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SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4，400MHz，64MB 不帶系統(tǒng)軟件 存儲器：NC 0.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 準備
產(chǎn)品簡介
詳細介紹
數(shù)控備件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4
6FC5357-0BB14-0AA0
SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4，400MHz，64MB 不帶系統(tǒng)軟件 存儲器：NC 0.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 準備
選型流程
電機的功能說明是選型的基礎(chǔ)。
前提條件：
能夠訪問選型工具“SIZER”或“SIDIM”，
DT-Configurator,
產(chǎn)品樣本 NC62
步驟
- 明確驅(qū)動類型和供電方式
- 確定邊界條件和集成至自動化系統(tǒng)
- 確定負載情況，計算大負載力矩，確定電機
- 確定 SINAMICS 電機模塊
- 其它軸重復第 3 步和第 4 步
- 計算所需的直流母線功率和確定 SINAMICS 電源模塊
- 確定電源側(cè)功率部件（主開關(guān)、熔斷器、電源濾波器等）
- 確定所需的閉環(huán)控制性能和選擇控制單元，確定組件布線
- 確定其他的系統(tǒng)組件
- 計算組件對直流 24 V 供電的電流需要量并確定電源規(guī)格（例如：SITOP 裝置及 24 V 電源模塊）
- 確定連接系統(tǒng)的組件
- 配置驅(qū)動系統(tǒng)的組件
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1. 明確驅(qū)動類型
電機選型是以實際應用所需的轉(zhuǎn)矩為基礎(chǔ)的。
1FE2 的應用為主主軸驅(qū)動。
確定電機的輸出轉(zhuǎn)矩時，除了由應用決定的負載力矩外，還需明確以下機械數(shù)據(jù)：
- 要移動的質(zhì)量
- 摩擦阻力
- 機械效率
- 大轉(zhuǎn)速
- 大加速度和大減速度
- 周期時間
此外還需注意以下幾點：
- 電網(wǎng)類型，在 IT 電網(wǎng)（非接地電網(wǎng)）上使用特定的電機類型和/或電源濾波器
- 環(huán)境溫度、電機和驅(qū)動組件的安裝高度
電機的選型應基于電機特定的極限特性曲線。這些極限特性曲線描述轉(zhuǎn)矩或功率隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢。這些極限特性曲線展示了基于功率模塊或電機模塊的直流母線電壓的電機極限特性。
直流母線電壓取決于電網(wǎng)電壓和電源模塊的類型。
2. 確定邊界條件和集成至自動化系統(tǒng)
選型時要注意，電機利用率要符合 100 K 繞組超溫時的額定值。
將驅(qū)動集成至自動化系統(tǒng)時還需注意其他一些邊界條件。
對于運動控制功能以及同步功能，要使用相應的自動化系統(tǒng)，例如：SINUMERIK。
通過 PROFIBUS 實現(xiàn)驅(qū)動與上位自動化系統(tǒng)的連接。
3. 確定負載情況，計算大負載力矩，確定電機
電機的選型應基于電機特定的極限特性曲線。
極限特性曲線描述了不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩變化以及基于電網(wǎng)電壓和供電功能的電機極限。
M，單位：Nm；n，單位：rpm |
圖片: 同步電機極限特性曲線
電機的選型應根據(jù)所選應用中出現(xiàn)的負載情況而定。
為不同的負載情況使用不同的特性曲線。
定義了以下工作制：
- 連續(xù)工作制
- 斷續(xù)周期工作制
- 任意工作制
根據(jù)負載情況確定電機
- 在特性曲線上找到具備特定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的工作點，根據(jù)該點上的負載情況確定電機規(guī)格。
- 確定工作制并確定負載情況
- 計算大電機轉(zhuǎn)矩
大電機轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)在加速階段。在該加速階段中，負載力矩和啟動力矩相加，得出所需的電機大轉(zhuǎn)矩。
- 通過電機的極限特性曲線驗證大電機轉(zhuǎn)矩是否合適。
- 確定電機
在確定電機時必須考慮下列標準：
- - 必須遵循動態(tài)極限值。所有“轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速”點必須位于相關(guān)的極限特性曲線下方。
- - 必須遵循電機溫升極限。同步電機的有效轉(zhuǎn)矩必須位于 S1（連續(xù)工作制）特性曲線下方。電機平均轉(zhuǎn)速下的電機有效轉(zhuǎn)矩根據(jù)工作制得出。
提示
同步電機時需注意，允許的大電機轉(zhuǎn)矩在電壓極限特性曲線的高速區(qū)內(nèi)會減小。
為了防止電壓波動，要與電壓極限特性曲線保持 10 % 的距離。
?
連續(xù)工作制
在連續(xù)工作制下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間存在特殊的函數(shù)關(guān)系，
例如：M = 常數(shù)，M ~ n2，M ~ n 或 P = 常數(shù)。
該驅(qū)動通常在穩(wěn)態(tài)工作點上運行。此時需要為該穩(wěn)態(tài)工作點進行基本負載設計。
基本負載力矩必須位于 S1 特性曲線上或在其下方。
而針對短時過載的情況，例如電機啟動時，則需要進行過載設計。
同步電機的峰值轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線下方
M，單位：Nm；n，單位：rpm | |
AP 1 | 啟動，例如 1 分鐘 |
AP 2 | 連續(xù)工作制（S1），連續(xù)工作多個小時（帶水冷） |
AP 3 | 連續(xù)工作制（S1），連續(xù)工作多個小時（不帶水冷） |
圖片: 連續(xù)工作制時的電機選擇
提示 不帶水冷的運行中必須存在自然對流。 |
斷續(xù)周期工作制
除了連續(xù)工作制（S1）之外，還有帶有不同負載持續(xù)率的斷續(xù)周期工作制（S3）。此時按一系列相同的工作周期運行。每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段停機、斷能時間。
圖片: S1 連續(xù)工作制
圖片: S3 斷續(xù)周期工作制，不影響啟動過程
負載力矩必須位于相應的電機溫升極限曲線之下。
斷續(xù)周期工作制時需要考慮過載設計。
提示 弱磁區(qū)域中的工作制設計必須使用選型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 |
M，單位：Nm；n，單位：rpm | |
AP 1 | = 400 Nm，100 rpm 時 |
AP 2 | = 0 Nm，0 rpm 時 |
圖片: 斷續(xù)周期工作制時的電機選擇
提示 電機靜止狀態(tài)下可能需要設置保持力矩。該保持力矩必須在有效轉(zhuǎn)矩“M有效”中考慮。 |
任意工作制
此工作制可定義電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨時間變化的趨勢。
圖片: 工作制示例
為每個時間段規(guī)定一個負載力矩。此外，還必須在加速段考慮平均負載轉(zhuǎn)動慣量和電機轉(zhuǎn)動慣量。必要時，還需要考慮與運動方向相反的摩擦力矩。
在計算電機需要輸出的負載力矩或加速力矩時，需要考慮齒輪箱傳動比和傳動效率。
提示 弱磁區(qū)域中的工作制設計必須使用選型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 |
時間段 Δt i 中的電機轉(zhuǎn)矩：
計算電機轉(zhuǎn)速 |
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計算電機有效轉(zhuǎn)矩 |
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計算電機平均轉(zhuǎn)速 |
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J M | 電機轉(zhuǎn)動慣量 |
J G | 齒輪箱轉(zhuǎn)動慣量 |
J 負載 | 負載轉(zhuǎn)動慣量 |
n 負載 | 負載轉(zhuǎn)速 |
i | 齒輪箱傳動比 |
η G | 齒輪箱傳動效率 |
M 負載 | 負載力矩 |
M R | 摩擦力矩 |
T | 循環(huán)時間，周期時間 |
A; E | 時間段 Δt i中的起始值，結(jié)束值 |
t e | 負載持續(xù)時間 |
Δt i | 時間間隔 |
電機平均轉(zhuǎn)速“n電機，平均”時的電機有效轉(zhuǎn)矩“M電機，有效”必須位于 S1 特性曲線下方。
大轉(zhuǎn)矩“M大”出現(xiàn)在加速過程中，在同步電機和異步電機上該大轉(zhuǎn)矩必須位于電壓極限曲線/M大特性曲線的下方。
電機的設計結(jié)果如下：
M，單位：Nm；n，單位：rpm |
圖片: 根據(jù)工作制選擇電機
電機選擇
在連續(xù)工作制下并出現(xiàn)過載時，必須根據(jù)要求的過載力矩計算過載電流。
此時的計算規(guī)則與使用哪種電機類型（同步電機或異步電機）和哪種工作制（連續(xù)工作制或斷續(xù)周期工作制）有關(guān)。
步驟
- 找到正好滿足工作制所需條件的電機
- 計算基本負載下的電機電流
- 檢查是否符合溫升限值
- 確定電機的其他屬性。配置電機選件
數(shù)控備件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4