Witam
Przepraszam, że niezgodnie z tematyką forum, ale potrzebuję pilnej porady.
Zadanie jest następujące:
Mam silnik indykcyjny klatkowy trójfazowy o następujących parametrach:
Znamionowa moc mechaniczna: 0,085kW
ilość biegunów: 2
napięcie znamionowe Un=3x230V (trójkąt), 3x400V (gwiazda), 50Hz
prąd znamionowy In=0,53A (trójkąt), 0,32A (gwiazda)
współczynnik mocy cos(fi) = 0,73 (trójkąt), 0,74 (gwiazda)
współczynnik sprawności n = 0,55 (trójkąt), 0,52 (gwiazda)
rezystancja pojedynczego uzwojenia = 113omów
stosunek prądu rozruchowego do znamionowego - 4,6
Obliczona przeze mnie maksymalna moc strat (w cieple) dla obciążenia znamionowego - ~69W dla 3x230V i ~78W dla 3x400V. Nie wiem czy dobrze liczyłem:
P = In * Un * 1,73 * cos(fi) * (1-n)
Silnik muszę zasilić z falownika 3x400V przy częstotliwości 87Hz, zatem silnik łączę w trójkąt. Będzie wtedy pracował przy Un 400V i In 0,53A. Zgodnie z założeniami silnik będzie miał utrzymany poziom strumienia magnetycznego a co za tym idzie nominalny moment obrotowy pozostanie taki sam jak przy 50Hz (i to jest właśnie mój cel).
Pytania:
O ile wzrośnie moc strat przy takim zasilaniu?
Czy wzrośnie proporcjonalnie (zgodnie z przytoczonym wzorem), czyli do około 122W?
Czy może przytoczony wzór jest uproszczeniem i należy brać pod uwagę również inne parametry?
Czy cos(fi) i współczynnik sprawności przy zmianie częstotliwości w górę pozostaną mniej więcej takie same czy również się zmienią.
Bardzo proszę o odpowiedź kogoś, kto ma dobre rozeznanie w temacie. Sprawa bardzo pilna! Z góry dziękuję.
EDIT: Zapomniałem napisać - silnik będzie zasilany falownikiem skalarnym.
Zasilanie silnika
Moderatorzy: gsmok, tszczesn, Romekd
Zasilanie silnika
Pozdrawiam
Sebastian
Jestem tylko amatorem, który może się mylić.
Uroczyście obiecuje, że będę dawał rezystor antyparazytowy na każdą siatkę i bramkę.
Sebastian
Jestem tylko amatorem, który może się mylić.
Uroczyście obiecuje, że będę dawał rezystor antyparazytowy na każdą siatkę i bramkę.
-
geguś
Re: Zasilanie silnika
Jeżeli zasilanie falownika jest 3fazowe, a na wyjściu generuje 400V, to ten silnik ma być połączony w gwiazdę. Taki mały silnik może utknąć na 87Hz. Zalecam ustawianie fbazowej na 87Hz ( wtedy przy takiej napięcie wynosi 400V), lub przesuwanie całej charakterystyki. Cos i straty są ważne przy zasilanie bezpośrednim. Dla falownika nie ma to znaczenia. Dla sieci zasilającej tylko poziom generowanych harmonicznych przez falownik, a ten bez zastosowania odpowiednich dławików zalecanych przez producenta potrafi przekompensować.
Nie bardzo rozumiem tok myślenia co do utrzymania pełnego momentu. Zasilanie czy to w gwiadzę czy w trójkąt przy znamianowej częstotliwości i napięciu generuje taką samą moc i moment.
Nie bardzo rozumiem tok myślenia co do utrzymania pełnego momentu. Zasilanie czy to w gwiadzę czy w trójkąt przy znamianowej częstotliwości i napięciu generuje taką samą moc i moment.
Re: Zasilanie silnika
Jest to specjalnej konstrukcji silnik z przekładnią. Problem polega na tym, że z racji pewnych ograniczeń klienta i popełnionych przez niego błędów nie ma możliwości zastosowania silnika o większej mocy ze względu na gabaryty. Niestety aplikacja, w której ma pracować, wymaga dość dużego momentu obrotowego. Pomysł jest taki, żeby zastosować przekładnię o większym przełożeniu (czyli na wyjściu niższa prędkość, ale większy moment) a większą prędkość docelową uzyskać podciągając falownikiem do 87Hz.
Aby utrzymać moment obrotowy na stałym poziomie przy regulacji falownikiem należy utrzymać zależność U/f=const. Dlatego właśnie silnik połączony w trójkąt (znamionowe 3x230V przy 50Hz) przy 87Hz musi dostawać 400V (bo 400V / 87Hz =~ 230V / 50Hz).
Przydatny link http://www.abctechniki.pl/index.php/aut ... ml?start=4
Moje pytania dotyczą strat mocy w postaci ciepła na silniku. Niestety są one dla mnie krytyczne, ponieważ silnik ma nie najlepsze odprowadzanie ciepła z racji konstrukcji maszyny.
Szperałem po internecie, ale jeśli ktoś pisze o mocy w przypadku 87Hz to raczej o mocy wyjściowej, a mnie interesuje moc strat. Na logikę powinna ona wzrosnąć proporcjonalnie do nominalnej (czyli 3^(0,5) raza), ale pewności nie mam, a taka pewność jest mi potrzebna.
Pytania dodatkowe do Ciebie:
- co masz na myśli pisząc "Taki mały silnik może utknąć na 87Hz."? Możesz to rozwinąć?
- co masz na myśli - "przesuwanie całej charakterystyki"?
Aby utrzymać moment obrotowy na stałym poziomie przy regulacji falownikiem należy utrzymać zależność U/f=const. Dlatego właśnie silnik połączony w trójkąt (znamionowe 3x230V przy 50Hz) przy 87Hz musi dostawać 400V (bo 400V / 87Hz =~ 230V / 50Hz).
Przydatny link http://www.abctechniki.pl/index.php/aut ... ml?start=4
Moje pytania dotyczą strat mocy w postaci ciepła na silniku. Niestety są one dla mnie krytyczne, ponieważ silnik ma nie najlepsze odprowadzanie ciepła z racji konstrukcji maszyny.
Szperałem po internecie, ale jeśli ktoś pisze o mocy w przypadku 87Hz to raczej o mocy wyjściowej, a mnie interesuje moc strat. Na logikę powinna ona wzrosnąć proporcjonalnie do nominalnej (czyli 3^(0,5) raza), ale pewności nie mam, a taka pewność jest mi potrzebna.
Pytania dodatkowe do Ciebie:
- co masz na myśli pisząc "Taki mały silnik może utknąć na 87Hz."? Możesz to rozwinąć?
- co masz na myśli - "przesuwanie całej charakterystyki"?
Pozdrawiam
Sebastian
Jestem tylko amatorem, który może się mylić.
Uroczyście obiecuje, że będę dawał rezystor antyparazytowy na każdą siatkę i bramkę.
Sebastian
Jestem tylko amatorem, który może się mylić.
Uroczyście obiecuje, że będę dawał rezystor antyparazytowy na każdą siatkę i bramkę.
-
geguś
Re: Zasilanie silnika
Nie wiem co to za specjalna konstrukcja, ale motoreduktor to nic specjalnego.
http://www.anikom.pl/instrukcja_obslugi_2.pdf
Raczej lepiej poczytać coś od producenta (polecam stronę 13), bo to on podaje parametry pracy, a dywagacje akademickie zostawny na zajęcia wiadomo jakie. Ale jak już, to zostało tam podane, że praca ciągła na 87Hz nie jest wskazana. Utknięcie silnika jest spowodowane niemożliwością pracy stojana na takiej częstotliwości z założonymi parametrami. Faktem jest możliwość pracy silników na 60Hz, ale to jest podawane na tabliczkach. Przesuw charakterystyki został tam popisany.Dziwną rzeczą jest pisanie o obcym chłodzeniu. Jeżeli wzrosną obroty to i wzrasta wydajność wentylatora na wale, a podobno prąd nie rośnie, więc straty też nie, to po co zwiększone chłodzenie? A co z rozruchem? Da radę wystartować? "Stan zwarcia" może nie być bobrze traktowany przez falownik. Ustawienie rampy rozruchu czasami wymaga podniesienia prądu. Nie wiem czy nie lepszy będzie wektor. Mało danych, wróżenie z fusów, ciężko coś konkretnego powiedzieć bez podania konkretnego układu pracy. Same straty w silniku nie załatwią sprawy.
Prawda może być brutalna, czyli pudrowanie trupa. Wystarczy, że jakiś element mechaniczny zwiększy obciążenie i układ stanie. Jak pamiętam to raz miałem taki przypadek ale z silnikiem 2,2 albo 3kW. Wymagało to kilku dni zabawy i ustawienia kilkudziesięciu parametrów dla stabilnej pracy. Niestety praca przerywana, 20 taktów. Mordęga dla asynchrona, ale klient... Dziś to bym zrobił na większym silniku.
http://www.anikom.pl/instrukcja_obslugi_2.pdf
Raczej lepiej poczytać coś od producenta (polecam stronę 13), bo to on podaje parametry pracy, a dywagacje akademickie zostawny na zajęcia wiadomo jakie. Ale jak już, to zostało tam podane, że praca ciągła na 87Hz nie jest wskazana. Utknięcie silnika jest spowodowane niemożliwością pracy stojana na takiej częstotliwości z założonymi parametrami. Faktem jest możliwość pracy silników na 60Hz, ale to jest podawane na tabliczkach. Przesuw charakterystyki został tam popisany.Dziwną rzeczą jest pisanie o obcym chłodzeniu. Jeżeli wzrosną obroty to i wzrasta wydajność wentylatora na wale, a podobno prąd nie rośnie, więc straty też nie, to po co zwiększone chłodzenie? A co z rozruchem? Da radę wystartować? "Stan zwarcia" może nie być bobrze traktowany przez falownik. Ustawienie rampy rozruchu czasami wymaga podniesienia prądu. Nie wiem czy nie lepszy będzie wektor. Mało danych, wróżenie z fusów, ciężko coś konkretnego powiedzieć bez podania konkretnego układu pracy. Same straty w silniku nie załatwią sprawy.
Prawda może być brutalna, czyli pudrowanie trupa. Wystarczy, że jakiś element mechaniczny zwiększy obciążenie i układ stanie. Jak pamiętam to raz miałem taki przypadek ale z silnikiem 2,2 albo 3kW. Wymagało to kilku dni zabawy i ustawienia kilkudziesięciu parametrów dla stabilnej pracy. Niestety praca przerywana, 20 taktów. Mordęga dla asynchrona, ale klient... Dziś to bym zrobił na większym silniku.
-
_idu
Re: Zasilanie silnika
Po co to liczyć?
Producent falownika w programie sterującym falownikiem już to zawarł. Większy problem jest z niskimi częstotliwościami niż z większymi. Ponadto Twoje obliczenia i tak są tylko dywagacją akademicką bowiem falowniki nie syntetyzuje sinusoidy ale sinusoidę o spłaszczonych wierzchołkach a nawet wręcz przebieg trapezoidalny. A to dlatego by zyskać większe napięcie skuteczne doprowadzane do silnika - bo gdyby syntetyzowano sinusoidę to byłoby na wyjściu 83% skutecznego napięcia znamionowego silnika) Czyli Twoje wzory można wyrzucić do kosza. Ponadto nie uwzględniasz kolejnych strat wynikających z tego iż prąd płynie w uzwojeniach silnika impulsowo. Częstotliwość impulsów typowo 3 - 5kHz - w większości do wyboru od 1kHz do nawet 15kHz. I to powoduje większe nagrzewanie silnika niż to co chcesz policzyć dla czystej sinusoidy.
Nowoczesne falowniki szacują ciepło wydzielane w uzwojeniu przy niskich częstotliwościach oraz przy hamowaniu prądnicowym oraz przy hamowaniu prądem stałym. Wszystko zależy od producenta i serii falownik. Np, rezystory hamowania - w wiekszości muszą mieć bezpieczniki termiczne i ściśle określoną rezystancję i moc zgodną z tabelą podana w nocie katalogowej producenta falownika ale np, falowniki Toshiby pozwalają stosować dowolny rezystor hamowani, podaje się jego rezystancję i moc a falownik sam oblicza traconą moc w rezystorze i zabezpiecza przed jego przegrzaniem.
Falowniki różnych producentów znacznie się różnią funkcjonalnością. Pewne niuanse nie wynikają z noty katalogowej i wychodzą w praktyce. Przykład wirówka, swobodny wybieg silnika wirówki do pełnego zatrzymania - około 40minut. Ktoś wepchała falownik Hitachi i poległ mimo rezystora nie był wstanie wyhamować szybkiej niż w 15 minut!!!! (tytuł mgr inż elektryk - kategorycznie stwierdził że trzeba inny silnik zastosować i się nie da zrobić hamowania). Powód - włączona stabilizacja napięcia pośredniego w falowniku. Wyłączenie je i dało radę zatrzymać wirówkę w 70 sekund - przyjąłem dwa czasy hamowania - 90 sekund standard i 65 sekund awaryjne - większość czasu to było dobieranie czasu hamowania i rozpędzania oraz ch-ki rozpędzania i hamowania - liniowa, nieliniowa itd.). co ciekawe falownik LS i5 (na dodatek tańszy..... a oferujący np więcej linii I/O i więcej sygnałów kontrolnych) nie maił problemu z hamowanie przy stabilizacji napięcia pośredniego. Podałem to dla przykładu.
Praca skalarna. W większości opiera się na zależności stałej wartość U/f Dla wielu zastosowań wystarcza ale w niektórych przypadkach zawodzi. Obecne falowniki oferują inne modele w pełni wektorowe albo imitujące wektorowe sterowanie (sensorless). Radzę wypróbować tryb wektorowy - falownik reaguje na chwilowe wahania momentu na wale silnika. Niekiedy efektem ubocznym będzie nierówna praca wtedy niestety praca skalarna ew. włączenie podbicia momentu obrotowego.
W obecnych falownikach nawet nie można mówić o czystym trybie skalarnym z racji dodatkowych modyfikacji stosowanych klasycznych modeli napędów (niektóre serie pozwalają na wybór ch-ki napędu odpowiednie dla wind, przenośników, wentylatorów - (kwadratowa OIDP - czyli stałą wartość [U/f]^2).
Wracając do poruszonego problemu zmieniając 50Hz na 60Hz nie musisz martwić od straty mocy. 60Hz to pikuś, w maszynach z jakimi miałem styczność zwykłe silniki asynchroniczne klatkowe działały niezawodnie przy częstotliwościach rzędu 100Hz i to bez dodatkowych zabiegów mimo iż temperatura otoczenia to około 60 - 70'C i to zimą (komora ogrzewana parą). Rozpędzania do 400Hz nie radzę bo siła odśrodkowa może rozerwać wirnik. Tani falownik oferuje nastawę częstotliwości w trybie skalarnym 0.5 - 400Hz w trybie wektorowym górna częstotliwość jest nieco niższa 250 - 300Hz.
Producent falownika w programie sterującym falownikiem już to zawarł. Większy problem jest z niskimi częstotliwościami niż z większymi. Ponadto Twoje obliczenia i tak są tylko dywagacją akademicką bowiem falowniki nie syntetyzuje sinusoidy ale sinusoidę o spłaszczonych wierzchołkach a nawet wręcz przebieg trapezoidalny. A to dlatego by zyskać większe napięcie skuteczne doprowadzane do silnika - bo gdyby syntetyzowano sinusoidę to byłoby na wyjściu 83% skutecznego napięcia znamionowego silnika) Czyli Twoje wzory można wyrzucić do kosza. Ponadto nie uwzględniasz kolejnych strat wynikających z tego iż prąd płynie w uzwojeniach silnika impulsowo. Częstotliwość impulsów typowo 3 - 5kHz - w większości do wyboru od 1kHz do nawet 15kHz. I to powoduje większe nagrzewanie silnika niż to co chcesz policzyć dla czystej sinusoidy.
Nowoczesne falowniki szacują ciepło wydzielane w uzwojeniu przy niskich częstotliwościach oraz przy hamowaniu prądnicowym oraz przy hamowaniu prądem stałym. Wszystko zależy od producenta i serii falownik. Np, rezystory hamowania - w wiekszości muszą mieć bezpieczniki termiczne i ściśle określoną rezystancję i moc zgodną z tabelą podana w nocie katalogowej producenta falownika ale np, falowniki Toshiby pozwalają stosować dowolny rezystor hamowani, podaje się jego rezystancję i moc a falownik sam oblicza traconą moc w rezystorze i zabezpiecza przed jego przegrzaniem.
Falowniki różnych producentów znacznie się różnią funkcjonalnością. Pewne niuanse nie wynikają z noty katalogowej i wychodzą w praktyce. Przykład wirówka, swobodny wybieg silnika wirówki do pełnego zatrzymania - około 40minut. Ktoś wepchała falownik Hitachi i poległ mimo rezystora nie był wstanie wyhamować szybkiej niż w 15 minut!!!! (tytuł mgr inż elektryk - kategorycznie stwierdził że trzeba inny silnik zastosować i się nie da zrobić hamowania). Powód - włączona stabilizacja napięcia pośredniego w falowniku. Wyłączenie je i dało radę zatrzymać wirówkę w 70 sekund - przyjąłem dwa czasy hamowania - 90 sekund standard i 65 sekund awaryjne - większość czasu to było dobieranie czasu hamowania i rozpędzania oraz ch-ki rozpędzania i hamowania - liniowa, nieliniowa itd.). co ciekawe falownik LS i5 (na dodatek tańszy..... a oferujący np więcej linii I/O i więcej sygnałów kontrolnych) nie maił problemu z hamowanie przy stabilizacji napięcia pośredniego. Podałem to dla przykładu.
Praca skalarna. W większości opiera się na zależności stałej wartość U/f Dla wielu zastosowań wystarcza ale w niektórych przypadkach zawodzi. Obecne falowniki oferują inne modele w pełni wektorowe albo imitujące wektorowe sterowanie (sensorless). Radzę wypróbować tryb wektorowy - falownik reaguje na chwilowe wahania momentu na wale silnika. Niekiedy efektem ubocznym będzie nierówna praca wtedy niestety praca skalarna ew. włączenie podbicia momentu obrotowego.
W obecnych falownikach nawet nie można mówić o czystym trybie skalarnym z racji dodatkowych modyfikacji stosowanych klasycznych modeli napędów (niektóre serie pozwalają na wybór ch-ki napędu odpowiednie dla wind, przenośników, wentylatorów - (kwadratowa OIDP - czyli stałą wartość [U/f]^2).
Wracając do poruszonego problemu zmieniając 50Hz na 60Hz nie musisz martwić od straty mocy. 60Hz to pikuś, w maszynach z jakimi miałem styczność zwykłe silniki asynchroniczne klatkowe działały niezawodnie przy częstotliwościach rzędu 100Hz i to bez dodatkowych zabiegów mimo iż temperatura otoczenia to około 60 - 70'C i to zimą (komora ogrzewana parą). Rozpędzania do 400Hz nie radzę bo siła odśrodkowa może rozerwać wirnik. Tani falownik oferuje nastawę częstotliwości w trybie skalarnym 0.5 - 400Hz w trybie wektorowym górna częstotliwość jest nieco niższa 250 - 300Hz.