Динамический расчет привода

Выбрав двигатель на основе значения требуемого значения эффективного момента М_эфф. производится динамический расчет привода.

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ РАЗГОНА ПРИВОДА

Расчет времени разгона привода t_раз определяется по формуле:

(10).

где J_ном.н — момент инерции нагрузки, приведенной к валу двигателя, кгм²;

J_р — момент инерции ротора двигателя, кгм²;

N_max — максимальная скорость двигателя, об/мин;

N_min — минимальная скорость двигателя, об/мин;

M_ном.н. — номинальный момент двигателя, Нм;

M_ст — момент нагрузки (трение и т. п.), приведенный к валу двигателя, Нм;

К — перегрузочный коэффициент привода.

Пояснение. Для расчета обычно принимается N_min = 0 об/мин. Перегрузочный коэффициент К берется из силовых характеристик инвертора, например при перегрузочной способности инвертора по моменту 150%, перегрузочный коэффициент К будет равен 1,5.

Если расчетное время разгона не удовлетворяет заданию, выбирается инвертор или весь привод большей мощности и производится повторный расчет.

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ТОРМОЖЕНИЯ ПРИВОДА

Возможно использование привода без тормозного резистора, в этом случае рассчитывается минимальное время, за которое инвертор способен остановить двигатель с данной нагрузкой без генераторного режима. Если это время не удовлетворяет условиям эксплуатации, тогда производится расчет привода с использованием тормозного резистора.

Минимальное время торможения без тормозного резистора:

(11).

где t_тор — минимально возможное время торможения без использования тормозного резистора, сек;

J_ном.н — момент инерции нагрузки приведенный к валу двигателя, кгм²;

J_р — момент инерции ротора двигателя, кгм²;

N_max — максимальная скорость привода, об/мин;

N_min — минимальная скорость привода, об/мин (обычно принимается 0 об/мин);

M_ном — номинальный момент двигателя, Нм;

M_ст — момент нагрузки (трение и т. п.), приведенный к валу двигателя, Нм;

В — коэффициент торможения.

Значения коэффициентов торможения В для электродвигателей различной мощности приведены в табл. 1.

Табл. 1. Значения коэффициентов торможения В.

Если время торможения привода без тормозного резистора не удовлетворяет техническим требованиям на привод, производится расчет привода для режима торможения по заданному времени с использованием тормозного резистора (естественно, при наличии в инверторе тормозного транзистора).

Для этого определяется необходимый тормозной момент для замедления привода за заданное время t_тор.

(12).

где M_тор — требуемый тормозной момент для остановки привода за заданное время, Нм;

t_тор — заданное время остановки привода, сек.

На основании полученных данных определяется пиковая тормозная мощность, обеспечивающая необходимый момент торможения:

где P_{пик.тор} — пиковая тормозная мощность, Вт.

Затем определяется пиковая мощность тормозного резистора из условия:

P_{пик.тор.р}.> P_{пик.тор}, (14).

где P_{пик.тор.р} — пиковая мощность тормозного резистора, Вт Исходными данными для расчета самостоятельно изготавливаемого тормозного резистора могут служить следующие данные:

уровень напряжения включения тормозного резистора для инверторов класса 400 В равен 750В;

допустимое сопротивление тормозного резистора обычно указывается в технических данных на инвертор, при отсутствии этих данных рассчитывается исходя из номинального тока инвертора:

(15).

где R_тор.р — сопротивление тормозного резистора, Ом;

I_ном. — номинальный ток инвертора, А.

Пиковая мощность тормозного резистора: P_тор.р = RI²_ном.

Конструкция самодельного резистора должна обеспечивать длительное рассеивание мощности, составляющей не менее 0,1 P_{пик.тор}.

При этом может оказаться, что полученное значение сопротивления не обеспечивает необходимую мощность торможения P_{пик.тор.р} > P_{пик.тор}. Это означает, что мощности данного инвертора недостаточно для реализации торможения за заданное время (ограничение по току). В этом случае, необходимо или дополнительно устанавливать блоки торможения (если привод удовлетворяет требованиям по разгону и работе в установившемся режиме), или увеличивать мощность инвертора до уровня тока, который обеспечивает необходимую мощность торможения.

При использовании инверторов фирмы КЕВ тормозной резистор проще всего выбрать из типового ряда. Маркировка, как резистора, так и инвертора, содержит в себе одинаковый номер, соответствующий типоразмеру (габариту) мощности привода. Если мощность резистора P_{пик.тор.р} (по расчету или в результате выбора из типового ряда) достаточна для обеспечения торможения, можно рассчитать минимально возможное время замедления привода с данным тормозным резистором:

(16).

где t_тор.min — мин. время торможения при использовании тормозного резистора, сек.

Условием корректности расчета минимального времени торможения является выполнение соотношения:

. (17).

При работе с тормозным резистором необходимо учитывать фактор допустимой цикличности торможения, чтобы не допустить перегрева встроенного тормозного транзистора и установленного тормозного резистора. Для стандартного комплекта привода КЕВ максимальная допустимая цикличность торможения составляет 40% при базовом времени цикла 120 сек (цикл работы привода: разгон — работа в установившемся режиме — торможение — отключение). Т. е., привод не должен находиться в режиме торможения более 40 сек в течение 120 сек. работы.

Таким образом, порядок выбора привода следующий:

• 1. Определение расчетной мощности двигателя по эффективному моменту нагрузки.
• 2. Проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности привода.
• 3. Динамический расчет привода (определяется расчет времени разгона и расчет времени торможения).

При невыполнении заданных характеристик, выбирается либо инвертор, либо весь привод большей мощности и проводится повторный расчет.