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SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4，400MHz，64MB 不带系统软件 存储器：NC 0.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 准备
产品简介
详细介绍
数控备件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4
6FC5357-0BB14-0AA0
SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4，400MHz，64MB 不带系统软件 存储器：NC 0.5MB，PLC 96KB PROFIBUS-DP 准备
选型流程
电机的功能说明是选型的基础。
前提条件：
能够访问选型工具“SIZER”或“SIDIM”，
DT-Configurator,
产品样本 NC62
步骤
- 明确驱动类型和供电方式
- 确定边界条件和集成至自动化系统
- 确定负载情况，计算大负载力矩，确定电机
- 确定 SINAMICS 电机模块
- 其它轴重复第 3 步和第 4 步
- 计算所需的直流母线功率和确定 SINAMICS 电源模块
- 确定电源侧功率部件（主开关、熔断器、电源滤波器等）
- 确定所需的闭环控制性能和选择控制单元，确定组件布线
- 确定其他的系统组件
- 计算组件对直流 24 V 供电的电流需要量并确定电源规格（例如：SITOP 装置及 24 V 电源模块）
- 确定连接系统的组件
- 配置驱动系统的组件
☐
1. 明确驱动类型
电机选型是以实际应用所需的转矩为基础的。
1FE2 的应用为主主轴驱动。
确定电机的输出转矩时，除了由应用决定的负载力矩外，还需明确以下机械数据：
- 要移动的质量
- 摩擦阻力
- 机械效率
- 大转速
- 大加速度和大减速度
- 周期时间
此外还需注意以下几点：
- 电网类型，在 IT 电网（非接地电网）上使用特定的电机类型和/或电源滤波器
- 环境温度、电机和驱动组件的安装高度
电机的选型应基于电机特定的极限特性曲线。这些极限特性曲线描述转矩或功率随转速变化的趋势。这些极限特性曲线展示了基于功率模块或电机模块的直流母线电压的电机极限特性。
直流母线电压取决于电网电压和电源模块的类型。
2. 确定边界条件和集成至自动化系统
选型时要注意，电机利用率要符合 100 K 绕组超温时的额定值。
将驱动集成至自动化系统时还需注意其他一些边界条件。
对于运动控制功能以及同步功能，要使用相应的自动化系统，例如：SINUMERIK。
通过 PROFIBUS 实现驱动与上位自动化系统的连接。
3. 确定负载情况，计算大负载力矩，确定电机
电机的选型应基于电机特定的极限特性曲线。
极限特性曲线描述了不同转速下的转矩变化以及基于电网电压和供电功能的电机极限。
M，单位：Nm；n，单位：rpm |
图片: 同步电机极限特性曲线
电机的选型应根据所选应用中出现的负载情况而定。
为不同的负载情况使用不同的特性曲线。
定义了以下工作制：
- 连续工作制
- 断续周期工作制
- 任意工作制
根据负载情况确定电机
- 在特性曲线上找到具备特定转矩和转速的工作点，根据该点上的负载情况确定电机规格。
- 确定工作制并确定负载情况
- 计算大电机转矩
大电机转矩出现在加速阶段。在该加速阶段中，负载力矩和启动力矩相加，得出所需的电机大转矩。
- 通过电机的极限特性曲线验证大电机转矩是否合适。
- 确定电机
在确定电机时必须考虑下列标准：
- - 必须遵循动态极限值。所有“转矩-转速”点必须位于相关的极限特性曲线下方。
- - 必须遵循电机温升极限。同步电机的有效转矩必须位于 S1（连续工作制）特性曲线下方。电机平均转速下的电机有效转矩根据工作制得出。
提示
同步电机时需注意，允许的大电机转矩在电压极限特性曲线的高速区内会减小。
为了防止电压波动，要与电压极限特性曲线保持 10 % 的距离。
❒
连续工作制
在连续工作制下，转矩与转速之间存在特殊的函数关系，
例如：M = 常数，M ~ n2，M ~ n 或 P = 常数。
该驱动通常在稳态工作点上运行。此时需要为该稳态工作点进行基本负载设计。
基本负载力矩必须位于 S1 特性曲线上或在其下方。
而针对短时过载的情况，例如电机启动时，则需要进行过载设计。
同步电机的峰值转矩必须位于电压极限曲线下方
M，单位：Nm；n，单位：rpm | |
AP 1 | 启动，例如 1 分钟 |
AP 2 | 连续工作制（S1），连续工作多个小时（带水冷） |
AP 3 | 连续工作制（S1），连续工作多个小时（不带水冷） |
图片: 连续工作制时的电机选择
提示 不带水冷的运行中必须存在自然对流。 |
断续周期工作制
除了连续工作制（S1）之外，还有带有不同负载持续率的断续周期工作制（S3）。此时按一系列相同的工作周期运行。每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。
图片: S1 连续工作制
图片: S3 断续周期工作制，不影响启动过程
负载力矩必须位于相应的电机温升极限曲线之下。
断续周期工作制时需要考虑过载设计。
提示 弱磁区域中的工作制设计必须使用选型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 |
M，单位：Nm；n，单位：rpm | |
AP 1 | = 400 Nm，100 rpm 时 |
AP 2 | = 0 Nm，0 rpm 时 |
图片: 断续周期工作制时的电机选择
提示 电机静止状态下可能需要设置保持力矩。该保持力矩必须在有效转矩“M有效”中考虑。 |
任意工作制
此工作制可定义电机转速和转矩随时间变化的趋势。
图片: 工作制示例
为每个时间段规定一个负载力矩。此外，还必须在加速段考虑平均负载转动惯量和电机转动惯量。必要时，还需要考虑与运动方向相反的摩擦力矩。
在计算电机需要输出的负载力矩或加速力矩时，需要考虑齿轮箱传动比和传动效率。
提示 弱磁区域中的工作制设计必须使用选型工具 SIZER for SIEMENS Drives。 |
时间段 Δt i 中的电机转矩：
计算电机转速 |
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计算电机有效转矩 |
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计算电机平均转速 |
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J M | 电机转动惯量 |
J G | 齿轮箱转动惯量 |
J 负载 | 负载转动惯量 |
n 负载 | 负载转速 |
i | 齿轮箱传动比 |
η G | 齿轮箱传动效率 |
M 负载 | 负载力矩 |
M R | 摩擦力矩 |
T | 循环时间，周期时间 |
A; E | 时间段 Δt i中的起始值，结束值 |
t e | 负载持续时间 |
Δt i | 时间间隔 |
电机平均转速“n电机，平均”时的电机有效转矩“M电机，有效”必须位于 S1 特性曲线下方。
大转矩“M大”出现在加速过程中，在同步电机和异步电机上该大转矩必须位于电压极限曲线/M大特性曲线的下方。
电机的设计结果如下：
M，单位：Nm；n，单位：rpm |
图片: 根据工作制选择电机
电机选择
在连续工作制下并出现过载时，必须根据要求的过载力矩计算过载电流。
此时的计算规则与使用哪种电机类型（同步电机或异步电机）和哪种工作制（连续工作制或断续周期工作制）有关。
步骤
- 找到正好满足工作制所需条件的电机
- 计算基本负载下的电机电流
- 检查是否符合温升限值
- 确定电机的其他属性。配置电机选件
数控备件SINUMERIK 840D/DE NCU 571.4