SINAMICS 配置流程
运动控制
1PH3 电机用于运动控制应用。在既定的运动周期内,电机执行线性或者旋转运动。所有运动过程都应以时间上的化方式进行。在这个基础上,1PH3 电机需要满足以下要求:
高动态性能,即励磁时间短
高过载能力,即加速度裕量大
调整范围更大,即定位精度高
配置的一般流程
机床的功能描述是配置驱动应用的基础。组件的定义在物理上存在相关性,通常会进行下列步骤:
步骤 | 配置工作描述 | 备注 |
---|---|---|
1. | 驱动方式说明 | 更多信息请参见章节“确定工作周期”。 |
2. | 确定边界条件和连接至自动化系统中 | |
3. | 确定负载情况、计算大负载扭矩并确定电机 | |
4. | 确定 SINAMICS S120 书本型电机模块/SINAMICS S120 Combi 功率模块 | - |
5. | 其他轴重复第 3 步和第 4 步 | |
6. | 计算所需的直流母线功率和确定 SINAMICS 电源模块(仅适用于 SINAMICS S120 书本型电机模块) | |
7. | 确定电网侧选件(例如,主开关、熔断器、电源滤波器) | |
8. | 确定所需的闭环控制性能和选择控制单元,确定组件布线(仅适用于 SINAMICS S120 书本型电机模块) | |
9. | 确定其它系统组件(例如,制动电阻) | |
10. | 计算组件直流 24 V 供电的电流需要量并确定电源规格(例如,SITOP 装置及控制电源模块) | |
11. | 确定用于连接技术的组件 | |
12. | 配置驱动连接组件 | |
13. | 计算电源和电机连接所需的电缆横截面 | |
14. | 安装时请注意应满足的通风空间 |
明确驱动类型
电机选型是以实际应用所需的扭矩为基础的,这些应用有:输送机、起重机、试验台、离心机、印刷机、轧机、进给轴驱动和主主轴驱动。还要考虑传动齿轮箱的使用,或根据实际负载情况来调整电机转速和电机扭矩。
除了需要了解由应用决定的负载扭矩外,您还需要掌握以下数据,来确定电机施加的扭矩:
运动质量
驱动轮的直径
丝杠螺矩,齿轮箱传动比
摩擦力矩
机械效率
运动距离
大速度
大加速度和大减速度
周期时间
使用异步电机可以在弱磁区域内达到大转速。还可以使用更高功率等级的异步电机。
在配置驱动应用时必须考虑下列因素:
电机和驱动组件的环境温度和安装海拔高度
通过强制通风对电机进行散热
电机的选型应基于电机专有的极限特性曲线。
这些曲线有转速-扭矩图、转速-功率图,以及随功率模块/电机模块的直流母线电压变化的电机极限值图。直流母线电压又取决于主电源电压,在扭矩型驱动中,取决于电源模块的类型。
其他的基本条件则是,将驱动集成到自动化平台(如 SINUMERIK 或 SIMOTION)中的前提条件。
电机的选型应根据实际应用中出现的负载情况而定。针对不同的负载情况应使用不同的特性曲线。
异步电机的特性曲线
在电机特性曲线中,有“转速-功率”曲线和“转速-扭矩”曲线,用于描述和 SINAMICS变频器系统一起运行时的特性。更多信息请参见章节“特性曲线”。
根据电机型号的不同,S1曲线(连续工作制)在从静态到额定工作点这一运行阶段有两种形式:采用发热条件允许的大扭矩或采用恒定扭矩。功率会根据扭矩类型随转速提高。
随后是一段恒定功率,在该阶段会出现磁场减弱(弱磁区域)。弱磁区域受电压极限值的限制。
对于 1PH3 电机,除 S1 特性曲线外,还会记录 S3 及 S6 特性曲线。
下图给出典型的“转速-功率”图:
在每个工作点上,电压应起码低于电压极限值 10%,具体降低值视电机模块/电源模块的电源电压类型而定,这样可以确保在主电源电压波动和设定电机参数时,电机仍能安全运行。
1PH3 电机在恒定功率范围内具有高过载能力。在特性曲线图中,一般允许的大过载能力显示为极限值。
电压极限值的偏移量
章节“特性曲线”中的特性曲线是基于电源电压 400 V 且变频器输出电压 380 V 的非调节型电源模块(SLM)得出。
在确定变频器输出电压为 380 V 之外的电机的极限值时,必须根据不同的变频器输出电压将现有电压极限特性曲线作相应偏移。
计算新的电压极限特性曲线
示例
下图以电源电压 380 V 且变频器输出电压 355 V 的 SLM 为例展示如何计算电机运行的新的电压极限特性曲线。
输出电压
在选择特性曲线时,电源电压及电源模块对正确配置极为重要。
特性曲线序号 | 变频器系统 | 电源电压 | 电源模块 | |
---|---|---|---|---|
1 | SINAMICS | 380 V 3 AC | 非调节型/基本电源模块(SLM/BLM) | SLM/BLM 不受控(变频器输出电压大 355 V) |
2 | 400 V 3 AC | SLM/BLM 不受控(变频器输出电压大 380 V) | ||
3 | 480 V 3 AC | SLM/BLM 不受控(变频器输出电压大 460 V) |