Inline Helical Gearbox VFD Guide: Torque Limits and Speed Control

Un VFD peut étendre la plage de vitesses utilisable d’une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne, Mais l’ajustement de fréquence ne doit jamais être considéré comme un substitut à la sélection mécanique correcte du rapport. Dans un entraînement à vitesse variable, Le moteur, Le VFD et la boîte de vitesses fonctionnent comme un seul système. Un changement de fréquence affecte non seulement le régime de sortie, mais aussi le refroidissement moteur, couple disponible, charge d’accélération et capacité thermique.

Pour les convoyeurs, Équipement d’emballage, Mélangeurs et autres machines à usage continu, Un choix fiable commence par l’ensemble de l’enveloppe de fonctionnement couple-vitesse.

Comment la fréquence du VFD modifie la vitesse de sortie de la boîte de vitesses hélicoïdaux en ligne

Un VFD modifie la fréquence électrique fournie au moteur. Pour un moteur à induction, La vitesse synchrone est approximativement:

Vitesse du moteur = 120 × fréquence / nombre de pôles

La vitesse réelle du moteur est légèrement inférieure à cause du glissement.

La boîte de vitesses hélicoïdale en ligne réduit alors la vitesse du moteur selon son rapport mécanique fixe:

Vitesse de sortie = Vitesse du moteur / Rapport de démultiplication

Par exemple, si un moteur tourne près de 1,500 tr/min et le rapport de boîte de vitesses hélicoïdal en ligne est de 30:1, La vitesse de sortie nominale est d’environ 50 tr/min. Réduire la vitesse du moteur à 900 tr/min donne environ 30 tr/min à la sortie.

Le rapport de boîte de vitesses reste de 30:1. Le VFD modifie la vitesse d’entrée; cela ne crée pas de réduction mécanique supplémentaire.

Couple Devrait Être vérifié sur toute la plage de vitesses

Le couple de sortie approximatif de la boîte de vitesses peut s’exprimer comme suit:

Couple de sortie ≈ couple moteur × rapport de démultiplication × efficacité de la boîte de vitesses

Ce calcul est utile, mais ce n’est pas suffisant pour dimensionner une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne.

Les ingénieurs doivent séparer trois conditions de charge:

• Couple continu: couple requis lors d’un fonctionnement normal et stable.

• Couple de démarrage: couple nécessaire pour accélérer la machine depuis l’arrêt.

• Couple de pointe: couple de courte durée causé par un choc, Brouillage ou fluctuations de procédé.

Un convoyeur peut nécessiter seulement 350 Nm en fonctionnement normal, mais nettement plus lors d’un démarrage chargé. Dans ce cas,, Le couple nominal du moteur seul ne définit pas l’exigence de transmission.

Le couple système autorisé est effectivement limité par le plus faible de:

Le couple autorisé par le moteur → le couple supporté par VFD → le couple autorisé par boîte de vitesses

Des temps d’accélération courts augmentent également le couple dynamique car le moteur doit accélérer à la fois la charge entraînée et l’inertie rotative.

Rapport de démultiplication ou VFD: D’où devrait venir la réduction de vitesse?

C’est l’une des décisions les plus importantes lorsqu’on spécifie une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne avec VFD.

Disposition de transmission	Avantage technique	Principal enjeu
Rapport de dédrapage plus élevé, moteur proche de la vitesse nominale	Meilleur refroidissement et utilisation du moteur	Réduction mécanique plus élevée requise
Rapport de dédrapage plus bas, moteur continu à basse fréquence	Réglage électronique large	Réduction thermique à basse vitesse
Rapport équilibré avec une plage VFD modérée	Bonne flexibilité de vitesse et marge thermique	Nécessite des données de service précises

L’approche préférée est généralement d’utiliser le rapport de boîte de vitesses hélicoïdal en ligne pour établir la plage de vitesse et de couple de base, puis utilisez le VFD pour l’ajustement du procédé.

Faire fonctionner un moteur en continu à très basse fréquence simplement parce que le rapport de boîte de vitesses sélectionné est trop bas peut créer un problème thermique inutile.

Le couple à basse vitesse est souvent un problème thermique

En dessous de la vitesse de base, un moteur à induction contrôlé par VFD peut fonctionner dans une région à couple constant, Mais cela ne signifie pas que le couple nominal complet est automatiquement disponible à chaque basse fréquence.

De nombreux moteurs industriels utilisent un ventilateur de refroidissement monté sur l’arbre. Lorsque la vitesse du moteur diminue:

Vitesse du moteur ↓ → Débit d’air du ventilateur ↓ → Capacité de refroidissement ↓ Température de l’enroulement → ↑

Pour la basse vitesse continue, Fonctionnement à couple élevé, Considérons:

• Courbes de déclassement des constructeurs automobiles;

• Ventilation forcée indépendante;

• Capteurs de température d’enroulement;

• Augmentation de la taille du châssis moteur;

• Un rapport de réduction de boîte de vitesses hélicoïdal en ligne plus élevé.

Au-dessus de la fréquence de base, Le problème inverse se produit. Le moteur entre généralement en affaiblissement du champ, lorsque le couple disponible diminue à mesure que la vitesse augmente. On ne peut donc pas supposer qu’augmenter la fréquence des VFD offre à la fois une vitesse plus élevée et un couple nominal complet.

Ajustez le mode de contrôle VFD à la charge

Différents modes de contrôle produisent des performances différentes à basse vitesse.

Contrôle VFD	Couple à basses vitesses	Régulation de la vitesse	Utilisation typique
V/f	Base	Modéré	Réglage simple à vitesse constante
Vecteur sans capteur	Plus fort	Mieux	Convoyeurs, Mélangeurs, Machines de procédé
Vecteur en boucle fermée	Haut	Haut	Applications très basses ou dynamiques

Pour de nombreuses applications industrielles de boîte de vitesses hélicoïdaux en ligne, Le contrôle vectoriel sans capteur offre un équilibre pratique entre capacité de couple à basse vitesse et complexité du système.

Le contrôle en boucle fermée devient plus pertinent lorsque la machine a besoin d’une vitesse stable très basse, Réponse rapide au couple ou précision à vitesse serrée.

Vérifiez la capacité thermique, Pas seulement le couple mécanique

Une boîte de vitesses peut être mécaniquement suffisamment puissante pour une charge et fonctionner au-dessus d’une température acceptable lors d’un entretien de longue durée.

Le comportement thermique dépend de:

Puissance transmise et pertes internes;

• Vitesse de fonctionnement;

• Viscosité du lubrifiant;

• Température ambiante;

• Position de montage;

• Cycle de service;

• Écoulement d’air autour du boîtier;

• Démarrages et arrêts par heure.

Une très faible vitesse de sortie de boîte de vitesses mérite aussi de l’attention car la vitesse interne des composants influence la distribution du lubrifiant. Il n’existe pas de régime minimum universel sûr pour chaque boîte de vitesses hélicoïdale en ligne. Méthode de lubrification, La position de montage et la construction de la boîte de vitesses doivent être vérifiées avec les données du constructeur.

Détails de mise en service VFD protégeant la boîte de vitesses

La fiabilité mécanique est également influencée par la configuration électrique.

Saisissez les données motorisées correctes

Programmez le VFD avec le réel:

• Tension nominale;

• Courant nominal;

• Fréquence;

• Puissance moteur;

• Régime nominal;

• Paramètres moteurs requis par le mode de contrôle sélectionné.

Des données moteur incorrectes peuvent produire un mauvais contrôle du couple ou un courant inutile.

Évitez les rampes d’accélération excessivement courtes

Un temps d’accélération très court augmente le couple dynamique et peut provoquer:

• Surcourant VFD;

• Choc d’accouplement;

• Charge par arbre;

• Surcharge maximale de couple de la boîte de vitesses.

Le temps de rampe doit donc être choisi à partir de l’inertie de la machine et de la réponse requise du procédé, pas simplement réglé à la valeur la plus rapide possible.

Surveillez le lecteur en tant que système

Pendant la mise en service et la maintenance, Dossier:

• Courant moteur;

• Température du moteur;

• Température du carter de boîte de vitesses;

• Bruit anormal;

• Vibration trend;

• Condition du lubrifiant;

• Fuite et alignement des arbres.

Une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne sous tension ne signifie pas automatiquement un défaut interne de la boîte. Surcharge, paramètres VFD incorrects, Une mauvaise ventilation ou une lubrification inadéquate peuvent provoquer des symptômes similaires.

Normes relatives aux transmissions à engrenages contrôlés par VFD

Pour la vérification technique, plusieurs normes IEC peuvent s’appliquer:

• IEC 60034-1 — Catégories de moteurs et classes de service;

• IEC TS 60034-25 — Moteurs utilisés avec des systèmes d’entraînement alimentés par convertisseur;

• IEC 60034-18-41 — Isolation du moteur sous alimentation du convertisseur PWM;

• IEC 61800-5-1 — Exigences de sécurité pour les systèmes d’entraînement à vitesse réglable;

• IEC 61800-9-2 — Évaluation de l’efficacité au niveau du système de transmission de puissance.

Ces normes contribuent à définir le cadre de vérification, Mais la conformité ne doit être revendiquée que lorsqu’elle est étayée par la documentation ou la certification pertinente du produit.

Données requises avant de sélectionner une boîte de vitesses hélicoïdal en ligne

Avant de choisir une boîte de vitesses, Le fournisseur doit recevoir plus que la puissance du moteur.

Données de sélection	Informations requises
Machine	Convoyeur, Mélangeur, Ligne d’emballage, etc.
Vitesse de sortie	Minimum / normal / maximum RPM
Charge	Couple continu et de pic
Moteur	kW, RPM nominal, current, Tension
VFD	Mode de contrôle et plage de fréquences
Devoir	Horaires d’ouverture, Débuts/heure, Cycle de charge
Environment	Température ambiante, Poussière, Humidité
Installation	Montage pied/bride et orientation

La série R de Mingye est la plateforme de transmission hélicoïdale en ligne de l’entreprise, aux côtés des configurations RF et RX, avec une construction modulaire destinée à différents besoins de montage et de transmission. Mingye liste également les convoyeurs, Machines d’emballage et équipements de manutention des matériaux parmi les applications de sa gamme de moteurs à engrenages hélicoïdaux.

Pour une boîte de vitesses hélicoïdal en ligne fiable avec VFD, Partez de la vitesse et du profil de couple requis, Puis définissez le rapport mécanique, Plage de fonctionnement du VFD et marge thermique ensemble.

Pour une configuration spécifique à une application, Examinez la gamme de moteurs à engrenages hélicoïdaux Mingye R Series et fournissez la puissance requise, Vitesse de sortie, Ratio, Couple, Cycle de travail et conditions de montage pour une sélection de transmission plus précise.

FAQ

Q1. Mingye propose-t-il une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne pour les applications contrôlées par un VFD?

Oui. La plateforme de moteur à engrenages hélicoïdaux de la série R de Mingye peut être envisagée pour des systèmes industriels à vitesse variable lorsque le moteur, VFD, Rapport de démultiplication, La demande de couple et les conditions de service sont correctement adaptées.

Q2. Quelle série Mingye convient à une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne?

Le moteur à engrenages hélicoïdaux de la série R de Mingye est la configuration hélicoïdale en ligne principale. Les configurations RF et RX sont également disponibles selon les besoins de montage et de transmission.

Q3. Quelles informations Mingye a-t-il besoin pour choisir une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne?

Les clients doivent fournir l’alimentation du moteur, Vitesse d’entrée, RPM de sortie requise, Rapport de démultiplication, couple continu, couple maximal, Cycle de travail, Position de montage et environnement opérationnel.

Q4. Mingye peut-il choisir une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne pour un système de convoyeur.?

Oui. Les applications sur convoyeurs doivent être évaluées en fonction de la vitesse de fonctionnement, couple de démarrage chargé, couple continu, Temps d’accélération, Horaires d’ouverture et départs prévus par heure.

Q5. Une boîte de vitesses hélicoïdale en ligne Mingye peut-elle fonctionner en continu à basse vitesse?

Le fonctionnement continu à basse vitesse dépend du système complet moteur – VFD – boîte de vitesses. Refroidissement des moteurs, allowable torque, lubrication, La température ambiante et le cycle de travail doivent être vérifiés avant la sélection.