SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Vaihteen valinta – moottori taajuusmuuttaja
Teollisuuden liikkeelle paneva voima
VEM MOTORS FINLAND OY
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Vaihteen valinta
Mihin vaihdetta tarvitaan?
> nopeuden ja momentin
muuttaminen
> suuri vääntömomentti pieneen
tilaan
> voidaan käyttää pienempää
moottoria → energian säästö
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
2
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Sovelluskohteita
Kuljettimet
Pumput
Sekoittimet
Telat
Murskat
Kääntökoneet
Rummut
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
3
Tarvittavat tiedot vaihteen valintaan
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
>Tarvittava toisiomomentti
>Tarvittava toisionopeus
>Käyttölaite / käyttö → käyttökerroin
>Rakennemuoto
>Asennusasento
>Ympäristön lämpötila
>Akseleihin kohdistuvat ulkoiset voimat
>Lisävarusteet, esim. momentinrajoitin, takaisinpyörinnän esto tai
momenttituki
>Erikoisvaatimukset, esim. ATEX
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
4
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Vääntömomentti
Vääntömomentti: fysikaalinen suure joka kuvaa kiertävän liikkeen
vääntövoimaa.
Yksikkö SI-järjestelmässä: newtonmetri, lyhenne Nm.
Yksi Nm syntyy vääntämällä metrin pituisella varrella yhden newtonin
voimalla. Maan painovoimakentässä 1 kg massan tuottama painovoima
on 9,81 N. 10 kg ostoskassi 0,7 m käsivarren päässä tuottaa siis:
M = d * F = 0,7 m * (10 * 9,81 N) = n. 69 Nm momentin.
…jos käsi on siis ojennettuna suoraan sivulle! Entä jos se ei ole?
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
5
Vääntömomentti: näppituntumaa
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Momenttiavain, varsi 50 cm,
säädettävä maksimiarvo: 200 Nm
Ferrari Testarossa, vm. 1990:
490 Nm (@5500 rpm)
KEB G83 DA180L4 B09, 22kW,
33 rpm M1: 6400 Nm
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
6
Vääntömomentin laskeminen
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
> Vaihdemoottorin tuottama vääntömomentti lasketaan seuraavasti:
M2 = MB * i * η
MB = ensiömomentti (moottorin momentti)
i = vaihteen välityssuhde
η = vaihteen hyötysuhde
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
7
Vääntömomentin laskeminen: esimerkki
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
> Kierukkavaihdemoottori:
> vaihde: Tramec XC 90-1:50-IEC90B14
> moottori: VEM IE2-WE1R 90 LV4
> MB = 9,91 Nm
i = 50
η (Rd) = 0,69
> M2 = 9,91 Nm * 50 * 0,69 = 342 Nm
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
8
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Käyttökerroin
> Käyttökerroin kuvaa sitä minkälaiseen käyttöön vaihde soveltuu. Tyypillisesti
vaihteen käyttökerroin on välillä 1,0….2,0.
> Käytön ja käytettävän laitteen kuormitusluokasta aiheutuva kerroin
> Päivittäisestä kuormitusajasta johtuva kerroin
> Käynnistyksistä (per tunti) aiheutuva kerroin
> Ympäristön lämpötila
Suuri käyttökerroin -> suuri kestoikä
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
9
Käyttökertoimen laskeminen
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
> Vaihteen käyttökerroin voidaan laskea ensiötehon tai toisiomomentin kautta.
> SF = P1MAX / P1
> SF = T2MAX / T2
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
10
Käyttökertoimen laskeminen
>
>
>
>
>
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Aiemman esimerkin XC 90-kierukkavaihde
T2M = 353 Nm
Laskettu toisiomomentti = 342 Nm
SF = 353 Nm / 342 Nm = 1,0
Linjassa tehon kanssa – sallittu ensiöteho 1,5 kW
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
11
Käyttökerroin: kuka määrittelee?
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
> Asiakas tekee valinnan käyttökohteeseensa soveltuvan vaihteen
käyttökertoimesta
• noudatetaan valmistajien antamia ohjeita käyttökertoimien valinnasta, mikäli
saatavilla
• ISO- tai DIN-standardeissa ei ole määritetty käyttökertoimia
• AGMA eli American Gear Manufacturer Association on tehnyt taulukon
käyttökertoimista
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
12
Käyttökerroin: sovelluksia
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Sementtimylly
> Vaihdetyyppi: lieriövaihde
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
13
Käyttökerroin: sovelluksia
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Kuljetin
> Kierukkavaihde
> Kevyt käyttö
> Tasainen kuorma
> Käyttö 8 h/päivä
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
14
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Laskentaa
Lyhenteet:
M1 =
9550 * P1
n1
M 2 = M 1 * i *η
itot = i1 * i 2 * i3 ...
n2 =
n1
i
 Pn 
Mn

FS =
=


M2
 P1 
6.3.2013
M1= moottorin momentti [Nm]
M2 = toisiovääntömomentti [Nm]
Mn= vaihteen nimellismomentti [Nm]
(löytyy luettelosta)
n2 = toisionopeus [1/min]
n1 = ensiönopeus [1/min]
i = vaihteen välityssuhde
FS = käyttökerroin
η = vaihteen hyötysuhde [%]
P1 = moottorin teho [kW]
Pn = vaihteen nimellisteho [kW]
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
15
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Moottori vaihteeseen
> Valitaan moottori tarvittavan tehon mukaan
> Valitaan tarvittavat lisävarusteet
•
•
•
•
jarru
vierastuuletin
käämien lämpösuojaus
pulssianturi
> Isot moottorit tuettava jaloista
> Jos kyseessä hihnakäyttö, tarkistetaan laakerit
MOOTTORIA EI KANNATA YLIMITOITTAA
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
16
Taajuusmuuttajan valinta
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
>Taajuusmuuttajalla tarkkuutta nopeuden säätöön
>Joustavat käynnistykset ja pysäytykset
>Moottorin ja vaihteen suojaus esim. virtarajalla
>Taajuusmuuttajan valinta:
•
•
•
•
•
tarkistetaan moottorin nimellisvirta
tarkistetaan kotelointiluokitus (IPxx) ja EMC-luokka
mitoitus raskaan käytön mukaan
jarruvastus
valitaan tarvittavat lisäkortit
6.3.2013
Vaihteen valinta - moottori - taajuusmuuttajat
17
SENSE EXPERIENCE
EXPERIENCE VISION
Kiitos
VEM MOTORS FINLAND OY