
При выборе подходящего преобразователя частоты необходимо учитывать несколько вещей.
Параметры для рассмотрения
Производители частотных преобразователей обычно имеют определенные таблицы выбора, где приведены типовые мощности двигателя для каждого размера преобразователя.
Ток измерения также можно рассчитать, когда известны характеристики крутящего момента. Соответствующие значения тока можно рассчитать по профилю крутящего момента и сравнить с лимитами тока преобразователя. Номинальный ток двигателя дает некоторый признак.
Однако не всегда являются наилучшими возможными критериями размеров, поскольку, например, моторы могут быть снижены (температура окружающей среды, опасная зона и т. Д.).
Перед выбором преобразователя частоты необходимо проверить доступное напряжение питания. Изменения напряжения питания влияют на мощность двигателя. Если напряжение питания ниже номинального, точка ослабления поля сдвигается на более низкую частоту, а доступный максимальный крутящий момент двигателя уменьшается в диапазоне ослабления поля.
Максимально допустимый крутящий момент часто ограничивается преобразователем частоты. Это нужно учитывать уже на этапе выбора двигателя. Преобразователь частоты может ограничивать крутящий момент двигателя раньше, чем указано в техническом паспорте производителя двигателя.
Максимальный доступный крутящий момент также зависит от трансформаторов, реакторов, кабелей и т. Д. В системе, поскольку они вызывают падение напряжения и, следовательно, максимальный доступный крутящий момент может снизиться. Потери мощности системы должны быть компенсированы также номиналом преобразователя частоты.
3 приложения для преобразователя частоты и двигателя
- Применение насоса и вентилятора
- Применение с постоянным моментом
- Применение постоянной мощности
1. Применение насоса и вентилятора
Некоторые этапы измерения расхода насоса и вентилятора:
- Проверьте диапазон скоростей и вычислите мощность с максимальной скоростью.
- Проверьте потребность в пусковом крутящем моменте.
- Выберите номер полюса двигателя. Наиболее экономичная рабочая частота часто находится в области ослабления поля.
- Выберите мощность двигателя, чтобы мощность была на максимальной скорости. Помните о тепловой нагрузке.
- Выберите преобразователь частоты. Используйте характеристики насоса и вентилятора. Если номинальная мощность насоса и вентилятора недоступна, выберите преобразователь частоты в соответствии с профилем тока двигателя.
Пример //
Насос имеет нагрузку 150 кВт со скоростью 2000 об / мин. Нет необходимости в пусковом крутящем моменте.
Решение //
Необходимый крутящий момент при 2000 об / мин составляет T = 9550 × 150/2000 Нм = 716 Нм. Похоже, что 2-полюсные или 4-полюсные двигатели являются альтернативными вариантами для этого применения.
Рисунок 1 - Кривые нагрузки двигателя в приложении насоса и вентилятора. Сравнение 1) двухполюсных и 2) 4-полюсных двигателей.
1) Двигатель p = 2
Для 2-полюсного двигателя грузоподъемность при 2000 об / мин в соответствии с кривой нагрузочной способности составляет около 95 процентов. Номинальный крутящий момент двигателя должен быть не менее:
T n ≥ 716 / 0, 95 Нм = 754 Нм
Соответствующая номинальная мощность должна быть не менее:
P n ≥ 754 × 3000/9550 кВт = 237 кВт
Выбирается двигатель мощностью 250 кВт (400 В, 431 А, 50 Гц, 2975 об / мин и 0, 87). Номинальный крутящий момент двигателя:
T n = 250 × 9550/2975 Нм = 803 кВт
Ток двигателя со скоростью 2000 об / мин (постоянный диапазон потока) составляет приблизительно:
i m = (T load / T n) × I n = (716/803) × 431 = 384 А
Минимальный непрерывный ток для преобразователя частоты составляет 384 А.
2) Двигатель p = 4
Для 4-полюсного двигателя грузоподъемность при 2000 об / мин составляет 75 процентов. Минимальный номинальный крутящий момент двигателя:
T n ≥ 716 / 0, 75 Нм = 955 Нм
Минимальная мощность для 4-полюсного двигателя: P n ≥ 955 × 1500/9550 кВт = 150 кВт
Эксплуатационные условия соответствуют двигателю мощностью 160 кВт (400 В, 305 А, 50 Гц, 1480 об / мин и 0, 81). Приблизительный ток со скоростью 2000 об / мин (66, 7 Гц):
i m = (T load / Tn) × (n / n n) × I n = (P load / P n) × I n = 150/160 × 305 A = 286 A
Точный ток следует рассчитывать, если номинальный ток выбранного преобразователя частоты близок к приближенному току двигателя. 4-полюсный двигатель требует меньшего тока в рабочей точке насоса. Таким образом, это, вероятно, более экономичный выбор, чем двухполюсный двигатель.
Вернуться к содержанию ↑
2. Применение с постоянным крутящим моментом
Некоторые этапы определения размеров приложения с постоянным крутящим моментом:
- Проверьте диапазон скоростей.
- Проверьте постоянный крутящий момент.
- Проверьте возможные ускорения. Если нужны ускорения, проверьте моменты инерции.
- Проверьте возможный пусковой момент.
- Выберите двигатель так, чтобы крутящий момент был ниже кривой тепловой нагрузки (отдельная / самостоятельная вентиляция?). Обычно номинальная скорость двигателя находится в середине используемого диапазона скоростей.
- Выберите подходящий преобразователь частоты в соответствии с номинальным током.
Пример //
Экструдер имеет диапазон скоростей 300-1200 об / мин. Нагрузка при 1200 об / мин составляет 48 кВт. Требование пускового момента 200 Нм. Время разгона от нулевой скорости до 1200 об / мин составляет 10 секунд.
Двигатель самовентилируется и номинальное напряжение составляет 400 В.
Решение //
Требование к постоянному крутящему моменту: подходящий двигатель представляет собой 4-полюсный или 6-полюсный двигатель.
T = 9550 × 48/1200 Нм = 382 Нм
Рисунок 2 - Кривые нагрузки на двигатель при приложении постоянного крутящего момента. сравнение 1) 4-полюсных и 2) 6-полюсных двигателей.
1) Двигатель p = 4
При скорости вращения 300 об / мин тепловая нагрузка составляет 80 процентов. Расчетный минимальный номинальный крутящий момент:
T n ≥ 382 / 0, 8 Нм = 478 Нм
Минимальная номинальная мощность двигателя: P n ≥ 478 × 1500/9550 кВт = 75 кВт
Подходящим двигателем является, например, двигатель мощностью 75 кВт (400 В, 146 А, 50 Гц, 1473 об / мин и 0, 82). Номинальный крутящий момент двигателя:
T n = 75 × 9550/1473 Нм = 486 кВт
Ток двигателя приблизительно (T / Tn ≈ 0, 8):
i m = (T load / T n) × I n = (382/486) × 146 = 115 А
В соответствии с рассчитанным током двигателя можно выбрать подходящий частотный преобразователь для постоянного использования крутящего момента. Требование пускового момента (200 Нм) не является проблемой для этого двигателя. Если момент инерции двигателя равен 0, 72 кгм 2, динамический крутящий момент в ускорении:
T dyn = (2π / 60) × (1200/10) × 0, 72 Nm = 9 Нм
Таким образом, общий крутящий момент при ускорении составляет 391 Нм, что меньше номинального момента двигателя.
2) Двигатель p = 6
При скоростях 300 об / мин и 1200 об / мин грузоподъемность двигателя составляет 84%. Таким образом, минимальный номинальный крутящий момент 6-полюсного двигателя:
T n ≥ 382 / 0, 84 Нм = 455 Нм
Минимальное значение номинальной мощности двигателя:
P n ≥ 455 × 1000/9550 кВт = 48 кВт
Подходящим двигателем может быть, например, двигатель мощностью 55 кВт (400 В, 110 А, 50 Гц, 984 об / мин и 0, 82). Номинальный крутящий момент двигателя:
T n = 55 × 9550/984 Нм = 534 кВт
Ток измерения можно приблизить со скоростью 1200 об / мин:
i m = (T load / T n) × (n / n n) × I n = (P load / P n) × I n = (48/55) × 110 A = 96 A
Номинальный (непрерывный) ток преобразователя частоты должен быть более 96 А. Требование пускового момента меньше номинального крутящего момента двигателя. Если инерция двигателя составляет 1, 2 кгм 2, динамический крутящий момент в ускорении:
T dyn = (2π / 60) × (1200/10) × 1, 2 Nm = 15 Нм
Общий крутящий момент, необходимый во время ускорения, составляет 397 Нм, что меньше номинального крутящего момента двигателя. 6-полюсный ток двигателя на 19 А меньше, чем у 4-полюсного двигателя. Окончательный выбор преобразователя частоты / двигателя зависит от размеров и цен на двигателе и частотном преобразователе.
Вернуться к содержанию ↑
3. Применение постоянной мощности
Некоторые этапы измерения постоянной мощности:
- Проверьте диапазон скоростей.
- Рассчитайте требуемую мощность. Намотчики являются типичными приложениями с постоянной мощностью.
- Измерьте двигатель так, чтобы использовался диапазон ослабления поля.
Пример //
Машина для волочения проволоки управляется преобразователем частоты. Поверхностная скорость барабана составляет 12 м / с, а напряжение составляет 5700 Н. Диаметры катушки 630 мм (пустая катушка) и 1250 (полная катушка). Существует шестерня с передаточным отношением n 2: n 1 = 1: 7.12, а эффективность передачи - 0, 98.
Выберите подходящий двигатель и преобразователь для этого приложения.
Решение //
Основная идея намоточного устройства - поддерживать постоянную скорость и постоянство напряжения при изменении диаметра.
Рисунок 3 - Основная схема намоточного устройства
В прямолинейном движении мощность равна: P = Fv
Во вращательном движении мощность равна: P = Tω
Соотношение между скоростью поверхности и угловой скоростью:
- v (m / s) = (ω × r = 2π × n (об / мин) × r) / 60
- n (об / мин) = 60 × v / 2π × r
Крутящий момент представляет собой произведение силы и радиуса: T = Fr
Используя приведенные выше формулы, можно выбрать двигатель:
- P = 5700 Н × 12 м / с = 68, 4 кВт
- T 1 = 5700 N × 0, 63 / 2 м = 1796 Нм
- n 1 = 12 × 60 / π × 0, 63 об / мин = 363, 8 об / мин
- T 2 = 5700 N × 1, 25 / 2 м = 3563 Нм
- n 2 = 12 × 60 / π × 1, 25 об / мин = 183, 3 об / мин
Перед выбором двигателя необходимо учитывать передачу. Скорости, крутящие моменты и мощность должны быть уменьшены:
- P = P / η шестерня = 68, 4 / 0, 98 кВт = 69, 8 кВт
- T 1 = (1796 / 0, 98) × (1 / 7, 12) Nm = 275 нм
- n 1 = 363, 8 × 7, 12 об / мин = 2590 rmp
- T 2 = (3563 / 0, 98) × (1 / 7, 12) Nm = 1305 нм
2) Двигатель p = 2
Если выбран 2-полюсный двигатель, загружаемость со скоростью 1305 об / мин составляет около 88 процентов и 97 процентов при 2590 об / мин. Минимальная номинальная мощность двигателя:
P n ≥ (511 × 3000) / (0, 88 × 9550) кВт = 182 кВт
Выбирается двигатель мощностью 200 кВт (400 В, 353 А, 50 Гц, 2975 об / мин и 0, 86). Номинальный крутящий момент двигателя:
T n = 200 × 9550/2975 Нм = 642 Нм
Расчетный ток рассчитывается в соответствии с крутящим моментом 511 Нм:
i m = (T load / T n) × I n = (511/642) × 353 A = 281 A
2) Двигатель p = 4
Если выбран 4-полюсный двигатель, то из кривой нагрузочной способности видно, что грузоподъемность со скоростью 1305 об / мин составляет около 98 процентов и около 60 процентов при 2590 об / мин. Минимальная номинальная мощность двигателя:
P n ≥ (511 × 1500) / (0, 98 × 955) кВт = 82 кВт
Выбирается 90 кВт (400 В, 172 А, 50 Гц, 1473 об / мин и 0, 83). Номинальный крутящий момент двигателя:
T n = 90 × 9550/1473 Нм = 584 кВт
Измерение в этом случае производится в соответствии с током двигателя при 1305 об / мин. Ток двигателя:
i m = (T / T n) × I n = (511/584) × 172 A = 151 A
При использовании 2-полюсного двигателя диапазон ослабления поля (постоянной мощности) не использовался, что приводило к ненужному избыточному растяжению. 4-полюсный двигатель - лучший выбор для этого применения.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Измерение системы привода компанией ABB