Základom návrhu je základný pohonový vzorec: ,
kde P = je výkon v kW M = je moment v Nm n = sú otáčky za minútu 9550 je prepočítavacia konštanta Vzorec definuje vzťah medzi výkonom, momentom a otáčkami. Riadený pohon je zvyčajne tvorený motorom, prevodovkou a frekvenčným meničom. Štandardný pohon sa bez frekvenčného meniča navrhuje na frekvenciu 50 Hz. Dôležitým parametrom pre jeho návrh je výkon motora a výstupné otáčky prevodovky. Pri riadenom pohone je to trochu iné. Prirodzene sa počíta s tým, že pohon nebude mať konštantné otáčky, ale bude pracovať v definovanom rozsahu otáčok. Z pohonového vzorca vyplýva, že ak máme premenlivé otáčky, budeme mať aj premenlivý výkon. Jediná konštantná veličina je moment riadeného pohonu. Preto základným parametrom pre návrh riadeného pohonu je moment, ktorý je zvyčajne konštantný v rozsahu 5 až 50 Hz. Ako zvolíme prevodový pomer a výkon motora pri štandardnom pohone? - zadefinujeme si otáčky, v ktorých bude pohon pracovať - vypočítame výstupný moment, ktorý budeme potrebovať pre našu aplikáciu - podľa výstupného momentu a otáčok si vyberieme z tabuľky v katalógu prevodoviek, prevodovku, ktorá má požadované parametre ( výstupný moment a otáčky ). V príslušnom riadku je definovaný aj výkon motora. Tabuľka 1Príklad: vybrali sme si prevodovku ktorá má nasledovné parametre: výstupný moment: 58 Nm výstupné otáčky: 70 ot./ min výkon motora: 0,55 kW prevodový pomer: 20 prevádzkový faktor: 1,3 Čo je ešte dôležité ? Pri výbere prevodovky je dôležitý prevádzkový faktor - fs. Je to konštanta, pomocou ktorej môžeme vypočítať maximálny moment, ktorý je prevodovka schopná preniesť. Fs v podstate určuje preťažiteľnosť prevodovky. Ak je Fs nižší ako 1, je prevodovka voči motoru poddimenzovaná. Pokračovanie príkladu z tabuľky 1: výstupný moment: 58 Nm prevádzkový faktor: 1,3 maximálny moment, ktorý je prevodovka schopná preniesť vypočítame: Mmax = M * Fs = 58 * 1,3 = 75,4 Nm maximálny moment, ktorý je prevodovka schopná preniesť, teda bude 75, 4 Nm Ako navrhneme riadený pohon? V zásade postupujeme rovnako. Pokiaľ je regulačný rozsah malý a pohon nebude pracovať pri frekvencii nižšej ako 30 Hz, môžeme použiť pohon navrhnutý hore. Ak je vyšší regulačný rozsah a s minimálnou frekvenciou sa dostaneme pod 30 Hz, posunieme maximálnu frekvenciu tak, že pohon dosiahne maximálne otáčky na 70 Hz. Čo sme spravili? Zvýšili sme frekvenciu 1,4 násobne. To znamená, že maximálne otáčky motora nebudú 1400 otáčok, ale budú: nmax = 1,4 * 1400 = 1 960 ot./ min Aby sme sa dostali na pôvodné otáčky, musíme zvýšiť aj prevodový pomer 1,4 krát. in = i * 1,4 = 20 * 1,4 = 28, použijeme najbližší prevodový pomer prevodovky imax = 30 Zvýšením prevodového pomeru sme zvýšili výstupný moment ( pre jednoduchosť zanedbáme zmenu účinnosti prevodovky ) Výstupný moment bude mať hodnotu: M = 58 * 1,4 = 81, 2 Nm teda v rozsahu 5 až 50 Hz bude výstupný moment 81,2 Nm, čo je o 40 % viac ako pri pohone pracujúcom do 50 Hz. Aký bude moment medzi 50 a 70 Hz ? Od 50 Hz bude moment motora klesať vplyvom odbudzovania motora. Výkon bude konštantný. Na 70 Hz bude moment dosahovať približne 70% momentu pri 50 Hz, teda výstupný moment bude: M = 81,2 * 0,7 = 56,84 Nm Ak porovnáme pôvodný moment z návrhu pre 50 Hz ( 58 Nm ) a moment pre 70 Hz (56,8Nm) , zistíme, že moment pri 70 Hz je len o 1,16 Nm menší. V čom spočíva výhoda návrhu riadeného pohonu na frekvenciu 70 Hz? - výstupný moment pri návrhu pohonu na 70 Hz bude v rozsahu 5 až 50 Hz vyšší o 40% , ako pri pohone navrhnutom na 50 Hz. - výstupný moment pri návrhu pohonu na 70 medzi 50 a 70 Hz bude vyšší ako moment 50 Hz pohonu. K vyrovnaniu momentu dôjde až tesne pod 70 Hz - vyšší prevodový pomer zabezpečí vyššie otáčky motora a tým lepšie chladenie motora - vyšší moment zníži zaťaženie motora a tým klesne jeho ohrev a nebude potrebné použiť cudzie chladenie
0 Comments
časové reléNová generácia časových relé z našej ponuky Vás určite osloví svojou cenou, ako aj skladovými zásobami* vybraných modelov vo firme Modesto.
kúpiť Elektromotory V tomto článku by som chcel spomenúť niečo z našich aplikačných skúseností s asynchrónnymi motormi riadenými frekvenčným meničom. Nakoľko mnohým nie sú jasné základné princípy riadených pohonov, začnem od úplného začiatku Aký je princíp činnosti asynchrónneho motora s kotvou nakrátko ? Asynchrónny motor sa skladá z dvoch základných častí - statora a rotora. V prípade asynchrónneho motora s kotvou nakrátko je rotor tvorený spravidla hliníkovou klietkou, ktorá je obvykle tvorená vodivými tyčami na koncoch vodivo spojenými. Stator je vo svojom princípe sústava elektromagnetov. Po pripojení statora na napájanie, vytvorí stator rotujúce magnetické pole. Toto pole statora indukuje v tyčiach rotora elektrický prúd vytvárajúci elektromagnetické pole rotora. Magnetické pole rotora je unášané rotujúcim poľom statora a snaží sa ho dobehnúť. Pri priblížení sa rotora otáčkam rotačného poľa statora sa znižuje indukovaný prúd a klesá veľkosť magnetického poľa rotora. Preto asynchrónny motor nikdy nedosiahne otáčky točivého poľa statora a je sústavne za rotačným magnetickým poľom rotora v sklze. Aký je vzťah medi výkonom, otáčkami a momentom pohonu ? Tento vzťah vyjadruje vzorec kde P = je výkon v kW M = je moment v Nm n = sú otáčky za minútu 9550 je prepočítavacia konštanta Tento vzorec môžeme považovať za základný vzorec riadených pohonov. Jasne z neho vidíme, že moment, výkon a otáčky pohonu, sú matematicky viazané. Aký je regulačný rozsah motora riadeného frekvenčným meničom? Dnešné frekvenčné meniče dokážu v pomerne veľkom rozsahu riadiť asynchrónne motory. Všeobecne sa uvádza, že regulačný rozsah asynchrónneho motora riadeného frekvenčným meničom je 1 : 10. Čo znamená preložené do zrozumiteľnej reči, že motor bude pracovať bez straty momentu pri frekvencii 5 až 50 Hz, alebo prepočítané na otáčky bežného štvorpólového asynchrónneho motora v rozsahu od 140 do 1400 ot./ min. V tomto rozsahu bude jeho moment konštantný, teda bude rovnaký pri 5 Hz, 20 Hz aj 50 Hz. Keď sa pozrieme na základný pohonový vzorec, vyplýva z neho, že výkon motora sa mení s jeho otáčkami. Ako príklad si zoberme štandardný motor výkonu 1,5 kW s parametrami: nominálny výkon P = 1,5 kW nominálny moment M = 10,3 Nm nominálne otáčky n = 1 390 ot./ min. 1. Otáčky motora pri 5 Hz budú: Výkon pri 5 Hz bude: 2. Otáčky motora pri 20 Hz budú: Výkon pri 20 Hz bude: 3. Otáčky pri 50 Hz budú: n = 1 390 ot./ min Výkon pri 50 Hz bude: Z uvedeného je jasne vidieť, že pri riadenom pohone je do 50 Hz moment konštantný, ale výkon lineárne rastie. Čo je krútiaci moment motora ? Moment pri riadenom pohone je najdôležitejší parameter. Z fyziky vieme, že moment sa vypočíta podľa vzorca: M = F * r, kde M je moment v Nm F je sila ( napríklad tiažová v N ) r je rameno, na ktorom pôsobí sila v m Aký je moment asynchrónneho motora pri frekvencii nižšej ako 5 Hz ? Moment pri nižších frekvenciách je veľmi závislý od algoritmu riadenia motora vo frekvenčnom meniči. Pri skalárnom riadení ( U/ f ) väčšinou nebýva pod 5 Hz garantovaný. Pri frekvenčných meničoch s vektorovým riadením v otvorenej regulačnej slučke môže motor nominálny moment dosiahnuť už pri frekvencii okolo 1 Hz a regulačný rozsah sa zvýši na 1 : 100. Pri vektorovom riadení v uzavretej slučke ( s použitím inkrementálneho snímača otáčok motora ) sa môže regulačný rozsah blížiť až ku hodnote 1 : 10 000. Čo sa deje s momentom motora nad frekvenciou 50 Hz ? Ako vyplýva z princípu asynchrónneho motora, rotor na základe indukcie vytvára elektromagnetické pole. Pri riadení motora frekvenčným meničom ( najlepšie sa to dá pochopiť z U/f charakteristiky ) existuje závislosť medzi frekvenciou a napätím na výstupe frekvenčného meniča (obr. 1). Vyššej frekvencii zodpovedá vyššie napätie. Zvyšujúce sa napätie kompenzuje vzájomnú interakciu pola rotora a statora. Pri 50 Hz dosiahne menič nominálne napätie na výstupe a ďalšie zvyšovanie napätia už nie je možné. Zvyšovanie frekvencie spôsobuje odbudenie motora a postupné znižovanie momentu motora. Motor už nepracuje s konštantným momentom, ale s konštantným výkonom. |
AuthorWrite something about yourself. No need to be fancy, just an overview. Archives
November 2019
Categories |