Effekt från en asynkronmotor med frekvensomriktare

[janaf]

Jag skissar på en svarv, se separat tråd. Där behöver jag en elmotor och tänkte använda en vanlig trefas asynkronmotor och frekvensomriktare. Jag behöver välja storlek på motorn och genom att jämföra med andra maskiner i liknande storleksordning har jag kommit fram till att 1-1.5kW verkar vara rätt. Då är frågan vilken motorstorlek som behövs.

Den högsta effekt jag sett angiven på en storlek 80-motor är 0.75kW vid 1400rpm / 50Hz, 0.9kW vid 60hz. Så jag skrev tiil en leverantör:

***************
Hej,

Jag håller på att bygga en maskin och sneglar på att använda en ELVE B14 4 80 3 som har angiven effekt 0.75kW vid 1400rpm.

Jag har en omformare som kan gå högt upp i frekvens. Vad är rimligt att sätta som maxvarvtal på en sådan här motor och hur mycket effekt kan man ta ut vid höga / låga varvtal. Har ni något material om detta att läsa? Jag kommer att ha temperaturövervakning och driften är tillfällig; en metallsvarv för kvalificerat hobbybruk.

Svar: Mekaniskt sätt, så kan Du köra upp till ca 5000rpm, men Vi brukar inte rek. mer än 3000rpm då motorn inte är balanserad för mer.
Du kan inte få ut mer än 0,75kW från motorn i standard drift. Tänk på att momentet är i faktor med Hz:en. i V/F-kontroll. Upp till 50Hz

**************

Jag vill hålla motorstorleken måttlig för att inte växeln ska bli för stor.

Jag ser ju att alla? trefasmotorer är specificerade till 25% högre effekt vid 60Hz vid230V så jag behöver fråga er kloka förmågor på EF vad ni tycker. Jag ser också att för en viss kapslingsstorlek så är maxeffekten ungefär proportionell mot varvtalet om det är 2-4-6-8 lindningar. Så vad är det som begränsar effektuttaget när man varierar frekvensen? Maxmomentet för en trefasmotor brukar väl vara typ 5-6 ggr högre än vid högsta tillåtna effektuttag. Men tar man ut det så gissar jag att det kommer ut rök. Men som sagt, vad händer vid variabel frekvens? Kan jag, som dom säger köra upp till 3000rpm eller kanske mer, så skulle jag ju kunna ta ut minst 1.6kW om den skalas linjärt. Som jag sett så ska lindningarna på den vanliga temperaturklassen klara 80C och det är ju lätt att sätta in en temperatursensor som larmar eller stänger ner motorn vid övertemperatur.

Synpunkter?

[tecno]

Säg så här, om du ska skaffa nytt så skulle jag gå på ett AC servo paket istället. Du får litet format och högre vartvtal att utgå ifrån.

[konig7070]

Om du använder en 230/400V-motor och D-kopplar den men ökar motorspänningens maxvärde till över 230V i omriktaren, samt att du höjer fältförsvagningspunkten och på så sätt kör du motorn med högre spänningen än märkspänningen, detta kanske kan funka om du vill ha högre effekt vid högre frekvenser? Någon får rätta mig om jag har fel.

Bifogar en PDF som det kanske kan stå något nyttigt i.

[janaf]

Jag har omformare på 1.5kW så jag behöver bara skaffa en trefasmotor.

En servomotor med driver för 1.5kW lär väl kosta en hacka? Och så ska den växlas ner från ett rätt högt varvtal. Men visst skulle allt krympa!

[tecno]

OK, då kommer nästa fråga. Varför inte satsa på en 3-fas snurra med högre varvtal som utgångspunkt?

[janaf]

Det verkar bli ungefär samma maxeffekt om jag tar en tvåpolig och kör på 2700 rpm eller en 1400rpm med samma storlek och kör vid 100Hz, om mina antaganden om effekt / varvtal gäller. Fast en 1400rpm inbillar jag mig fungerar bättre vid låga varvtal.

[tecno]

Vilket maxvarvtal är ditt mål för spindelaxeln?

[janaf]

Om du använder en 230/400V-motor och D-kopplar den men ökar motorspänningens maxvärde till över 230V i omriktaren, samt att du höjer fältförsvagningspunkten och på så sätt kör du motorn med högre spänningen än märkspänningen, detta kanske kan funka om du vill ha högre effekt vid högre frekvenser? Någon får rätta mig om jag har fel.

Bifogar en PDF som det kanske kan stå något nyttigt i.

Låter rätt läskigt att köra med höjd spänning. Tack för PDF:en där verkar det finnas svar på precis det jag letade; kurvor på en 1400 motor körd på 100hz

[bearing]

Tänk på att momentet är i faktor med Hz:en. i V/F-kontroll. Upp till 50Hz

Dom menar att vid 50Hz hinner drivspänningen bara ladda upp motorns lindningsinduktanser till märksströmmen. Om frekvensen höjs, utan att spänningen höjs, hinner induktanserna inte laddas till märkströmmen, vilket gör att effekten blir konstant.

Om du har möjlighet att höja spänningen över nominell, eller koppla om från Y till D, borde effekten kunna öka. Då måste frekvensomriktaren ställas in så att den inte ger för hög spänning i lägre frekvenser.

EDIT: såg att du redan fått svar på frågan.

[janaf]

Vilket maxvarvtal är ditt mål för spindelaxeln?

Har inte tänkt riktigt så långt. Jag ser att Siegs svarvar har maxvarvtal på ca 2500 rpm.

Jo, jag hade tänkt på att om man vill ha den allra enklaste växeln: två hjul som byter plats, så skulle man med utväxling N och 1400rpm motor få 1400*N och 1400/N (det var ett annat skäl till att jag tittade på 1400rpm motor)

Med N=2 och 1400rpm körd mellan 0 och 100hz så får man då max 1400rpm på låga växeln, och 0-5600 på den höga, vilket låter i mesta laget. Det är också i överkant på maxvarvtalet till dom rullager jag tittade på. Gotis spindellager (vinkelkontaktkullager) däremot klarar uppemot 10.000rpm . Jag vet inte om jag kan balansera spindel för 5600... Och bygga växeln....

Låt mig hinna läsa om elmotorerna vid 100hz nu

[janaf]

PS: X-il försökte sälja en 4500rpm 100mm 4-backs chuck här för ett halvår sedan. Tyvärr slog jag inte till och nu verkar han vilja behålla den

[kimmen]

Vridmomentet för en asynkronmotor i en viss storlek begränsas av lindningens strömbeläggning och tillåten flödestäthet i järnet och är därför relativt oberoende av antalet poler och matningsfrekvens. Därför blir uteffekten ungefär proportionell mot rotationshastigheten.

Att köra en motor på 60 Hz i stället för 50 Hz höjer ju varvtalet, men för att behålla samma vridmoment utan att öka eftersläpningen (och därmed rotorförlusterna) måste drivspänningen höjas. En motor specad 400 V i Y-koppling (230 V i D) skall då vid 60 Hz ha 480 V i Y (eller 277 V i D) för att inte förlora i tillåtet vridmoment. Kolla märkplåten om motorn är specad för 60 Hz och motsvarande högre spänning. Järnförlusterna blir högre i det fallet.

Att försöka köra den 4-poliga motorn på 100 Hz och dubblad spänning är nog inte att rekommendera eftersom järnförlusterna kommer att bli mycket större än designvärdet! Att köra på 100 Hz och nominell spänning (fältförsvagning) är däremot okej, men kommer inte att öka den tillåtna effekten. Då får man alltså hälften av effekten och vridmomentet en 2-polig motor vid 50 Hz hade kunnat ge.

[janaf]

OK, börjar bli lite klokare.

Och egentligen var ju den större motorn och effekten i första hand för att få tillräckligt moment vid låga varvtal, inte för ökad effekt vid höga. Siegs växlade svarvar har en 500W motor och det ska då räcka även till attt växla den för 2500rpm medan momentet säkert räcker till och blir över vid för 120 rpm växel.

Fast om man vänder på steken; att alltid ha samma kraft på skäret, samma skärhastighet, dvs växlar efter diametern så borde ju effektbehovet vara konstant om man har växellåda alltså

Så effektproblemet för en frekvensstyrd motor blir snarare det motsatta; kan man ta ut högre moment än nominellt, vid tex 10Hz till motorn?

Altså tillbaks till min OP, större motor med frekvensomformare än med växel. Hur mycket större? Hur överföra effekten från motor till spindel utan att drivhjulen blir för stora?

[kimmen]

Det var väl en lite märklig formulering där från leverantören: "Tänk på att momentet är i faktor med Hz:en. i V/F-kontroll. Upp till 50Hz".

Under bashastigheten (50 Hz 230 V eller 60 Hz 277 V) får man ut nominellt moment, och över det till en viss gräns konstant effekt. Så tyvärr får man ju då bara ut 1/5 av nominell effekt vid 1/5 av normal hastighet. (vilket inte riktigt inträffar vid 10 Hz utan lite högre under belastning)

[TomasL]

Vad du måste tänka på är hur omformaren är konstruerad, alla omformare stöder inte CT, VT eller CP drift.

Ofta, vilket är vanligast, så stöder omformarna enbart VT-drift.