Как да изберем двигател за индустриална автоматизация?

Има четири вида натоварвания на двигателите за индустриална автоматизация:

1, Регулируема конска мощност и постоянен въртящ момент: Приложенията с променлива конска мощност и постоянен въртящ момент включват конвейери, кранове и зъбни помпи. В тези приложения въртящият момент е постоянен, защото натоварването е постоянно. Необходимата конска мощност може да варира в зависимост от приложението, което прави AC и DC двигателите с постоянна скорост добър избор.

2, Променлив въртящ момент и постоянна конска сила: Пример за приложения с променлив въртящ момент и постоянна конска сила е машинното пренавиване на хартия. Скоростта на материала остава същата, което означава, че конските сили не се променят. С увеличаването на диаметъра на ролката обаче натоварването се променя. В малки системи това е добро приложение за постояннотокови двигатели или серво двигатели. Регенеративната мощност също е от значение и трябва да се вземе предвид при определяне на размера на индустриален двигател или избора на метод за управление 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: вентилаторите, центробежните помпи и бъркалките се нуждаят от променлива конска сила и въртящ момент. С увеличаването на скоростта на индустриалния двигател, изходното натоварване също се увеличава с необходимата конска сила и въртящ момент. При тези видове товари започва дискусията за ефективността на двигателя, като инверторите зареждат променливотокови двигатели, използвайки задвижвания с променлива скорост (VSD).

4, управление на позицията или управление 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 постояннотокови двигатели с обратна връзка или инверторни променливотокови двигатели с енкодери често се използват в производствени линии за стомана или хартия и подобни приложения.

Различни видове индустриални двигатели

Въпреки че в промишлените приложения се използват повече от 36 вида AC/DC двигатели, те се използват многократно, но в индустриалните приложения има голямо припокриване, а пазарът настоява за опростяване на 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 DC двигатели, AC двигатели с катерица и ротор с намотка, серво и стъпкови двигатели. Тези типове двигатели са подходящи за по-голямата част от приложенията, докато други видове се използват само за специални приложения.

Три основни вида приложения на индустриални двигатели

Трите основни приложения на индустриалните двигатели са управление на постоянна скорост, променлива скорост и управление на позицията (или въртящия момент). Различните ситуации в индустриалната 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 онлайн има изобилие от информация за това как да се определи размерът на двигател, 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 ускорение или забавяне и работният цикъл на приложението също трябва да се вземат предвид, в противен случай индустриалните двигатели могат да прегреят. Асинхронните двигатели с променлив ток са популярен избор за приложения с индустриално въртеливо движение. След избора на типа и размера на двигателя, потребителите трябва да вземат предвид и факторите на околната среда и типовете корпуси на двигателя, като например приложения за измиване с отворена рамка и корпус от неръждаема стомана.

Как да изберем индустриален двигател

Три основни проблема при избора на индустриален двигател

1. Приложения с постоянна скорост?

В приложения с постоянна скорост, двигателят обикновено работи с подобна скорост, като се вземат малко или никакво предвид рампите за ускорение и забавяне. Този тип приложение обикновено работи с пълнолинейни управления за включване/изключване. Управляващата верига обикновено се състои от предпазител на разклонителна верига с контактор, индустриален стартер за двигател с претоварване и ръчен контролер на двигателя или софтстартер. Както променливотоковите, така и постояннотоковите двигатели са подходящи за приложения с постоянна скорост. Постояннотоковите двигатели предлагат пълен въртящ момент при нулева скорост и имат голяма монтажна основа. Променливотоковите двигатели също са добър избор, защото имат висок коефициент на мощност и изискват малко поддръжка. За разлика от това, високите характеристики 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 практически приложения, намаляването на скоростта на промишлени двигатели, като вентилатори и центробежни помпи, обикновено се прави, за да се подобри ефективността чрез съгласуване на консумацията на енергия с товара, вместо да се работи с пълна скорост и да се дроселира или потиска изходната мощност. Това е много важно да се вземе предвид при транспортни приложения, като например линии за бутилиране. Комбинацията от променливотокови двигатели и честотни регулатори (VFDS) се използва широко за повишаване на ефективността и работи добре в различни приложения с променлива скорост. Както променливотоковите, така и постояннотоковите двигатели с подходящи задвижвания работят добре в приложения с променлива скорост. Постояннотоковите двигатели и конфигурациите на задвижванията 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 полезни в приложения с ниска скорост, защото могат да осигурят пълен въртящ момент при ниски скорости и постоянен въртящ момент при различни скорости на промишлените двигатели. Поддръжката на постояннотоковите 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 DC двигатели елиминират този проблем, но те са по-скъпи в началото и гамата от индустриални двигатели е по-малка. Износването на четките не е проблем при променливотоковите асинхронни двигатели, докато честотните регулатори (VFDS) предоставят полезна опция за приложения над 1 к.с., като вентилатори и помпи, което може да повиши ефективността. Изборът на тип задвижване за работа на индустриален двигател може да добави известна осведоменост за позицията. Към двигателя може да се добави енкодер, ако приложението го изисква, и може да се определи задвижване, което да използва обратна връзка от енкодера. В резултат на това тази настройка може да осигури скорости, подобни на серво.

3. Имате ли нужда от контрол на позицията?

Строгият контрол на позицията се постига чрез постоянна проверка на позицията на двигателя, докато той се движи. Приложения като позициониране на линейни задвижвания могат да използват стъпкови двигатели със или без обратна връзка или серво двигатели с присъща обратна връзка. Стъпковият двигател се движи прецизно до позиция с умерена скорост и след това задържа тази позиция. Системата със стъпкови двигатели с отворен контур осигурява мощен контрол на позицията, ако е правилно оразмерена. Когато няма обратна връзка, стъпковият двигател ще се движи точния брой стъпки, освен ако не срещне прекъсване на натоварването извън капацитета си. С увеличаването на скоростта и динамиката на приложението, управлението на стъпкови двигатели с отворен контур може да не отговаря на изискванията на системата, което изисква надграждане до система със стъпкови двигатели или серво двигатели с обратна връзка. Системата със затворен контур осигурява прецизни, високоскоростни профили на движение и прецизен контрол на позицията. Серво системите осигуряват по-високи въртящи моменти от стъпковите двигатели при високи скорости и също така работят по-добре при високи динамични натоварвания или сложни приложения за движение. За високопроизводително движение с ниско превишаване на позицията, отразената инерция на товара трябва да съответства максимално на инерцията на серво двигателя. В някои приложения е достатъчно несъответствие до 10:1, но оптимално е съвпадение 1:1. Намаляването на предавките е добър начин за решаване на проблема с несъответствието на инерцията, тъй като инерцията на отразения товар се намалява с квадрата на предавателното число, но инерцията на скоростната кутия трябва да се вземе предвид при изчислението.