數(shù)控備件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4

電機(jī)的功能說(shuō)明是選型的基礎(chǔ)。

前提條件：

能夠訪問(wèn)選型工具“SIZER”或“SIDIM”，

DT-Configurator,

產(chǎn)品樣本 NC62

步驟

1. 明確驅(qū)動(dòng)類型和供電方式
2. 確定邊界條件和集成至自動(dòng)化系統(tǒng)
3. 確定負(fù)載情況，計(jì)算大負(fù)載力矩，確定電機(jī)
4. 確定 SINAMICS 電機(jī)模塊
5. 其它軸重復(fù)第 3 步和第 4 步
6. 計(jì)算所需的直流母線功率和確定 SINAMICS 電源模塊
7. 確定電源側(cè)功率部件（主開(kāi)關(guān)、熔斷器、電源濾波器等）
8. 確定所需的閉環(huán)控制性能和選擇控制單元，確定組件布線
9. 確定其他的系統(tǒng)組件
10. 計(jì)算組件對(duì)直流 24 V 供電的電流需要量并確定電源規(guī)格（例如：SITOP 裝置及 24 V 電源模塊）
11. 確定連接系統(tǒng)的組件
12. 配置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件
    ?

1. 明確驅(qū)動(dòng)類型

電機(jī)選型是以實(shí)際應(yīng)用所需的轉(zhuǎn)矩為基礎(chǔ)的。

1FE2 的應(yīng)用為主主軸驅(qū)動(dòng)。

確定電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，除了由應(yīng)用決定的負(fù)載力矩外，還需明確以下機(jī)械數(shù)據(jù)：

• 要移動(dòng)的質(zhì)量
• 摩擦阻力
• 機(jī)械效率
• 大轉(zhuǎn)速
• 大加速度和大減速度
• 周期時(shí)間

此外還需注意以下幾點(diǎn)：

• 電網(wǎng)類型，在 IT 電網(wǎng)（非接地電網(wǎng)）上使用特定的電機(jī)類型和/或電源濾波器
• 環(huán)境溫度、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)組件的安裝高度

電機(jī)的選型應(yīng)基于電機(jī)特定的極限特性曲線。這些極限特性曲線描述轉(zhuǎn)矩或功率隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢(shì)。這些極限特性曲線展示了基于功率模塊或電機(jī)模塊的直流母線電壓的電機(jī)極限特性。

直流母線電壓取決于電網(wǎng)電壓和電源模塊的類型。

2. 確定邊界條件和集成至自動(dòng)化系統(tǒng)

選型時(shí)要注意，電機(jī)利用率要符合 100 K 繞組超溫時(shí)的額定值。

將驅(qū)動(dòng)集成至自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)還需注意其他一些邊界條件。

對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制功能以及同步功能，要使用相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，例如：SINUMERIK。

通過(guò) PROFIBUS 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與上位自動(dòng)化系統(tǒng)的連接。

3. 確定負(fù)載情況，計(jì)算大負(fù)載力矩，確定電機(jī)

電機(jī)的選型應(yīng)基于電機(jī)特定的極限特性曲線。

極限特性曲線描述了不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩變化以及基于電網(wǎng)電壓和供電功能的電機(jī)極限。

圖片: 同步電機(jī)極限特性曲線

電機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)所選應(yīng)用中出現(xiàn)的負(fù)載情況而定。

為不同的負(fù)載情況使用不同的特性曲線。

定義了以下工作制：

• 連續(xù)工作制
• 斷續(xù)周期工作制
• 任意工作制

根據(jù)負(fù)載情況確定電機(jī)

1. 在特性曲線上找到具備特定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的工作點(diǎn)，根據(jù)該點(diǎn)上的負(fù)載情況確定電機(jī)規(guī)格。
2. 確定工作制并確定負(fù)載情況
3. 計(jì)算大電機(jī)轉(zhuǎn)矩

   大電機(jī)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在加速階段。在該加速階段中，負(fù)載力矩和啟動(dòng)力矩相加，得出所需的電機(jī)大轉(zhuǎn)矩。

4. 通過(guò)電機(jī)的極限特性曲線驗(yàn)證大電機(jī)轉(zhuǎn)矩是否合適。
5. 確定電機(jī)

   在確定電機(jī)時(shí)必須考慮下列標(biāo)準(zhǔn)：

   • - 必須遵循動(dòng)態(tài)極限值。所有“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速”點(diǎn)必須位于相關(guān)的極限特性曲線下方。
   • - 必須遵循電機(jī)溫升極限。同步電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩必須位于 S1（連續(xù)工作制）特性曲線下方。電機(jī)平均轉(zhuǎn)速下的電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩根據(jù)工作制得出。

     提示 同步電機(jī)時(shí)需注意，允許的大電機(jī)轉(zhuǎn)矩在電壓極限特性曲線的高速區(qū)內(nèi)會(huì)減小。 為了防止電壓波動(dòng)，要與電壓極限特性曲線保持 10 % 的距離。

?

連續(xù)工作制

在連續(xù)工作制下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間存在特殊的函數(shù)關(guān)系，
例如：M = 常數(shù)，M ~ n²，M ~ n 或 P = 常數(shù)。

該驅(qū)動(dòng)通常在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上運(yùn)行。此時(shí)需要為該穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行基本負(fù)載設(shè)計(jì)。
基本負(fù)載力矩必須位于 S1 特性曲線上或在其下方。

而針對(duì)短時(shí)過(guò)載的情況，例如電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，則需要進(jìn)行過(guò)載設(shè)計(jì)。
同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線下方

圖片: 連續(xù)工作制時(shí)的電機(jī)選擇

斷續(xù)周期工作制

除了連續(xù)工作制（S1）之外，還有帶有不同負(fù)載持續(xù)率的斷續(xù)周期工作制（S3）。此時(shí)按一系列相同的工作周期運(yùn)行。每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停機(jī)、斷能時(shí)間。

圖片: S1 連續(xù)工作制

圖片: S3 斷續(xù)周期工作制，不影響啟動(dòng)過(guò)程

負(fù)載力矩必須位于相應(yīng)的電機(jī)溫升極限曲線之下。
斷續(xù)周期工作制時(shí)需要考慮過(guò)載設(shè)計(jì)。

圖片: 斷續(xù)周期工作制時(shí)的電機(jī)選擇

任意工作制

此工作制可定義電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。

圖片: 工作制示例

為每個(gè)時(shí)間段規(guī)定一個(gè)負(fù)載力矩。此外，還必須在加速段考慮平均負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。必要時(shí)，還需要考慮與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力矩。

在計(jì)算電機(jī)需要輸出的負(fù)載力矩或加速力矩時(shí)，需要考慮齒輪箱傳動(dòng)比和傳動(dòng)效率。

時(shí)間段 Δt _i 中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩：

電機(jī)平均轉(zhuǎn)速“n_{電機(jī)，平均}”時(shí)的電機(jī)有效轉(zhuǎn)矩“M_{電機(jī)，有效}”必須位于 S1 特性曲線下方。

大轉(zhuǎn)矩“M_大”出現(xiàn)在加速過(guò)程中，在同步電機(jī)和異步電機(jī)上該大轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線/M_大特性曲線的下方。

電機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)果如下：

圖片: 根據(jù)工作制選擇電機(jī)

電機(jī)選擇

在連續(xù)工作制下并出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，必須根據(jù)要求的過(guò)載力矩計(jì)算過(guò)載電流。
此時(shí)的計(jì)算規(guī)則與使用哪種電機(jī)類型（同步電機(jī)或異步電機(jī)）和哪種工作制（連續(xù)工作制或斷續(xù)周期工作制）有關(guān)。

步驟

1. 找到正好滿足工作制所需條件的電機(jī)
2. 計(jì)算基本負(fù)載下的電機(jī)電流
3. 檢查是否符合溫升限值
4. 確定電機(jī)的其他屬性。配置電機(jī)選件

數(shù)控備件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4