Pohonnatechnika.cz

 

Domů / ŠKOLA / Škola - Frekvenční měniče / Dimenzování

Zvolte správnou velikost frekvenčního měniče

Abychom mohli provést správné dimenzování musíme mít dobré znalosti prostředí, kde bude měnič nainstalován. Velmi obvyklá chyba je, že pohon předimenzujeme. Buď z neznalosti nebo z obavy, že namontujeme pohon, který nestačí zabezpečit požadovaný točivý moment. Může se to zdát jako jistota, pokud pohon předimenzujeme, ale zapříčiníme zbytečně vysoké náklady při nákupu a při instalaci elektrického napájení. Další problém je, že motor při nízkých zatěžovacích úrovních má nižší účinnost.

To znamená, že špatné dimenzování zapříčiní zvýšení budoucích provozních nákladů.

Při dimenzování tedy neprovádějte žádná zaokrouhlování, dokud není celé dimenzování hotové. Tím zabráníme řetězovým chybám při výpočtech. Pokud zvolíme, že pohon předimenzujeme o 25 procent z důvodu budoucí přestavby stroje, víme, že je skutečně předimenzován o 25 procent a o nic víc.

Není neobvyklé, že konstruktér vloží do výpočtu bezpečnostní marginál při výpočtu pohonu. Tím ale totálně ztratí kontrolu nad dimenzováním. Existuje však jeden důvod pro jisté předimenzování a to je doba životnosti. Určitým předimenzováním prodloužíme životnost pohonu. Na to je třeba myslet, pokud by havárie zapříčinila delší přerušení provozu. Toto předimenzování proveďte ale až když je celkové dimenzování hotové. Tím máme stále plnou kontrolu nad dimenzováním.


TYP ZÁTĚŽE

Pro správné dimenzování pohonu je třeba znát, jak se zátěž chová v celém rozsahu jeho aktuálních otáček.

Definujeme obvykle čtyři základní typy zátěžového momentu:

  • Konstatní moment
  • Konstatní výstupní výkon
  • Proporcionální moment
  • Kvadratický moment

Když máme identifikován typ zátěže, víme, co můžeme očekávat od poměru točivý moment/potřebný výkon při změnách otáček zátěže. Na základě momentové křivky aktuální zátěže ve specifikaci stroje můžeme identifikovat maximální potřebný moment v pásmu otáček.

Musíme zohlednit i potřebu akcelerace zátěže. Pokud máme definován minimálni požadavek na zrychlení/zpomalení zátěže mezi klidem a pracovními otáčkami, je třeba vypočítat potřebný točivý moment s ohledem na setrvačný moment celého poháněného zařízení.  

Všimněte si, že u větších setrvačných momentů jsou požadavky na zrychlení a zpomalení zcela dominantní pro volbu motoru a pohonu než je tomu u běžných pohonů.


TYP MOTORU A VELIKOST

Když máme identifikován rozsah otáček a maximální potřebný moment, je načase zvolit motor. Pokud jsou maximální otáčky např. 1400 rpm a maximální moment 25 Nm, zjistíme při pohledu do katalogu motorů, že vhodný motor je čtyřpólový motor 4kW.

 


 

Při stanovení potřebných dat pro frekvenční měnič pro dané zatížení, je prvním krokem stanovení zatěžovací charakteristiky. Existují čtyři způsoby, jak vypočítat potřebný výkon - výběr metody závisí na aktuálních údajích motoru.

ZÁTĚŽOVÉ CHRAKTERISTIKY


Než se určí velikost Frekvenčního měniče, je třeba se rozhodnout pro typ zátěžové charakteristiky. Důvody jsou následující:

Konstantní a kvadratický zatěžovací moment

 

1) Když se zvyšuje rychlost odstředivého čerpadla nebo ventilátoru, zvyšuje se potřeba příkonu kvadraticky.

2) normální provozní rozsah odstředivého čerpadla a otáček ventilátoru je v rozmezí 50-90% . Moment zatížení se zvyšuje kvadraticky s rychlostí, tedy v rozmezí asi 30-80%. Jak bylo posáno dříve, není třeba velký výkon při rozbehu pumpy nebo ventilátoru.

Tyto dva faktory se odrážejí v zatěžovací charakteristice.

Následující schéma ukazuje momentovou charakteristiku pro dva různé FM. První FM je jednu velikost menší než druhý. Zatížovací charakteristika pro centrifugalní čerpadlo byla vložena do obou diagramů. V prvním případě leží  provozní rozsah (0 až 100% v nominálnich hodnotách motoru. Protože protože pracovní oblast čerpadla normálně leží mezi 30-80%, postačí nižší hodnota pro volbu frekvenčního měniče.

 

Je-li zatěžovací moment konstantní, musí být motor schopen produkovat větší točivý moment než moment zatížení, protože  vyžaduje jistý přebytek pro zrychlení.

Zvýšený točivý moment o 60% během kratší doby je dostačující pro zrychlení při těžkých startech, například při provozu dopravního pásu. Tento vyšší výkon také poskytuje prostor potřebný pro náhodné použití při špičkových zatíženích. Pokud FM neumožňuje navýšení momentu, musí být zvolen tak velký FM, že moment potřebný pro akceleraci se vejde do jmenovitého moment


Zvýšený moment se využije pro zrychlení


 Když jsou určeny zatěžovací charakteristiky, existují 4 údaje o motoru pro určení výkonu FM

 

1.

Požadovaný výkon lze určit rychle a přesně pomocí proudu, který motor potřebuje.

Volba velikosti FM založená na štítkové hodnotě proudu motoru

říklad: 7,5 kW motor pro 3x400V potřebuje 14.73 A.

V souladu s technickými  daty FM, se vybere  FO, která má maximální trvalý výstupní proud větší nebo rovný 14,73 A ve stálé nebo kvadratické zatěžovací charakteristice.

UPOZORNĚNÍ! Je-li volba FM založena na výkonu (metoda 2,3,4), musí výkon uvedený v technických datech být při stejném napětí. To není nutné, pokud se velikost FM vypočítává na základě proudu. (Metoda 1), protože výstupní proud FO určuje všechna ostatní data.



2.

Velikost FM může být stanovena na základě zdánlivého výkonu motoru SM spotřebuje, a zdánlivého výkonu na výstupu FM.  (Tento výkon se vypočítá z efektivnich hodnot proudu a napětí, udává se ve VA.)


Volba FM založená na zdánlivém výkonu

 

Příklad: 7,5 kW motor pro 3x400V čerpá 14.73 A

V souladu s technickými  daty FM, vybírá se FM, který má maximální trvalý výstupní výkon je větší než nebo rovný 10,2 kVA při konstantní (lineární) nebo kvadratické zatěžovací charakteristice

 


3.

Volba FM může být také založena na výkonu na hřídeli  motoru PM.
Tato metoda není velmi přesná, protože cos Φ a účinnost h se mění se zatížením.

Příklad: zdánlivý výkon 3 kW motor s účinností h = 0,8 a cos Φ = 0,81,  se vypočítá jako:

V souladu s technickými daty FM se vybere FM, který má nepřetržitý maxial výstupní výkon který je větší než nebo rovný 4,6 kVA při konstantní nebo kvadratické zatěžovací charakteristice.

 


4.

Z praktických důvodů jsou výkony frekvenčních měničů ve standardní výkonové řadě pro asynchronní motory. Této podobnosti v nominálních datech jsou často používány jako kritérium výběru při volbě FM. Nicméně, to může být nevhodná volba, zvláště pokud motor nebude pracovat v nominálním plném zatížení

Volba měniče založená na standardních velikostech motoru a Frekvenčního měniče


 

 
 

Copyright © Pohonnatechnika.cz 2007-2019. All rights reserved