- Місто Москва
Характеристика двигуна - "момент-швидкість"
Головне завдання що стоїть перед конструктором при проектуванні приводу - забезпечити необхідний момент в заданому діапазоні швидкостей. Успішне вирішення цього завдання залежить від правильного вибору двигуна і передавального відносини механічної передачі.
При виборі двигуна в першу чергу потрібно виходити з характеристики "момент-частота обертання". Момент, потужність і швидкість пов'язані співвідношенням:
Характеристику синхронного двигуна можна розділити на дві області:
- від нуля до номінальної швидкості nN (діапазон постійного моменту). У цьому діапазоні двигун може забезпечити номінальний момент MN в незалежності від швидкості. Це кращий діапазон роботи. При виборі двигуна і передавального відносини механізму потрібно прагнути до того, щоб робочі режими лежали в цій області.
Сталість моменту тут умовне - насправді в міру зниження оборотів допустимий момент зростає (до 20-30%). Тому для синхронних двигунів також вказується момент утримання при нульовій швидкості M0 (static torque, stall torque)
- від номінальної швидкості nN до максимальної швидкості nmax (діапазон постійної потужності). У цьому діапазоні момент двигуна падає зі збільшенням швидкості. Точна характеристика в цій області залежить від функціональності приводу (режим ослаблення магнітного поля - field weakening)
Характеристика двигуна прив'язана до температури. У сучасних синхронних двигунів змінного струму з постійними магнітами (PMSM) номінальна температура зазвичай досить висока - близько 70 ° С. Це означає, що якщо двигун навантажений номінальним моментом 100% часу (режим S1-100%), то він нагріється до номінальної температури.
У разі верстатів, такий нагрів навіть до номінальної температури може бути неприпустимий з точки зору точності (особливо для шпиндельних вузлів), і тоді двигун слід вибирати з таким запасом, який забезпечить необхідний температурний режим.
Асинхронний двигун з частотним перетворювачем.
З точки зору електричної частини частотний перетворювач може забезпечити роботу асинхронного двигуна з постійним моментом. Але при цьому потрібно враховувати умови охолодження: при зменшенні швидкості ефективність вентилятора знижується, тому характеристика "момент-обороти" при постійній температурі стає складніше:
- при мінімальних обертах допустимий постійний момент M0 становить близько 40-60% від номінального моменту, так як вентилятор не обдуває двигун. У цьому діапазоні характеристика також може сильно залежати від типу управління (U / f, векторне, буст);
- при підвищенні оборотів до 0.5-0.6 * nN ефективність вентилятора підвищується, отже зростає і допустимий момент.
- в діапазоні 0.6. 1 * nN двигун може бути навантажений номінальним моментом MN. Це кращий діапазон. При виборі двигуна і передавального відносини механізму потрібно прагнути до того, щоб робочі режими лежали в цій області
- вище номінальної швидкості nN (діапазон постійної потужності) момент падає. Точна характеристика тут теж буде залежить від типу управління.
Кроковий двигун
Характеристика крокової двигуна залежить від швидкості набагато сильніше ніж у інших типів двигунів і визначається поєднанням двигуна, приводу і налаштувань. У каталогах зазвичай вказується момент при нульовій швидкості. Діапазон регулювання з постійним моментом у крокової зазвичай не дуже великий - близько 10-20% від максимальної швидкості. Далі, зі збільшенням швидкості момент падає.
Крім цього у крокової двигуна потрібно розрізняти дві характеристики: максимальна (зазвичай ця і вказується в каталозі) і пускова:
- Крива пускового моменту (Pull in torque) обмежує область навантажень (наприклад, тертя або вага вузла) і швидкостей які можуть бути досягнуті миттєво без пропуску кроків. Ця характеристика обмежує навантаження, якщо управління не передбачає управління прискоренням / гальмуванням або якщо потрібно макс. швидка реакція двигуна на прикладену зовнішню навантаження. Якщо момент інерції на валу двигуна збільшити, то допустимий пусковий момент зменшується
- Крива максимального моменту (Pull out torque) обмежує область навантажень і швидкостей які можуть бути досягнуті без пропуску кроків тільки при плавному збільшенні частоти (швидкості). Ця крива обмежує навантаження, яка може бути додана до обертається двигуну без пропуску кроків. Якщо навантаження перевищує це обмеження, двигун починає пропускати кроки