SIEMENS浙江省寧波市西門子（授權）一級代理商-西門子變頻器總分銷商

一、｜1PH8系列電機概述

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1.1

1PH8產品特點

1PH8作為數控及產品機械系統中的主軸電機，具有如下特點：

基于1PH8電機以上特點使得其在如下行業得到廣泛應用：

1PH8成為西門子驅動系統解決方案中的明星產品。

1.2

1PH8系統配置面臨的問題

正是由于1PH8應用于具有高功率密度+高動態響應特性+高精度等特點的行業領域，既要滿足工藝控制要求，又要集成系統高性價比，需要正確配置系統。西門子提供了多種工具與手冊等輔助手段協助工程師實現這個目標：

SIZER:

https://support.industry.siemens.com/cs/ae/en/view/54992004

TIA Selection Tools：

https://www.siemens.com/global/en/products/automation/topic-areas/tia/tia-selection-tool.html

Siemens Product Configurator：

https://mall.industry.siemens.com/spice/cloudcm/dashboard

1PH8 配置手冊：

https://support.industry.siemens.com/cs/ae/en/view/109744012

在本推文中，將給大家分享選型配置過程中面臨典型問題。

二、｜11PH8選型配置典型問題

2.1

變頻器的開關頻率對于1PH8異步感應電機的影響

變頻器的開關頻率將會對1PH8電機產生如下影響：

?提高變頻器輸出頻率，滿足1PH8高轉速應用要求；

?改善力矩紋波，滿足1PH8高精度控制要求；

?改善電機電磁噪聲，滿足某些應用對于環境要求等。

所以，一般對于西門子驅動選型配置來講，需要考慮開關頻率的配置：

?1PH8 軸高 80~160 開關頻率 ≥ 4 kHz

?1PH8 軸高180~280 開關頻率≥ 2 kHz

所以，在通過西門子的相關選型軟件，如SIZER，配置1PH8驅動系統時，將會對驅動器開關頻率自動進行調整（開關頻率升高滿足上述關系），而開關頻率的升高將會導致變頻器降容：

圖2.1 工廠設置開關頻率1.25kHz下的提高開關頻率的降容系數

基于此，需要在驅動裝置容量與性能之間進行平衡選擇。

2.2

電機軸承對于1PH8電機轉速的影響

工藝上的負荷曲線是1PH8電機選型中調速范圍的重要依據：

圖2.2 負荷曲線

運行轉速特性決定電機軸承的使用壽命：

?電機Zui高運行轉速；

?電機極低運行轉速；

?電機頻繁正反轉切換等。

對于后兩個因素，主要會導致軸承油膜不夠充分潤滑導致軸承壽命縮短，此時需要考慮采用特殊潤滑油脂或改變機械結構以平衡工藝要求與軸承壽命。

對于前一個因素，1PH8電機提供了多種軸承類型，以滿足不同轉速范圍要求：

圖2.3 1PH8訂貨軸承訂貨代碼

圖2.4 1PH8083幾個轉速的概念

圖2.5 不同軸承的Zui高轉速與Zui大平均運行轉速（以80機座號為例，不同機座號數據請參考配置手冊）

需要注意的是：工藝要求的Zui高轉速不能超出對應軸承所允許的Zui高轉速，且根據負荷周期計算的Zui大平均轉速（典型的安裝方式IM V3，IM B5，IM V1下）：

圖2.6 一個負荷周期下的Zui大平均運行轉速概念及計算方法

不能超過圖2.5中所標注的Zui大平均運行轉速，否則將會將會大大減緩電機軸承的使用壽命。

2.3

整流裝置的類型對于1PH8電機運行特性曲線的影響

1PH8電機具有寬供電電壓工作特性，不同供電電壓下運行特性曲線如下：

圖2.7 不同供電電壓不同整流類型下對應1PH8運行特性曲線（以1PH8083-xxGx為例）

通過配置合適的供電電壓與整流類型提高逆變器輸出電壓，進而改變1PH8運行特性曲線：

?電機標定的額定電壓將會改變，隨供電電壓升高而升高；

?電機標定的額定功率將會改變，隨供電電壓升高而升高；

?電機標定的額定轉速將會改變，隨供電電壓升高而升高。

注意：電機的額定電流在任何供電電壓范圍內基本保持不變，對應的是額定轉矩基本恒定。

2.4

負荷周期對于1PH8電機選型考慮

工藝負荷特性是1PH8配置容量的關鍵因素：

?充分利用1PH8強過載能力特性使之涵蓋整個負荷周期內的峰值負載情況，保證不會引發電機過熱或過負荷保護情況下穩定可靠出力；

?還需要考慮負荷周期的平均負荷以防止過渡選配超高容量，保證系統的性價比。

在1PH8選型配置手冊中提供了標準S6工作制下的負載特性：                                   

圖2.8 1PH8系列電機的S6工作制曲線

對于非標準工作制（即自由負荷周期）可通過如下公式估算一個負荷周期下的平均負荷：

圖2.9 自由負荷周期下電機平均負荷估算

根據2.9公式，計算的1PH8電機的平均負荷不能高于，否則電機將會出現由于過負荷而導致過熱等情況。