1PH8系列电机选型及配置

1.1 1PH8产品特点

1PH8作为数控及产品机械系统中的主轴电机，具有以下特点：

基于1PH8电机的上述特点，已广泛应用于以下行业：

1PH8已成为西门子驱动系统解决方案中的明星产品。

1.2 1PH8系统配置面临的问题

正是因为1PH8应用于高功率密度+高动态响应特性+高精度的行业。既要满足过程控制要求，又要使系统集成具有高性价比，并且系统需要正确配置。西门子提供了多种工具、手册和其他辅助手段来帮助工程师实现这一目标：

SIZER:

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

TIA 选择工具：

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

西门子产品配置器：

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

1PH8配置手册：

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

2. 11PH8选型和配置中的典型问题

2.1 变频器开关频率对1PH8异步感应电机的影响

变频器的开关频率会对1PH8电机产生以下影响：

提高变频器的输出频率，满足1PH8高速应用的要求；

改善扭矩脉动，满足1PH8高精度控制要求；

改善电机的电磁噪声，满足某些应用的环境要求。

因此，一般来说，西门子驱动选型和配置需要考虑开关频率配置：

1PH8 轴高80~160 开关频率 4 kHz

1PH8 轴高180~280 开关频率 2 kHz

因此，通过西门子相关选型软件，如SIZER配置1PH8驱动系统时，驱动器开关频率会自动调整（开关频率的增加满足上述关系），开关频率的增加会导致变频器降额：

图2.1 出厂设置开关频率为1.25kHz 时增加开关频率的降额系数

基于此，需要在驱动装置容量和性能之间进行平衡选择。

2.2 电机轴承对1PH8电机转速的影响

过程负载曲线是1PH8电机选型时调速范围的重要依据：

图2.2 负载曲线

运行速度特性决定了电机轴承的使用寿命：

电机最高运行速度；

电机极低速运行；

电机正转、反转等频繁切换。

对于后两个因素，主要会导致轴承油膜润滑不足，缩短轴承寿命。这时就需要考虑使用专用润滑脂或改变机械结构来平衡工艺要求和轴承寿命。

针对前者，1PH8电机提供多种轴承类型，以满足不同转速范围的要求：

图2.3 1PH8 轴承订购代码

图2.4 1PH8083的几种速度概念

图2.5 不同轴承的最高转速和最大平均运行转速（以机座号80为例，不同机座号数据请参见配置手册）

需要注意的是，工艺要求的最高转速不能超过相应轴承允许的最高转速，以及根据负载循环计算的最大平均转速（典型安装方法IM V3、IM B5、IM V1）：

图2.6 一个负载循环下最大平均运行速度的概念及计算方法

不能超过图2.5中标注的最大平均运行速度，否则电机轴承的使用寿命将大大降低。

2.3 整流装置类型对1PH8电机运行特性曲线的影响

1PH8电机具有宽电源电压工作特性。不同电源电压下的工作特性曲线如下：

图2.7 不同电源电压、不同整流类型下对应的1PH8工作特性曲线（以1PH8083-xxGx为例）

通过配置合适的电源电压和整流类型，提高逆变器输出电压，从而改变1PH8的工作特性曲线：

电机标定的额定电压会随着电源电压的升高而变化并升高；

标定的电机额定功率会随着电源电压的升高而变化并增大；

标定的电机额定转速会随着电源电压的升高而变化并增大。

注：电机的额定电流在任何电源电压范围内基本保持不变，相应的额定转矩也基本恒定。

2.4 1PH8电机选型的负载循环注意事项

过程负载特性是1PH8配置能力的关键因素：

充分利用1PH8强大的过载能力特性，覆盖整个负载周期的峰值负载工况，确保输出稳定可靠，不会造成电机过热或过载保护；

还需要考虑负载周期的平均负载，防止过度选择超高容量，保证系统的性价比。

1PH8选型配置手册中提供了标准S6工作制下的负载特性：

图2.8 1PH8系列电机S6工作曲线

对于非标准工时（即自由负载循环），一个负载循环下的平均负载可以通过以下公式估算：

图2.9 空载循环下电机平均负载估算

根据公式2.9，计算出1PH8电机的平均负载不能高于100%，否则电机会因过载而过热。

3.|概括

此推文重点讨论有关1PH8 电机选择和配置的几个常见问题。此外，选择配置时还需要考虑以下因素：

电机类型：异步/永磁同步/磁阻；

冷却系统：水冷/风冷；电机安装空间要求等；

防护等级：IP23/IP55/IP65等；

安装结构：IM B3/B5/B6/B7/B8/B35/V1/V3/V5/V6/V15/V35等；

电机结构：实轴/空心轴；

轴向力和径向力对轴承的影响：必须低于允许极限；

动平衡：光轴/半键/全键；

振动等级：R/S/SR/定制；

噪音水平：机械噪音/冷却噪音/电磁噪音等。

编码器类型：无编码器/增量/绝对值等；

制动系统：制动类型/电压等级；

环境因素：温度/湿度/防爆（防爆选件M03/M39没有中国防爆认证，无法选择）等。

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