インバータ・モータ容量の計算方法は? インバータを選定する前に、モータの各種仕様および負荷側仕様をご準備ください。 A:バケットコンベア(昇降機)の選定例(ご参考): [各記号の説明と選定例に使用する数値] 昇降機の動力計算は、以下のように行います。 ■所要kWの計算:機械効率=0.8 PM=50*25/(6120*0.8)*1.2=0.306 [kW] Wは、バケット5個分の負荷質量
■負荷トルク(モータ軸換算)の計算: □力行時負荷トルク: TL1=0.01*9.8*200*25/(2*3.14*1800*0.8)+9.8*50*25/(2*3.14*1800*0.8)=1.409[N・m] □回生時負荷トルク: TL2=9.8*50*25/(2*3.14*1800*1)=1.084[N・m]
■減速比の計算: □力行時負荷トルク: 1/R=25/(2*3.14*0.2*(1800*4/120))=1/3
以上より、200V-0.4kW-4極(減速比1:3)のギアモータを選定します。 B:インバータの選定例: [各記号の説明と選定例に使用する数値] 1.慣性モーメントの計算 ■コンベア+バケット JC=(50+10*10)*(25/(2*3.14*1800))^2=0.000734 [kg・m2] ■負荷 JL=(10*5)*(25/(2*3.14*1800))^2=0.000245 [kg・m2] ■ロール(2個分) Jr=2*10*0.2^2/8=0.1 [kg・m2] ■減速ギアのJ JG=0.05 [kg・m2] ■モータ軸換算負荷慣性モーメント J=(JC+JL+Jr)/R=(0.000734+0.000245+0.1+0.05)/3=0.0503 [kg・m2]
2:モータおよび負荷の仕様 計算に必要なデータを、下表に示します。 (モータ仕様は、モータメーカから入手してください。)
2:インバータの仮選定 モータ定格電流(2A)×1.05=2.1A < 3.3A(VFS15-2004PMの定格電流) より、3相200V-0.4kWのVFS15-2004PMを仮選定します。 3:必要加速時間・減速時間の算出 以上の条件を元に必要加速時間・減速時間を算出します。 加速時間=(0.00119+0.0503)*1800/(9.56*(1.5*2.25-0.470)) = 3.34 [sec] 減速時間=(0.00119+0.0503)*1800/(9.56*(0.2*2.25+0.361)) = 12.0 [sec] 上記以上の加減速時間を設定すれば、VFS15-2004PMを適用可能です。 □減速時間を短くする場合、制動抵抗器を使用すると、次のようになります。 減速時間=(0.00119+0.0503)*1800/(9.56*(0.8*2.25+0.98)) = 3.49 [sec]
4:各トルクの確認 VFS15-2004PMおよび制動抵抗器を使用して、加速時間4秒,減速時間4秒とした場合の、各トルクは以下のようになります。 [運転サイクル例] t1区間:始動~高速時の必要加速トルク =(0.00119+0.0503)*1800/(9.56*4)+0.8*0.470=2.80 [N・m] t2区間:高速時連続負荷トルク =0.470 [N・m] t3区間:高速~低速時の必要減速トルク =(0.00119+0.0503)*(1800-1800*30/60)/(9.56*4*30/60)-0.8*0.361=2.13 [N・m] 1800*30/60:30Hz時回転数,4*30/60:60Hzから30Hzまでの減速時間 t4区間:低速時連続負荷トルク =0.470 [N・m] t5区間:低速~停止時の必要減速トルク =(0.00119+0.0503)*(1800*30/60-0)/(9.56*4*30/60)-0.8*0.361=2.13 [N・m] t6区間:停止時 =0 [N・m]
5:熱容量の確認 頻繁に運転停止を行う場合、熱容量を考慮する必要があります。 この熱容量を検討するために、「熱容量を考慮した二乗平均トルク<モータ定格トルク」となることを確認します。
t2,4,6区間をそれぞれ30秒とすると、 二乗平均トルク=0.94 [N・m]<モータ定格トルク となります。
6:制動抵抗器の選定 制動抵抗器容量は、回生電力および運転サイクルから計算します。 ■回生電力 高速⇒低速時:PB1=2.13*(1800+1800*30/60)/9555/2=0.301 [kW] 低速⇒停止時:PB2=2.13*(1800*30/60+0)/9555/2=0.100 [kW] ■平均回生電力 全サイクル平均:PBave1=(0.301+0.100)*4/(4+30+2+30+2+30)=0.0164 [kW] 回生区間の平均:PBave2=(PB1*t3+PB2*t5)/(t3+t5)=(0.301*2+0.100*2)/(2+2)=0.201 [kW] ■制動抵抗器-容量 PR1 > PB1=0.301/5=0.06 [kW] ・・・瞬時回生に必要な抵抗容量 PR1 > PB2=0.1/5=0.02 [kW] ・・・瞬時回生に必要な抵抗容量 PR1 > PBave1=0.0164 [kW] ・・・全サイクル平均に必要な抵抗容量 PR2 > PBave2=0.201 [kW] ・・・必要連続許容容量 ■制動抵抗器-抵抗値 R < (Vdc)^2/(0.105*TB*(N1-N2))/1.2=(360)^2/(0.105*2.13*(1800))/1.2=268.3 [Ω] 5秒以上の連続回生状態が発生しないため、瞬時回生のみを考慮し、PBR-2007(120W-200Ω:標準オプション)を選定します。
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