Как да изберем двигател за индустриална автоматизация?

Има четири типа натоварвания на двигатели за индустриална автоматизация:

1, Регулируема конска сила и постоянен въртящ момент: Приложенията с променлива мощност и постоянен въртящ момент включват конвейери, кранове и зъбни помпи. В тези приложения въртящият момент е постоянен, тъй като товарът е постоянен. Необходимите конски сили може да варират в зависимост от приложението, което прави AC и DC двигателите с постоянна скорост добър избор.

2, Променлив въртящ момент и постоянна мощност: Пример за приложения с променлив въртящ момент и постоянна мощност е машинно пренавиване на хартия. Скоростта на материала остава същата, което означава, че конските сили не се променят. Въпреки това, когато диаметърът на ролката се увеличава, натоварването се променя. В малки системи това е добро приложение за DC двигатели или серво мотори. Регенеративната мощност също е проблем и трябва да се има предвид при определяне на размера на промишлен двигател или при избора на метод за контрол на енергията. Променливотокови двигатели с енкодери, управление със затворен контур и задвижвания с пълен квадрант могат да бъдат от полза за по-големи системи.

3, регулируеми конски сили и въртящ момент: вентилатори, центробежни помпи и бъркалки се нуждаят от променливи конски сили и въртящ момент. С увеличаването на скоростта на промишления двигател, мощността на товара също се увеличава с необходимите конски сили и въртящ момент. Тези типове натоварвания са мястото, където започва дискусията за ефективността на двигателя, като инверторите зареждат AC двигатели, използващи задвижвания с променлива скорост (VSD).

4, контрол на позицията или контрол на въртящия момент: Приложения като линейни задвижвания, които изискват прецизно движение до множество позиции, изискват стегнат контрол на позицията или въртящия момент и често изискват обратна връзка за проверка на правилната позиция на двигателя. Серво или стъпкови двигатели са най-добрият избор за тези приложения, но DC двигатели с обратна връзка или инверторно заредени AC двигатели с енкодери обикновено се използват в линии за производство на стомана или хартия и подобни приложения.

Различни видове индустриални двигатели

Въпреки че има повече от 36 вида AC/DC двигатели, използвани в индустриални приложения. Въпреки че има много видове двигатели, има голямо припокриване в индустриалните приложения и пазарът настоя да опрости избора на двигатели. Това стеснява практическия избор на двигатели в повечето приложения. Шестте най-разпространени типа двигатели, подходящи за по-голямата част от приложенията, са безчеткови и четкови постояннотокови двигатели, променливотокови двигатели с катерица и навиващ се ротор, серво и стъпкови двигатели. Тези типове двигатели са подходящи за по-голямата част от приложенията, докато други типове се използват само за специални приложения.

Три основни типа промишлени моторни приложения

Трите основни приложения на индустриалните двигатели са постоянна скорост, променлива скорост и контрол на позицията (или въртящия момент). Различните ситуации на индустриална автоматизация изискват различни приложения и проблеми, както и свои собствени набори от проблеми. Например, ако максималната скорост е по-малка от референтната скорост на двигателя, е необходима скоростна кутия. Това също така позволява на по-малък двигател да работи с по-ефективна скорост. Въпреки че има изобилие от информация онлайн за това как да се определи размерът на двигателя, има много фактори, които потребителите трябва да вземат предвид, тъй като има много подробности, които трябва да се вземат предвид. Изчисляването на инерцията на товара, въртящия момент и скоростта изисква от потребителя да разбира параметри като общата маса и размер (радиус) на товара, както и триене, загуби в скоростната кутия и машинен цикъл. Промените в натоварването, скоростта на ускоряване или забавяне и работния цикъл на приложение също трябва да се вземат предвид, в противен случай промишлените двигатели могат да прегреят. Индукционните двигатели с променлив ток са популярен избор за промишлени приложения с въртеливо движение. След избора на тип и размер на мотора, потребителите също трябва да вземат предвид факторите на околната среда и типовете корпуси на мотори, като отворена рамка и приложения за измиване на корпуси от неръждаема стомана.

Как да изберем индустриален двигател

Три основни проблема при избора на индустриален двигател

1. Приложения с постоянна скорост?

При приложения с постоянна скорост двигателят обикновено работи с подобна скорост с малко или никакво съображение за рампите на ускорение и забавяне. Този тип приложение обикновено работи с пълноредови контроли за включване/изключване. Управляващата верига обикновено се състои от предпазител на разклонена верига с контактор, промишлен стартер за претоварване на двигателя и ръчен контролер на двигателя или софт стартер. Както AC, така и DC двигателите са подходящи за приложения с постоянна скорост. DC двигателите предлагат пълен въртящ момент при нулева скорост и имат голяма монтажна основа. Двигателите с променлив ток също са добър избор, защото имат висок фактор на мощността и изискват малко поддръжка. Обратно, характеристиките с висока производителност на серво или стъпков двигател биха се считали за прекомерни за просто приложение.

2. Приложение с променлива скорост?

Приложенията с променлива скорост обикновено изискват компактна скорост и вариации на скоростта, както и дефинирани рампи за ускорение и забавяне. В практическите приложения намаляването на скоростта на промишлени двигатели, като вентилатори и центробежни помпи, обикновено се прави, за да се подобри ефективността чрез съпоставяне на консумацията на енергия с товара, вместо да работят на пълна скорост и да дроселират или потискат мощността. Те са много важни за разглеждане при транспортни приложения като линии за бутилиране. Комбинацията от AC двигатели и VFDS се използва широко за повишаване на ефективността и работи добре в различни приложения с променлива скорост. Както AC, така и DC двигателите с подходящи задвижвания работят добре в приложения с променлива скорост. Двигателите с постоянен ток и конфигурациите на задвижването отдавна са единственият избор за двигатели с променлива скорост и техните компоненти са разработени и доказани. Дори сега постояннотоковите двигатели са популярни в приложения с променлива скорост, частични конски сили и са полезни при нискоскоростни приложения, защото могат да осигурят пълен въртящ момент при ниски скорости и постоянен въртящ момент при различни промишлени скорости на двигателя. Поддръжката на постояннотокови двигатели обаче е въпрос, който трябва да се вземе предвид, тъй като много от тях изискват комутация с четки и се износват поради контакт с движещи се части. Безчетковите постояннотокови двигатели премахват този проблем, но те са по-скъпи отпред и гамата от налични промишлени двигатели е по-малка. Износването на четките не е проблем с променливотоковите асинхронни двигатели, докато задвижванията с променлива честота (VFDS) предоставят полезна опция за приложения, надвишаващи 1 HP, като вентилатори и помпи, които могат да повишат ефективността. Изборът на тип задвижване за работа на промишлен двигател може да добави известна осведоменост за позицията. Към двигателя може да се добави енкодер, ако приложението го изисква, и може да се укаже задвижване, което да използва обратна връзка на енкодера. В резултат на това тази настройка може да осигури скорости, подобни на серво.

3. Имате ли нужда от контрол на позицията?

Строг контрол на позицията се постига чрез постоянна проверка на позицията на двигателя, докато се движи. Приложения като позициониране на линейни задвижвания могат да използват стъпкови двигатели с или без обратна връзка или серво мотори с присъща обратна връзка. Степерът се движи прецизно до позиция с умерена скорост и след това задържа тази позиция. Степерната система с отворен цикъл осигурява мощен контрол на позицията, ако е правилно оразмерена. Когато няма обратна връзка, степерът ще премести точния брой стъпки, освен ако не срещне прекъсване на натоварването над неговия капацитет. Тъй като скоростта и динамиката на приложението се увеличават, стъпковото управление с отворен цикъл може да не отговаря на изискванията на системата, което изисква надграждане до стъпкова или серво моторна система с обратна връзка. Система със затворен контур осигурява прецизни, високоскоростни профили на движение и прецизен контрол на позицията. Серво системите осигуряват по-високи въртящи моменти от степерите при високи скорости и също така работят по-добре при високи динамични натоварвания или сложни приложения за движение. За движение с висока производителност с превишаване на ниска позиция, инерцията на отразения товар трябва да съвпада възможно най-много с инерцията на сервомотора. В някои приложения е достатъчно несъответствие до 10:1, но съвпадението 1:1 е оптимално. Намаляването на скоростите е добър начин за решаване на проблема с несъответствието на инерцията, тъй като инерцията на отразения товар се намалява от квадрата на предавателното отношение, но инерцията на скоростната кутия трябва да се вземе предвид при изчислението.