サイクリックアクション機構用モーターの選定
周期動作を備えた電動アクチュエータは周期モードで動作し、その特徴はモータの頻繁な起動と停止です。電気駆動の理論の流れから、過渡プロセスにおけるエネルギー損失は電気駆動の慣性モーメント J∑ に直接依存することが知られています。慣性機構を除外すると、慣性モーメントの主な部分は慣性モーメントです。モーターJdvの。したがって、カットオフモードでは、必要な出力と角速度において、おそらく最小の慣性モーメント Jdv を持つモーターを使用することが望ましいです。
加熱条件によりモータの許容負荷は連続運転より断続運転の方が高くなります。拡大して始める場合 静負荷モーター また、必要な動的トルクの値だけ静的トルクを超える増加した始動トルクを発生させる必要があります。したがって、間欠運転では長時間運転よりも大きなモータ過負荷容量が必要となります。高い過負荷容量の要件は、荷重の分離や土壌掘削などによって生じる短期間の機械的過負荷を克服する必要性によっても決まります。
最後に、エンジンの加熱および冷却条件は、断続運転時と連続運転時では異なります。エンジンに入る冷却空気の量は速度に依存するため、この違いは特に自己換気式エンジンで顕著です。過渡状態および一時停止中は、エンジンの熱放散が損なわれ、許容エンジン負荷に大きな影響を与えます。
これらすべての条件により、周期動作機構を備えた電気ドライブで、公称負荷が周期的であり、特定の公称デューティ サイクルを特徴とする特殊なモーターを使用する必要性が決まります。
ここで、Tp と se — それぞれ作業時間と休止時間です。
間欠モードでは、定格負荷で運転している場合、エンジン温度は許容値付近で変動し、運転中に上昇し、停止中に低下します。許容温度からの温度偏差が大きくなるほど、所定の PV Tq = Tp + se でのサイクル時間が長くなり、エンジン加熱の時定数 Tn が小さくなることが明らかです。
可能な最大エンジン温度の限界まで、許容サイクル タイムを制限します。間欠運転の家庭用エンジンの場合、許容サイクル時間は 10 分に設定されています。したがって、これらのモーターは、標準デューティ時間 (デューティ サイクル = 15、25、40、60、および 100%) のグラフが図に示されているデューティ サイクル向けに設計されています。 1.デューティ サイクルが増加すると、モーターの定格出力が減少します。
業界では、断続負荷モーターのシリーズを多数製造しています。
— MTKF シリーズのリスローターと MTF シリーズのフェーズローターを備えた非同期クレーン。
— 同様の冶金シリーズ MTKN および MTN。
— DC シリーズ D (DE シリーズ掘削機用バージョン)。
指定されたシリーズの機械は、慣性モーメントを低減する細長いローター (アーマチュア) の形状を特徴とし、過渡プロセス中にステーター巻線で発生する損失を低減するために、MTKF および MTKN のモーターはシリーズの公称スリップ sHOM = 7 ÷ 12% が増加します。クレーンおよび冶金シリーズのモーターの過負荷容量は、デューティ サイクル = 40% で 2.3 ～ 3 であり、デューティ サイクル = 100% では λ = Mcr / Mnom100 = 4.4 ～ 5.5 に相当します。
V クレーンモーター AC モードはデューティ サイクル = 40% のメイン定格モードとみなされ、DC モータでは持続時間 60 分の短時間モード (デューティ サイクル = 40% と合わせて) と見なされます。 PVNOM = 40% におけるクレーンおよび冶金シリーズのエンジンの公称出力は、MTF および MTKF シリーズでは 1.4 ～ 22 kW、MTF および MTKF シリーズでは 1.4 ～ 22 kW の範囲にあります。 MTKN シリーズと MTN シリーズではそれぞれ 3 ～ 37 kW と 3 ～ 160 kW。 D シリーズの場合は 2.4 ～ 106 kW D シリーズのブローモーターは、デューティ サイクル = 100% の定格電力 2.5 ～ 185 kW 向けに作られています。
かご形モーターは、2 つまたは 3 つの個別の固定子巻線を備えた多速度設計にすることができます。MTKN シリーズは、極数が 6/12、6/16、6/20 で、PVNOM = 40% で定格電力が 2.2 ～ 22 kW です。 MTKF シリーズは極数 4/12、4/24、4/8/24、定格電力は PVN0M = 25% で 4 ～ 45 kW です。出力範囲 2.2 ～ 200 (220) kW、デューティ サイクル 40% の新しい 4MT シリーズの非同期クレーンおよび冶金用モーターの生産が計画されています。
2 モーター駆動の使用により、リストされたタイプの電気機械の適用範囲が 2 倍になります。必要な電力が大きいため、A シリーズ、AO、AK、DAF などの非同期モーターが使用されるだけでなく、同じ P シリーズの DC モーターも特殊な改造で使用されます。たとえば、PE、MPE、MPE の掘削機用バージョンなどです。エレベーター用 MP L など
クレーンおよび冶金シリーズ用のエンジンの選択は、実際の作業スケジュールが図に示す公称スケジュールのいずれかに一致する場合に最も簡単に実行されます。 1. カタログおよび参考書には、PV-15、25、40、60、および 100% でのモーター定格がリストされています。したがって、定格サイクルで一定の静的負荷 Pst でドライブが動作する場合、PNOM > Rst の条件からカタログから最も近い出力のモータを選択することは難しくありません。
ただし、実際のサイクルは通常より複雑で、サイクルのさまざまな部分のエンジン負荷は異なり、スイッチング時間は公称時間とは異なります。このような条件下では、エンジンの選択は、図の公称スケジュールのいずれかに合わせた同等のスケジュールに従って実行されます。 1. この目的のために、永続的な等価暖房負荷は最初に有効な PST で決定され、次に標準 PST0M スイッチオン期間に再計算されます。再計算は比率を使用して行うことができます。
デューティ サイクルの変化に応じて変化し、エンジンの加熱に大きな影響を与える 2 つの重要な要素が考慮されていないため、比率は近似値です。
米。 1.断続的なデューティのモーターの定格デューティ サイクル。
最初の要因は、一定の損失によりモーターで放出される熱量です。この熱量は、PV が増加すると増加し、PV が減少すると減少します。したがって、大型の太陽光発電装置に行くと加熱が増加し、その逆も同様です。
2 番目の要因は、エンジンの換気条件です。自己換気により、作業中の冷却状態は休憩時よりも数倍良くなります。したがって、PV が増加すると冷却条件は改善され、減少すると冷却条件は悪化します。
これら 2 つの要因の影響を比較すると、それは相反するものであり、ある程度は相互に補い合っていると結論付けることができます。したがって、最新のシリーズでは、水力発電所に最も近い公称デューティ サイクルの再計算にのみ使用される場合、近似比はかなり正確な結果をもたらします。
電気推進の理論から、モーターの選択に使用される平均損失と等価値の方法は、以前に選択されたモーターの多くのパラメーターの知識が必要であるため、検証の性質を持つことが知られています。予備的な選択を行う場合、複数のエラーを避けるために、特定のメカニズムの特性を考慮する必要があります。
周期動作の一般的な産業メカニズムでは、モーターの事前選択の最も一般的な 3 つのケースを指定できます。
1. 機構のデューティ サイクルは設定されており、動的負荷はエンジンの加熱にほとんど影響しません。
2. 機構のサイクルは設定されており、動的負荷はエンジンの加熱に大きな影響を与えることが知られています。
3. 機構の周期はタスクによって決まりません。
最初のケースは、慣性質量が小さい機構、つまり使い捨てのリフティング ウィンチやトラクション ウィンチに最も一般的です。エンジンの加熱に対する動的負荷の影響は、始動期間 tp を定常状態の動作期間と比較することによって評価できます。
tп << tyct の場合、駆動負荷図に従ってモーターを選択できます。この負荷図によれば、平均負荷トルクは前に示した式によって決定され、最も近い定格デューティ サイクルに再計算され、その後、所定の動作速度 ωρ で必要なエンジン出力が決定されます。
この場合、式に安全係数 kz = 1.1 ÷ 1.5 を導入することにより、動的荷重の影響を概算することができます。 tp / tyct の比率が増加すると、tp / tyct0.2 — 0.3 で安全率が大きくなると仮定すると、安全率はほぼ増加するはずです。
事前に選択したモーターは、電気駆動の理論に従った方法のいずれかによって加熱されているかどうか、および条件からの過負荷容量をチェックする必要があります。
ここで、Mdop は許容される短期過負荷モーメントです。
DC モーターの場合、トルクはコレクタの電流の転流条件によって制限されます。
ここで、λはカタログデータによるモータの過負荷容量です。
非同期モーターの場合、Mdop を決定する際には、主電源電圧を 10% 下げる可能性を考慮する必要があります。臨界モーメント Mcr は応力の 2 乗に比例するため、次のようになります。
また、かご形誘導電動機についても同様に始動トルクを確認する必要があります。
2 番目のケースは、慣性質量が大きい機構、つまり移動と回転の重くて高速な機構に特徴的ですが、起動周波数が高い他のケースでも実現できます。
ここで、動的負荷の影響は、過渡時間と定常状態の動作を比較することで評価できます。動的負荷が比例可能または tp> タクトである場合、エンジンが事前に選択されている場合でも、動的負荷を無視することはできません。
この場合、予備的な選択のために、現在の設定から類推して慣性モーメントを設定した、モーターのおおよその負荷図を作成する必要があります。 Jdw << Jm の場合、Jdw の値の誤差は選択の正確さに重大な影響を与えることはできず、さらにその後の検証計算によりそれぞれの場合に必要な説明が得られます。
最後に、3 番目のケースは、普遍的な目的のメカニズムの特徴であり、特定の作業サイクルを構築することが困難です。その一例が、さまざまな生産現場で使用できる低積載量の通常の天井クレーンの機構です。
このような場合のエンジン選択の基準は、最初の作動セクション tp1 ではエンジンが最大負荷 MCT1 で作動し、2 番目の作動セクション tp2 では最小負荷 MCT2 で作動する整定サイクルになります。この機構のモータの発熱は小さいため、tp1 = tp2 と仮定して、rms（発熱相当）負荷モーメントを求めることができます。
所定の動作速度で必要なエンジン出力は、次の比率によって決まります。
カタログに基づくモータの選定は、機構に設定したPVnomを含めた継続時間を計算し、Ptr＜Pnomの条件により行われます。
クレーン機構については、規則により、動作条件の総合によって決定される次の動作モードが定められています。
- ライト — L (PVNOM == 15 ÷ 25%、1 時間あたりの始動回数 <60 1 / h)、
- 中 - C (PVNOM = 25 - 40%、h <120 1 / h)、
- 重 — T (PVNOM = 40%、h < 240 1 / h)
- 非常に重い — HT (DFR = 60%、h < 600 1 / h)。
- 特に重い - OT (デューティ サイクル = 100%、h> 600 1 / h)。
統計資料に基づいたこれらのデータの利用可能性により、必要に応じて、上記の計算どおりに受け入れられるメカニズムの条件付きサイクルを指定することができます。実は勤務時間は決まっています
これにより、上で説明した最初の 2 つのケースと同じ方法でエンジンを事前に選択できます。これは、エンジンの加熱に対する動的負荷の影響が大きいと想定される場合に特に重要です。