3.2直流电机容量计算
考虑电机容量时通常是退纸辊电机电磁功率等于纸幅负载功率思路来计算,但选择电机功率后还必须校核张力大小以及转速范围,最终确定电机容量。以下为计算举例:
?容量计算
(a) 纸幅张力:
F=3.84*800=3072N
(b) 张力功率:
PF=FV=3072*1800/60=92.16KW
(c) 动态补偿功率:经验,加减速时间短,变化速率快时,动态补偿力矩可以达到张力力矩40%左右,留有一定余量,取50%,则
P动=PF *0.5=46.08KW
(d) 退纸辊总功率:不考虑减速比对转矩影响,则
P=(P+P动)=46+92=138KW
对应标称功率初选132KW,500-1500rpm电机
?张力校核
计算效验电机转矩是否满足最大转矩要求。
负载最大张力转矩:忽略损耗、摩擦等因素负载转矩最大值
Mmax=dmaxF/2=1.4*3072=4300NM --2
其中,dmax 为负载最大直径既退纸工作起始直径;
电磁转矩:按普通1:3弱磁调速范围选择电机以额定转速500rpm计算,则电机额定转矩
Me=P/Ωe --3
=60P/ne6.28=9.55P/ne(NM)
=132000*9.55/500=2521(NM),
显然所选电机电磁转矩小于所需要转矩,现用减速箱速比调整:4300/2521=1.71,按1:1.7选减速箱可以满足转矩要求。
转速校核
最小直径为464mm,实际上最高工作车速时,最小直径必须大于卷纸轴直径,为减速停车预留一定空间,最小直径以dmin=500mm计算,则最高车速对应电机轴最高转速为nmax=1.7*1800/πdmin=1957rpm ,由此结果说明最高转速1500rpm电机不能满足工作车速要求。经查电机样本,选750-2250rpm电机可以满足要求,最低转速提高,最大转矩需重新校核。
P=Ωe Me,转速范围不变,只考虑电机功率和转矩变化。额定转速升高,功率不变时转矩下降,必须靠提高功率来补偿:即调整后电机功率P1=P750/500=198kW。
就此可以以上计算结果选择退纸辊所用直流电机型号,当样本不能找到合适电机时只能最接近数据,满足转矩和转速条件下选择最小功率电机。本计算实例,选择结果为:功率198kW,转速750-2200。
从结果看,所选电机功率比实际所需功率大了60kW。这是不能完全用恒功率调速实现恒张力控制原因,我们选用定制磁补偿电机,则电机功率仍然为132kW,而调速范围则必须达到500-1957rpm。
3退纸辊为交流电机容量及运行状态分析
3.1 交流电机运行状态分析
异步电动机变频调速具有很好调速性能,可与直流电动机调速相媲美。三相异步电动机变频调速具有以下特点:从基频向下调速,为恒转矩调速方式;从基频向上调速,近似为恒功率调速方式;调速范围大;转速稳定性好。说交流电机从性能上完全胜任退纸辊电机工作,交流电机价格上较直流电机有很大优势。
3.2交流电机容量计算
(a)负载所需提供最大转矩 (由--2)
Mmax=dmaxF/2=1.4*3072=4300NM
当交流电机采用变频调速时,不考虑电流过载和低频转矩损失,可以认为额定电流下电机输出额定转矩。又电机轴承及设计等原因,弱磁调速时理论上转速不受限制实际上要受到如轴承温度,定、转子机械强度等影响,一般最高速度不宜超过额定转速2倍。,当一台额定频率50HZ电机最高工作频率应当100HZ左右。这就决定了交流电机弱磁调速范围最大1:2或略高,和直流电机通常1:3相比意味着电机功率要相应增加才行。
(b) 电机转矩计算
尽可能减小电机功率,可以采用措施是:选用多极电机降低额定转速。现要求和综合因素选6极电机,工作频率最高100HZ,则最高转速为2000rpm符合要求。按与直流同样功率计算,电机电磁转矩为:
Me=P/Ωe (式3)
=60P/ne6.28=9.55P/n(NM)
=132000*9.55/1000=1261(NM),
额定转速由500提高到1000rpm,电磁转矩下降了一倍。减速比按转矩满足计算为4300/1261=3.41。显然按此速比转矩符合要求,但最高转速又达不到要求,综合选速比为1:2,让转速基本符合要求。负载要求电机转矩: