Állandó mágneses motor méretezése – Hogyan határozzuk meg a nyomatékot, a fordulatszámot, a teljesítményt és a munkaciklust

Állandó mágneses motor méretezése – Hogyan határozzuk meg a nyomatékot, a fordulatszámot, a teljesítményt és a munkaciklust

A megfelelő állandómágneses motor kiválasztásának első lépése annak megértése, hogy mire van valójában szüksége a berendezésének. Egy megfelelő teljesítményosztályú motor is nehézségekbe ütközhet az indításkor, folyamatos üzemmódban túlmelegedhet, vagy nem tud elegendő nyomatékot biztosítani bizonyos fordulatszámokon.

Az állandómágneses motor helyes méretezéséhez négy fő követelményt kell meghatároznia: a folyamatos és a csúcsnyomatékot, az üzemi fordulatszámtartományt, a mechanikai teljesítményt és a munkaciklust. Ezeket a követelményeket ezután összeveti a motor tényleges teljesítményével és üzemi korlátjaival.

A felszerelés-gyártók, mérnökök és technikai beszerzők számára ez a megközelítés segít elkerülni a hibás motorválasztást, és hatékonyabbá teszi a beszállítókkal folytatott tárgyalásokat.

Ez az útmutató magyarázza, milyen információkat kell gyűjteni, hogyan becsüljük meg a kulcsfontosságú műszaki adatokat, és mit kell ellenőrizni a permanens mágneses szinkronmotor (PMSM) kiválasztása előtt.

1. Milyen információkra van szükség egy permanens mágneses motor méretezése előtt?

A motor kiválasztása előtt azonosítani kell a hajtandó terhelést, a berendezés szükséges üzemelési sebességét, valamint azt, hogyan változnak az üzemelési feltételek az idő során. Ezek a részletek határozzák meg a motor tényleges teljesítménykövetelményeit.

1.1 A terhelés típusának és az üzemelési feltételeknek az azonosítása

Nem minden berendezés támasztja ugyanazokat az igényeket a motorral szemben.

Egy szállítószalag általában viszonylag állandó nyomatékot igényel normál üzemelés közben, bár a teljes terheléssel történő indításhoz további nyomaték szükséges. Egy centrifugális ventilátor vagy szivattyú általában növekvő sebességgel együtt növekvő nyomatékot igényel. Olyan berendezések, amelyek ismétlődően gyorsulnak, leállnak vagy terhelésük megváltozik, olyan motort igényelnek, amely képes kezelni ezeket a változásokat.

Az első kérdés az, hogy a terhelés stabil marad-e, vagy jelentősen megváltozik az üzemelés során.

Ha a berendezés majdnem állandó terhelés mellett működik, akkor a folyamatos nyomaték és az üzemi fordulatszám a fő kiindulási pontok. Ha a terhelés gyakran változik, akkor azonosítani kell a legnagyobb terhelést, annak időtartamát és gyakoriságát is.

Ez a megkülönböztetés segít eldönteni, hogy egy motor folyamatos üzemi értéke elegendő-e, vagy további csúcsnyomaték-képességre van szükség.

1.2 A terhelés meghatározása a motor tengelyén

A berendezés által igényelt nyomaték nem mindig egyenlő a motortól közvetlenül szükséges nyomatékkal.

Például egy fogaskerék-hajtómű csökkenti a fordulatszámot, miközben növeli a kimenetén elérhető nyomatékot. Ezért a motor kevesebb nyomatékot kell, hogy termeljen, mint amennyit a hajtott berendezés igényel, de magasabb fordulatszámon kell működnie.

Vegyünk egy olyan alkalmazást, amely 100 Nm nyomatékot igényel a fogaskerék-hajtómű kimenetén. Ha a fogaskerék-hajtómű áttétele 5:1, hatásfoka pedig 90 %, akkor a motornak állandósult üzem mellett kb. 22,2 Nm nyomatékra van szüksége.

Ez a becslés azonban nem tartalmazza az indításhoz szükséges további nyomatékot.

A műszaki leírás elkészítésekor ellenőrizze, hogy a nyomaték- és fordulatszám-értékek a motor tengelyére vagy a hajtott berendezésre vonatkoznak-e. Jegyezze fel továbbá az esetleges fogaskerék-áttételt és a hajtás hatásfokát.

Közvetlen hajtású rendszerek esetén a motornak a fogaskerék-áttétel nélküli szorzása nélkül is biztosítania kell a szükséges terhelési nyomatékot.

Jegyezze fel a szükséges üzemi profilját

Egy motor üzemi profila egy normál munkaciklus során zajló folyamatokat írja le.

Szükséges információk	Mit kell rögzíteni
Típus terhelés	Állandó, változó vagy ismétlődő terhelés
Normál nyomaték	A szokásos üzemelés során szükséges nyomaték
Csúcsnyomaték	A legnagyobb terhelés és annak időtartama
Sebesség tartomány	Minimális, normál és maximális percenkénti fordulatszám (RPM)
Indítási feltételek	Indítási terhelés és gyorsítási idő
Működési ciklus	Üzemidő, pihenőidő és indítások száma óránként
Sebességváltó	Közvetlen hajtás vagy fogaskerék-hajtás elrendezés
Környezet	Hőmérséklet, hűtés és telepítési körülmények

Meglévő berendezések esetén a motor adattáblái, üzemelési naplók és mért terhelésadatok hasznos információkat nyújthatnak.

Új berendezések esetén használja a mechanikai tervezési követelményeket, és egyértelműen azonosítsa a becsült értékeket.

Minél pontosabban határozzák meg ezeket a körülményeket, annál egyszerűbb kiválasztani a megfelelő motort felesleges túlméretezés nélkül.

2. A szükséges motorforgatónyomaték meghatározása

A forgatónyomaték azt a forgóerőt írja le, amelyet a motor a berendezés mozgatására vagy hajtására fejt ki. Különösen fontos, ha a berendezés terhelés alatt indul, alacsony sebességen üzemel, vagy hirtelen terhelésnövekedés éri.

A motor méretezése során meg kell különböztetni a normál üzemeléshez szükséges nyomatékot és az ideiglenesen szükséges további nyomatékot.

2.1 Folyamatos terhelési nyomaték kiszámítása

A folyamatos nyomaték az a forgóerő, amelyet egy motor meghatározott üzemeltetési feltételek mellett folyamatosan képes kifejteni anélkül, hogy túllépné a megengedett hőmérsékleti határokat.

A gyakorlati kiválasztáshoz először határozza meg, mennyi nyomatékra van szükség a berendezésnek a normál üzem során.

Ha egy meglévő motor kb. 25 Nm nyomatékot szolgáltat normál terhelés mellett, ez hasznos kiindulási alapot jelent egy csere-motor kiválasztásához. Ugyanakkor továbbra is ellenőriznie kell, hogy a meglévő motor megfelelő méretű-e, és hogy az üzemeltetési feltételei illeszkednek-e az új telepítéshez.

Új berendezés esetén a folyamatos nyomatékot mechanikai terhelési számításokból vagy ismert tengelyteljesítményből és fordulatszámból lehet becsülni.

A fontos döntés az, hogy a vizsgált motor képes-e folyamatosan szolgáltatni a szükséges nyomatékot a tervezett fordulatszámon.

Ne feltételezze, hogy egy motor hirdetett maximális nyomatéka egyben a folyamatos teljesítőképességét is jelzi.

2.2 Figyelembe kell venni a indulási és gyorsítási nyomatékot

A motor indítása és gyorsítása több nyomatékot igényelhet, mint a normál üzem.

A motornak le kell győznie a meglévő mechanikai terhelést, valamint gyorsítania kell a forgó alkatrészeket. A nagy tömegű forgó részekkel rendelkező berendezések vagy a rövid gyorsítási időt igénylő gépek jelentős plusz nyomatékot igényelhetnek.

Például egy olyan gép, amely 20 másodperc alatt éri el a üzemi sebességet, eltérő indítási terhelést jelenthet a motor számára, mint ugyanez a gép 3 másodperc alatt történő gyorsítása esetén.

Ez a különbség a motor és a hajtott berendezés együttes tehetetlenségétől függ. A tehetetlenség azt írja le, milyen erősen ellenállnak a forgó alkatrészek a sebességváltozásoknak.

A motor megadásakor adjon meg információt a várható indítási terhelésről, a kívánt gyorsítási időről és a nagy forgó alkatrészekről.

Ha ezek a részletek bizonytalanok, kérjen gyorsítási nyomaték-értékelést, ne feltételezze, hogy a normál üzemi nyomaték elegendő.

2.3 A folyamatos nyomaték és a csúcsnyomaték megkülönböztetése

A folyamatos nyomaték és a csúcsnyomaték különböző célokat szolgál.

Követelménye	Folyamatos nyomaték	Csúcsnyomaték
Cél	Folyamatos üzem	Indítási vagy ideiglenes túlterhelés
Időtartam	Folyamatos üzemi terhelés névleges érték alatt	Korlátozott időtartam
Fő aggodalom	Hosszú távú hőmérséklet-emelkedés	Maximális nyomaték és engedélyezett túlterhelési idő
Kiválasztási ellenőrzés	Kielégíti a folyamatos terhelési igényt	Kielégíti az előírt sebességnél fellépő ideiglenes terhelést

Tegyük fel, hogy egy alkalmazás általában 30 Nm nyomatékot igényel, de néhány másodpercre időnként 50 Nm-re is szüksége van.

A motornak folyamatosan képesnek kell lennie a normál terhelés ellátására, valamint a 50 Nm-es ideiglenes nyomaték biztosítására anélkül, hogy meghaladná az engedélyezett üzemeltetési határait.

Egy 50 Nm csúcsnyomatékra méretezett motor nem feltétlenül megfelelő. Meg kell vizsgálni, mennyi ideig tudja fenntartani ezt a teljesítményt, és hogy a meghajtó képes-e szolgáltatni a szükséges áramot.

A gyakorlati szabály az, hogy a folyamatos nyomatékot a tartós igényhez, a csúcsnyomatékot pedig a legmagasabb ideiglenes igényhez kell igazítani. Mindkettőt ellenőrizni kell a megkövetelt üzemelési sebességeken.

3. Hogyan adjuk meg a motor fordulatszámát és üzemi tartományát

A motor fordulatszámát általában percenkénti fordulatszámként (RPM) fejezzük ki. Ez azt jelzi, hogy a tengely mennyi teljes fordulatot tesz meg egy perc alatt.

Pontos méretezés érdekében a mérnököknek az egész szükséges fordulatszám-tartományt kell megadniuk, nem csupán a normál üzemelési fordulatszámot.

3.1 A névleges fordulatszám, a minimális és a maximális fordulatszám meghatározása

Három fordulatszám-érték különösen hasznos a motor kiválasztása során.

A névleges fordulatszám a gyártó által megadott névleges üzemelési feltételekhez tartozó fordulatszám. A normál üzemelési fordulatszám az a fordulatszám, amelyet a berendezés leggyakrabban használ.

A minimális és a maximális fordulatszám a berendezés által elérhető teljes tartományt írja le.

Például egy gép normál üzemelése 1500 RPM-nél történhet, de időnként 500 és 2500 RPM közötti üzemmódban is működnie kell.

Egy 1500 fordulat/perc sebességre elsősorban tervezett motor nem teljesíti automatikusan az összes követelményt.

A kiválasztás során ellenőrizni kell, hogy a motor képes-e a szükséges sebességtartományon belül működni, miközben minden fontos üzemelési ponton elegendő nyomatékot szolgáltat.

3.2 Nyomaték-elérhetőség ellenőrzése a sebességtartományon belül

Egy motor elérhető nyomatéka megváltozhat a sebesség növekedésével.

Egyes állandó mágneses motorok és meghajtók kombinációi körülbelül állandó nyomatékot tudnak biztosítani egy meghatározott sebességtartományon belül. Magasabb sebességeken a feszültség- és vezérlési korlátozások csökkenthetik az elérhető nyomatékot.

Ez azt jelenti, hogy egy motor képes lehet elérni a szükséges maximális percenkénti fordulatszámot, de nem tudja biztosítani a szükséges terhelési nyomatékot ezen a sebességen.

Ennek ellenőrzésének legegyszerűbb módja a gyártó nyomaték–sebesség-görbéjének áttekintése.

Ez a diagram azt mutatja, hogy a motor mennyi folyamatos és ideiglenes nyomatékot tud biztosítani különböző sebességeken.

Hasonlítsa össze a berendezése normál és maximális terhelés alatti működési pontjait a diagrammal. Ha egy szükséges pont kívül esik a megengedett tartományon, akkor a motor vagy meghajtó konfigurációját újra kell vizsgálni.

3.3 Alacsony sebességű működés és hűtés figyelembevétele

Az alacsony sebességű működés különös figyelmet igényel, ha a berendezés hosszabb ideig magas nyomatékot igényel.

Egyes motorok a hűtéshez tengelyre szerelt ventilátorokat használnak. Amikor a motor fordulatszáma csökken, a ventilátor kevesebb levegőt mozgat, így a hőelvezetés csökken.

Ennek eredményeként egy olyan motor, amely folyamatosan bizonyos nyomatékkal üzemel a névleges fordulatszám közelében, nem feltétlenül tudja ugyanazt a teljesítményt nyújtani nagyon alacsony sebességnél.

Független ventilátoros vagy folyadékhűtést alkalmazó motorok más működési képességekkel rendelkezhetnek.

Ha a berendezése gyakran alacsony sebességen, de nagy terhelés mellett üzemel, kérje meg a szállítót, hogy erősítse meg az elérhető folyamatos nyomatékot éppen ezekben a körülmények között.

Ne válasszon hűtési módot kizárólag a motor teljesítménye alapján. Figyelembe kell venni az üzemi sebességet, a terhelés időtartamát, a környezeti feltételeket és a motor tervezését is.

4. Hogyan számítsuk ki a motor teljesítményét a nyomatékból és a fordulatszámból

A motor teljesítménye azt mutatja meg, mennyi mechanikai munkát szolgáltat a motor időegység alatt. A nyomatéktól és a forgási sebességtől is függ.

A teljesítmény kiszámítása segít megbecsülni a megközelítő motor méretet, de nem helyettesíti a nyomaték- és üzemi ciklus-ellenőrzéseket.

4.1 Használjon egyszerű nyomaték-, fordulatszám- és teljesítményszámítást

Ha a nyomaték és a fordulatszám ismert, a mechanikai tengelyteljesítményt egy alapvető összefüggés segítségével becsülhetjük.

Teljesítmény kW-ban = Nyomaték Nm-ben × Fordulatszám 1/perc-ben ÷ 9550

Például, ha egy motor 20 Nm nyomatékot kell hogy szolgáltasson 1500 1/perc fordulatszámon, akkor a számítás:

20 × 1500 ÷ 9550 = kb. 3,14 kW.

Ez megadja a szükséges mechanikai teljesítményt ezen az üzemi ponton.

Azonban egy 3,14 kW-os névleges teljesítményű motor nem feltétlenül a megfelelő választás. Figyelembe kell venni a indulási terheléseket, a folyamatos üzemelési képességet és a gyártó által megadott teljesítménykorlátozásokat.

A számítás eredményét arra használja fel, hogy meghatározza a megfelelő jelölt motorok tartományát, nem pedig a végső kiválasztásra.

4.2 Különbség a tengelyteljesítmény és az elektromos bemeneti teljesítmény között

A motoros katalógusok általában a névleges mechanikai kimeneti teljesítményt tüntetik fel, míg az elektromos rendszernek elegendő bemeneti teljesítményt kell biztosítania a motor veszteségeinek fedezésére.

Például ha egy motor 3,14 kW tengelyteljesítményt szolgáltat 94%-os feltételezett hatásfok mellett, akkor az elektromos bemeneti teljesítménye körülbelül 3,34 kW.

Ebben a példában szereplő hatásfok érték csak illusztrációs célú, nem egy adott motor hivatalos értékelése.

A tényleges hatásfok függ a motor tervezésétől, fordulatszámától, terhelésétől és az üzemeltetési körülményektől. A meghajtó is további elektromos veszteségeket okoz.

Az elektromos ellátás igényeinek értékelésekor a motor és a meghajtó gyártójának műszaki leírását kell használni, ne feltételezni, hogy a tengelyen leadott teljesítmény megegyezik a bemeneti teljesítménnyel.

4.3 Miért nem garantálja az azonos motor-teljesítmény az azonos alkalmazási illeszkedést

Két azonos névleges teljesítményű motor különböző nyomatékot is termelhet, mert különböző névleges fordulatszámon üzemel.

Például egy elméleti 5 kW-os motor, amelynek névleges fordulatszáma 1500 1/min, a névleges üzemi pontján körülbelül 31,8 Nm nyomatékot fejt ki.

Egy másik 5 kW-os motor, amelynek névleges fordulatszáma 3000 1/min, a névleges üzemi pontján körülbelül 15,9 Nm nyomatékot fejt ki.

Mindkettő azonos névleges teljesítményű, de névleges nyomatékuk jelentősen eltér.

Olyan berendezések esetében, amelyek nagyobb nyomatékot igényelnek alacsonyabb fordulatszámon, az első motor lehet alkalmasabb, feltéve, hogy egyéb műszaki adatai is megfelelnek az alkalmazás követelményeinek.

Ez mutatja, miért kell a motor kiválasztásánál figyelembe venni a nyomatékot, a fordulatszámot és az üzemidőt együttesen , és nem csupán a kW-értéket.

5. Hogyan befolyásolja a munkaciklus a permanens mágneses motor méretezését?

A munkaciklus leírja, hogyan működik egy motor az idő függvényében, beleértve a futási idejét, a terhelés mértékét, valamint azt, mikor áll le vagy pihen.

Ez fontos, mert a motorok üzem közben hőt termelnek. Még akkor is, ha egy motor képes a szükséges nyomaték előállítására, a teljes munkaciklus során meg kell maradnia a megengedett hőmérsékleti határokon belül.

5.1 Ismerje meg az S1, S2, S3 és egyéb releváns munkaciklus-típusokat

Az ipari motorokat az IEC 60034-1 szabvány szerint lehet munkaciklus-osztályba sorolni, amely a forgó villamos gépek névleges értékeit és teljesítménykövetelményeit tartalmazza.

Az előzetes méretezés szempontjából legfontosabb munkaciklus-típusokat az alábbiakban foglaltuk össze.

Működési típus	Jelentés	Tipikus kiválasztási helyzet
S1	Folyamatos üzem állandó terhelés mellett	Hosszú ideig működő berendezések
S2	Rövid ideig tartó üzem, majd elegendő pihenőidő	Korlátozott ideig működő berendezés hűtés előtt
S3	Ismétlődő működés és pihenés, a indulási veszteségek hőhatása elhanyagolható	Szakaszosan működő berendezés ismétlődő munkaciklusokkal

Például egy motor, amely folyamatosan üzemel egy teljes termelési műszak alatt, általában a folyamatos üzemmódra vonatkozó követelmények szerint kerül értékelésre.

Egy olyan motor, amely néhány percig üzemel, majd pihen, más teljesítményosztályozásba tartozhat, az aktuális hőmérsékleti körülményektől függően.

Ha a gyakori indítás jelentősen hozzájárul a motor felmelegedéséhez, akkor az S4 vagy egy másik megfelelő üzemmód-osztályozás szükséges lehet.

Ezeket a különbségeket szintén magyarázza a SEW-EURODRIVE üzemmód-útmutatója .

A megfelelő üzemmód-osztályozás a tényleges üzemelési mintázat alapján határozható meg, nem csupán attól függően, hogy a gép folyamatosan vagy szakaszosan üzemel-e.

5.2 Ismétlődő terhelésváltozások értékelése

Néhány berendezés folyamatosan üzemel, de ismétlődő nyomatékváltozásoknak is kitett.

Például egy gép a perc nagy részében mérsékelt terhelés alatt működhet, majd néhány másodpercre lényegesen nagyobb terhelés éri.

Bár a nagyobb terhelés rövid ideig tart, további hőfejlesztést eredményez, amit figyelembe kell venni.

A mérnökök néha egy ekvivalens folyamatos nyomatékbecslést használnak, amelyet általában RMS nyomatéknak neveznek, hogy segítsenek e típusú ismétlődő terhelés értékelésében.

Egyszerűsített kifejezéssel élve ez a becslés azt a kb. állandó nyomatékot jelenti, amely – megfelelő feltételezések mellett – összehasonlítható áramhoz kapcsolódó hőfejlesztési hatást eredményezne.

Nem szükséges bonyolult számítást végezni egy kezdeti motorlekérdezés előkészítéséhez. Ehelyett rögzítse a nyomatékot minden üzemelési szakaszban és az adott nyomatékon töltött időt.

Például: 20 Nm 58 másodpercig, majd 35 Nm 2 másodpercig, folyamatosan ismételve.

A szállító ezután kiértékelheti a terhelési profilt a tényleges motor hőmérsékleti jellemzői alapján.

5.3 Az túlterhelés időtartamának és hőmérsékleti határainak ellenőrzése

Még akkor is, ha az átlagos üzemi terhelés elfogadhatónak tűnik, rövid ideig fellépő nagy nyomaték túllépheti a motor vagy meghajtó korlátait.

Egy olyan motor, amely képes 50 Nm nyomatékot kifejteni két másodpercig, nem feltétlenül tudja ugyanezt a nyomatékot harminc másodpercig fenntartani.

Hasonlóképpen, ismétlődő túlterhelések hőfelhalmozódást eredményezhetnek, ha a motor nem rendelkezik elegendő idővel vagy hűtési kapacitással a helyreálláshoz.

Jelölt motor értékelésekor ellenőrizze a maximális túlterhelési nyomatékot, az engedélyezett túlterhelési időtartamot, az ismétlés gyakoriságát és a hűtési körülményeket.

Folyamatos vagy igényes ciklikus üzem esetén a végső kiválasztás gyártói hőmérsékleti értékelést igényelhet.

6. Hogyan ellenőrizze egy motor megfelelőségét a szükséges üzemi profilhoz

Miután ismertté váltak a kezdeti nyomaték-, fordulatszám-, teljesítmény- és üzemi követelmények, a következő feladat annak ellenőrzése, hogy egy adott motor képes-e ezeket teljesíteni.

Ez a lépés átalakítja az általános méretezési számításokat gyakorlati termék kiválasztássá.

6.1 Használati profil összehasonlítása a motor nyomaték-fordulatszám görbéjével

Kezdje a jelölt motor nyomaték-forgási sebesség teljesítményének adatainak beszerzésével.

Ellenőrizze, hogy a motor elegendő folyamatos nyomatékot biztosít-e a berendezés normál üzemelési fordulatszámán.

Ezután ellenőrizze a rendelkezésre álló nyomatékot a legalacsonyabb és a legmagasabb szükséges fordulatszámon.

Végül ellenőrizze, hogy a motor képes-e kezelni az ideiglenes csúcs terheléseket a megfelelő fordulatszámokon.

Például egy motor elegendő folyamatos nyomatékot biztosíthat 1500 percenkénti fordulaton, de nem elegendőt 2500 percenkénti fordulaton.

Ebben az esetben a motort kizárólag a névleges teljesítménye alapján kiválasztva egy fontos üzemelési korlátozást hagyhatnánk figyelmen kívül.

Olyan eszközök, mint az ABB DriveSize, bemutatják, hogyan vehetők figyelembe a motor és a meghajtó kiválasztásánál a különböző terhelésfajták és munkaciklusok.

6.2 Ellenőrizze az áramellátást, az indítási módszert és a meghajtó kompatibilitását

Az állandómágneses szinkronmotoroknak megfelelő elektromos ellátással és vezérlési elrendezéssel kell működniük.

Sok ipari változó sebességű PMSM motor elektronikus meghajtóval szabályozza a motor fordulatszámát és nyomatékát. Egyes különlegesen tervezett hálózati indítású PMSM motorok azonban különböző indítási elrendezésekkel is üzemelhetnek.

Ezért az adott motormodellhez szükséges indítási módszert ellenőrizni kell.

Változó sebességű PMSM motor kiválasztásakor ellenőrizze a tápfeszültséget, a kompatibilis meghajtó típusát, a folyamatos áramot, a csúcsáramot és a szükséges fordulatszám-szabályozási funkciókat.

Egy motor mechanikailag elegendő nyomaték-képességgel rendelkezhet, mégis helytelenül működhet, ha a kiválasztott meghajtó nem tudja biztosítani a szükséges feszültséget vagy áramot.

A motort és a meghajtót együttesen kell értékelni a végleges jóváhagyás előtt.

6.3 Hűtési, rögzítési és környezeti korlátozások megerősítése

A mechanikai és környezeti feltételek befolyásolhatják, hogy egy motor megfelelő-e.

A magas környezeti hőmérséklet, a megfelelő szellőzés hiánya és a korlátozott telepítési tér csökkentheti a folyamatos kimeneti teljesítményt.

A rögzítési méretek, a tengely átmérője, a mechanikai kapcsolatok és a burkolat védettsége szintén egyezniük kell a berendezéssel.

Olyan alkalmazások esetén, ahol további hőkezelésre lehet szükség, a gyártók különböző hűtési megoldásokat kínálhatnak, például vízhűtéses állandó mágneses motorokat .

A hűtési konfiguráció azonban önmagában nem határozza meg a megfelelőséget. A végső döntést a konkrét motor névleges teljesítménye és felszerelési követelményei alapján kell meghozni.

7. Számítási példa változó terhelésű szállítószalagra

Egy leegyszerűsített példa bemutatja, hogyan illeszkednek egymáshoz a fő méretezési követelmények.

Ugyanezt a módszert más berendezésekre is alkalmazhatjuk, ha a példában szereplő értékeket a tényleges üzemadatokkal helyettesítjük.

7.1 Az alkalmazási követelmények meghatározása

Vegyünk egy feltételezett szállítószalagot, amelyet állandó mágneses motor hajt.

A szállítószalag 1450 fordulat/perc sebességgel működik, és normál üzemben 20 Nm motor-tengely nyomatékra van szükség.

Minden 60 másodpercenként a nyomaték 2 másodpercre 35 Nm-re nő, majd a maradék 58 másodpercre visszatér 20 Nm-re.

Ebben a példában az értékek már a motor tengelyén fellépő terhelést tükrözik. A kezdő gyorsítás, fékezés és további hajtáslánc-hatások kizártak.

7.2 Teljesítmény becslése és a munkaciklus értékelése

Az alapvető teljesítményszámítás alapján a normál mechanikai teljesítményigény kb. 3,04 kW.

A rövid idejű 35 Nm-es terhelés alatt ugyanazon sebességnél a mechanikai teljesítmény kb. 5,31 kW-ra emelkedik.

Ez nem feltétlenül jelenti, hogy az alkalmazáshoz olyan motort kell választani, amelynek folyamatos üzemi teljesítménye 5,31 kW.

A motornak inkább elegendő folyamatos teljesítményt kell nyújtania a ismétlődő munkaciklushoz, valamint elegendő rövid idejű nyomatékot a két másodperces csúcsért.

A pontos folyamatos teljesítményérték a kiválasztott motor áramhoz kapcsolódó melegedésétől, hűtési elrendezésétől és egyéb veszteségeitől függ.

7.3 A további kiválasztási ellenőrzések azonosítása

Mielőtt jóváhagyja ezt a motort erre a példára, ellenőrizze, hogy képes-e kezelni a 1450 fordulat/perc-es ismétlődő terhelési profilt.

A gyártónak azt is ellenőriznie kell, hogy a megadott ismétlési frekvencián két másodpercig elérhető-e a 35 Nm nyomaték.

Ha a szállítószalag terhelés alatt indul vagy gyorsan gyorsul, ezeket a feltételeket hozzá kell adni a méretezési követelményekhez.

A kulcsfontosságú tanulság az, hogy a névleges teljesítmény, a csúcsteljesítmény és az üzemelési időtartam ugyanannak a kiválasztási problémának különböző részeit írja le.

Egy megfelelő motornak mindhárom feltételt ki kell elégítenie.

8. Gyakori állandó mágneses motorok méretezési hibái

A legtöbb méretezési probléma elkerülhető, ha az egész üzemelési igényt ellenőrizzük, nem pedig egyetlen specifikációt tekintünk figyelembe.

Három hiba érdemel különös figyelmet.

8.1 A motor kizárólag a névleges kW alapján történő kiválasztása

A névleges teljesítmény nem mondja meg, hogy egy motor mekkora nyomatékot tud szolgáltatni minden fordulatszámon.

Egy megfelelő névleges teljesítményű motor még mindig alkalmatlan lehet hosszabb ideig tartó alacsony sebességű üzemre vagy nagy indulási terhelésre.

A motorok árának vagy méreteinek összehasonlítása előtt ellenőrizze, hogy a szükséges nyomaték rendelkezésre áll-e a berendezés teljes üzemi sebességtartományában.

8.2 A csúcs terhelések figyelmen kívül hagyása vagy a csúcs nyomaték folyamatos értékként való kezelése

A rövid ideig elérhető nyomaték-képességet soha ne tekintsük korlátlan folyamatos kimenetként.

Ha a berendezés gyakran terhelt állapotból indul, gyorsan gyorsul fel, vagy időszakos túlterhelésnek van kitéve, akkor ezeket a feltételeket is be kell építeni a műszaki leírásba.

Ellenkező esetben a motor túlmelegedést, védőkikapcsolódást vagy elégtelen gyorsulást tapasztalhat.

Ellenőrizze mind a folyamatos, mind a csúcsnyomaték-értékeket, valamint azok alkalmazási feltételeit.

8.3 Tetszőleges biztonsági tényező alkalmazása helyett az aktuális üzemfeltételek ellenőrzése

A számított igényhez képest lényegesen nagyobb motor kiválasztása biztonságosabbnak tűnhet, de a túlméretezés nem mindig a legjobb megoldás.

Egy nagyobb motor növelheti a költséget, a méreteket és az elforgatási tehetetlenséget anélkül, hogy megoldaná a meghajtás-kompatibilitással, a hűtéssel vagy az üzemi sebességgel kapcsolatos problémákat.

Ne adjon hozzá tetszőleges százalékot a teljesítményadatokhoz, hanem először azonosítsa, mely üzemi feltételek bizonytalanok.

Amennyiben szükséges, adjon meg megfelelő tartalékot a terhelésingadozás, a mérési pontosság, a gyártó ajánlásai és az elvárt üzemi feltételek alapján.

9. Állandómágneses motor méretezési ellenőrzőlista árajánlat-kérés előtt

A végső lépés az Ön számításainak és üzemi követelményeinek egyértelmű specifikációvá alakítása, amelyet egy motorbeszerző értékelhet.

Egy jól elkészített specifikáció csökkenti a felesleges tisztázások szükségességét, és segít biztosítani, hogy a javasolt motorok ugyanazokra az üzemi feltételekre legyenek értékelve.

9.1 Töltse ki a motor méretezési specifikációs lapot

Műszaki lekérdezés benyújtása előtt ellenőrizze, hogy a következő információk rendelkezésre állnak-e.

Felszerelés típusa és mechanikai terhelés jellemzői

Normál folyamatos nyomaték Nm-ben

Maximális szükséges nyomaték és annak időtartama

Minimális, normál és maximális üzemelési fordulatszám percenkénti fordulatban (RPM)

Becsült mechanikai tengelyteljesítmény kW-ban

Indítási feltételek és gyorsulási idő

Üzemidő, pihenőidő és indítások száma óránként

Hajtómű-áttétel és átvitel elrendezése, ha alkalmazható

Rendelkezésre álló tápfeszültség és a tervezett meghajtási konfiguráció

Hűtési követelmények és környezeti üzemelési hőmérséklet

Motor rögzítési méretei és tengelykövetelmények

Ha nem ismertek még az összes érték, azonosítsa, melyek vannak megerősítve, és melyek csak előzetes becslések.

Ez lehetővé teszi a szállító számára, hogy a kiválasztást érintő hiányzó információkra összpontosítson.

9.2 A végső műszaki leírás megerősítése a motor szállítóval

A műszaki leírások elkészítése után kérje meg a szállítót, hogy hasonlítsa össze az Ön követelményeit a tényleges motor teljesítményadatokkal.

Az átvizsgálásnak igazolnia kell a folyamatos nyomatékot, a csúcsnyomatékot, a fordulatszám-tartományt, a terhelési ciklus képességét, a hajtás kompatibilitását és a hűtési követelményeket.

Kihívást jelentő üzemeltetési körülmények esetén kérjen további számításokat vagy vizsgálatokat, amennyiben ez megfelelő.

Ha egy motort új berendezéstervezéshez vagy meglévő telepítéshez értékel, akkor benyújthatja üzemeltetési követelményeit a Hiest felé projektspecifikus műszaki átvizsgálás céljából.

A legmegbízhatóbb állandó mágneses motor méretezési döntés a tényleges terhelési követelményeken alapul, nem csupán a legközelebbi elérhető teljesítményértéken. A nyomaték, a fordulatszám, a teljesítmény és a munkaciklus együttes meghatározásával a mérnökök azonosíthatják a megfelelő motorválasztási lehetőségeket, elkerülhetik a gyakori méretezési hibákat, és egyértelműbb műszaki specifikációkkal folytathatják a munkát.