Obstajajo štiri vrste obremenitev motorjev industrijske avtomatizacije:
1, Nastavljiva konjska moč in konstanten navor: Uporaba s spremenljivo konjsko močjo in konstantnim navorom vključuje transporterje, žerjave in zobniške črpalke. V teh aplikacijah je navor konstanten, ker je obremenitev konstantna. Zahtevana konjska moč se lahko razlikuje glede na aplikacijo, zato so motorji s konstantno hitrostjo AC in DC dobra izbira.
2, Spremenljiv navor in konstantna konjska moč: Primer uporabe spremenljivega navora in konstantne konjske moči je strojno previjanje papirja. Hitrost materiala ostaja enaka, kar pomeni, da se konjska moč ne spreminja. Vendar pa se z naraščanjem premera zvitka spreminja obremenitev. V majhnih sistemih je to dobra uporaba za enosmerne motorje ali servo motorje. Regenerativna moč je prav tako pomembna in jo je treba upoštevati pri določanju velikosti industrijskega motorja ali izbiri metode krmiljenja energije. Izmenični motorji z dajalniki, krmiljenjem v zaprti zanki in pogoni s polnim kvadrantom so lahko koristni za večje sisteme.
3, nastavljiva konjska moč in navor: ventilatorji, centrifugalne črpalke in mešala potrebujejo spremenljivo konjsko moč in navor. Z naraščanjem hitrosti industrijskega motorja se povečuje tudi izhodna obremenitev z zahtevano konjsko močjo in navorom. Pri teh vrstah obremenitev se začne razprava o učinkovitosti motorja, pri čemer inverterji obremenjujejo izmenične motorje z uporabo pogonov s spremenljivo hitrostjo (VSD).
4, krmiljenje položaja ali krmiljenje navora: Aplikacije, kot so linearni pogoni, ki zahtevajo natančno premikanje v več položajev, zahtevajo natančen nadzor položaja ali navora in pogosto zahtevajo povratno zvezo za preverjanje pravilnega položaja motorja. Servo ali koračni motorji so najboljša izbira za te aplikacije, vendar se enosmerni motorji z povratno zvezo ali izmenični motorji z inverterjem in enkoderji pogosto uporabljajo v proizvodnih linijah za jeklo ali papir in podobnih aplikacijah.
Različne vrste industrijskih motorjev
Čeprav se v industrijskih aplikacijah uporablja več kot 36 vrst AC/DC motorjev, obstaja veliko vrst motorjev, ki se v industrijskih aplikacijah veliko prekrivajo, trg pa si prizadeva za poenostavitev izbire motorjev. To v večini aplikacij zožuje praktično izbiro motorjev. Šest najpogostejših tipov motorjev, primernih za veliko večino aplikacij, so brezkrtačni in krtačni enosmerni motorji, AC motorji s kletko in navitnim rotorjem ter servo in koračni motorji. Te vrste motorjev so primerne za veliko večino aplikacij, medtem ko se druge vrste uporabljajo le za posebne aplikacije.
Tri glavne vrste industrijskih motornih aplikacij
Tri glavne uporabe industrijskih motorjev so krmiljenje s konstantno hitrostjo, spremenljivo hitrostjo in krmiljenje položaja (ali navora). Različne situacije industrijske avtomatizacije zahtevajo različne uporabe in probleme ter svoje lastne sklope problemov. Če je na primer največja hitrost manjša od referenčne hitrosti motorja, je potreben menjalnik. To omogoča tudi delovanje manjšega motorja z učinkovitejšo hitrostjo. Čeprav je na spletu na voljo veliko informacij o tem, kako določiti velikost motorja, morajo uporabniki upoštevati številne dejavnike, saj je treba upoštevati številne podrobnosti. Izračun vztrajnosti bremena, navora in hitrosti zahteva, da uporabnik razume parametre, kot so skupna masa in velikost (polmer) bremena, pa tudi trenje, izgube v menjalniku in strojni cikel. Upoštevati je treba tudi spremembe obremenitve, hitrost pospeševanja ali zaviranja ter delovni cikel uporabe, sicer se lahko industrijski motorji pregrejejo. Asinhronski motorji na izmenični tok so priljubljena izbira za industrijske aplikacije rotacijskega gibanja. Po izbiri tipa in velikosti motorja morajo uporabniki upoštevati tudi okoljske dejavnike in vrste ohišij motorjev, kot so aplikacije pranja z odprtim okvirjem in ohišjem iz nerjavečega jekla.
Kako izbrati industrijski motor
Tri glavne težave pri izbiri industrijskih motorjev
1. Aplikacije s konstantno hitrostjo?
Pri aplikacijah s konstantno hitrostjo motor običajno deluje s podobno hitrostjo, pri čemer se malo ali nič upoštevajo klančine pospeševanja in zaviranja. Ta vrsta aplikacije običajno deluje s krmiljenjem vklopa/izklopa s polno linijo. Krmilno vezje običajno sestavlja varovalka odcepnega tokokroga s kontaktorjem, industrijski zaganjalnik motorja s preobremenitvijo in ročni krmilnik motorja ali mehki zaganjalnik. Za aplikacije s konstantno hitrostjo so primerni tako izmenični kot enosmerni motorji. Enosmerni motorji ponujajo polni navor pri ničelni hitrosti in imajo veliko montažno podlago. Izmenični motorji so dobra izbira tudi zato, ker imajo visok faktor moči in zahtevajo malo vzdrževanja. Nasprotno pa bi bile visoke zmogljivosti servo ali koračnega motorja za preprosto aplikacijo pretirane.
2. Aplikacija s spremenljivo hitrostjo?
Aplikacije s spremenljivo hitrostjo običajno zahtevajo kompaktno hitrost in spremembe hitrosti ter definirane rampe pospeševanja in zaviranja. V praktičnih aplikacijah se zmanjšanje hitrosti industrijskih motorjev, kot so ventilatorji in centrifugalne črpalke, običajno izvaja za izboljšanje učinkovitosti z usklajevanjem porabe energije z obremenitvijo, namesto da bi delovali s polno hitrostjo in dušili ali zavirali izhodno moč. To je zelo pomembno upoštevati pri transportnih aplikacijah, kot so polnilne linije. Kombinacija AC motorjev in VFDS se pogosto uporablja za povečanje učinkovitosti in dobro deluje v različnih aplikacijah s spremenljivo hitrostjo. Tako AC kot DC motorji z ustreznimi pogoni dobro delujejo v aplikacijah s spremenljivo hitrostjo. DC motorji in konfiguracije pogonov so že dolgo edina izbira za motorje s spremenljivo hitrostjo, njihove komponente pa so bile razvite in preizkušene. Tudi zdaj so DC motorji priljubljeni v aplikacijah s spremenljivo hitrostjo, delno močjo in uporabni v aplikacijah z nizko hitrostjo, ker lahko zagotavljajo polni navor pri nizkih hitrostih in konstanten navor pri različnih industrijskih hitrostih motorja. Vendar pa je vzdrževanje DC motorjev pomembno vprašanje, saj mnogi zahtevajo komutacijo s ščetkami in se obrabijo zaradi stika z gibljivimi deli. Brezkrtačni enosmerni motorji odpravljajo to težavo, vendar so na začetku dražji, ponudba industrijskih motorjev pa je manjša. Obraba krtačk pri indukcijskih motorjih na izmenični tok ni problem, medtem ko frekvenčni pogoni (VFDS) ponujajo uporabno možnost za aplikacije, ki presegajo 1 KM, kot so ventilatorji in črpanje, kar lahko poveča učinkovitost. Izbira vrste pogona za pogon industrijskega motorja lahko doda nekaj zavedanja o položaju. Motorju je mogoče dodati dajalnik, če aplikacija to zahteva, in pogon je mogoče določiti tako, da uporablja povratne informacije dajalnika. Posledično lahko ta nastavitev zagotovi hitrosti, podobne servomotorjem.
3. Ali potrebujete nadzor položaja?
Natančen nadzor položaja se doseže s stalnim preverjanjem položaja motorja med njegovim premikanjem. Aplikacije, kot je pozicioniranje linearnih pogonov, lahko uporabljajo koračne motorje z ali brez povratne zanke ali servo motorje z inherentno povratno zanko. Koračni motor se natančno premakne v položaj z zmerno hitrostjo in nato ta položaj zadrži. Sistem koračnih motorjev z odprto zanko zagotavlja močan nadzor položaja, če je pravilno dimenzioniran. Ko ni povratne zanke, se bo koračni motor premaknil za natančno število korakov, razen če naleti na prekinitev obremenitve, ki presega njegovo zmogljivost. Ko se hitrost in dinamika aplikacije povečata, krmiljenje koračnih motorjev z odprto zanko morda ne bo izpolnjevalo zahtev sistema, kar zahteva nadgradnjo na sistem koračnih motorjev ali servo motorjev z povratno zanko. Sistem z zaprto zanko zagotavlja natančne profile gibanja z visoko hitrostjo in natančen nadzor položaja. Servo sistemi zagotavljajo večje navore kot koračni motorji pri visokih hitrostih in delujejo bolje tudi pri visokih dinamičnih obremenitvah ali kompleksnih aplikacijah gibanja. Za visokozmogljivo gibanje z nizkim prekoračitvijo položaja se mora odbita vztrajnost obremenitve čim bolj ujemati z vztrajnostjo servo motorja. V nekaterih aplikacijah je zadostno neusklajenost do 10:1, optimalno pa je ujemanje 1:1. Zmanjšanje prestav je dober način za rešitev problema neusklajenosti vztrajnosti, saj se vztrajnost odbite obremenitve zmanjša za kvadrat prenosnega razmerja, vendar je treba pri izračunu upoštevati vztrajnost menjalnika.
Čas objave: 16. junij 2023