Există patru tipuri de sarcini ale motorului pentru automatizări industriale:
1. Putere variabilă și cuplu constant: Aplicațiile cu putere variabilă și cuplu constant includ benzi transportoare, macarale și pompe cu angrenaje. În aceste aplicații, cuplul este constant deoarece sarcina este constantă. Puterea necesară poate varia în funcție de aplicație, ceea ce face ca motoarele de curent alternativ și de curent continuu cu viteză constantă să fie o alegere bună.
2, Cuplu variabil și putere constantă: Un exemplu de aplicații cu cuplu variabil și putere constantă este rebobinarea hârtiei la mașină. Viteza materialului rămâne aceeași, ceea ce înseamnă că puterea nu se modifică. Cu toate acestea, pe măsură ce diametrul rolei crește, sarcina se modifică. În sistemele mici, aceasta este o aplicație bună pentru motoarele de curent continuu sau servomotoarele. Puterea regenerativă este, de asemenea, o preocupare și ar trebui luată în considerare atunci când se determină dimensiunea unui motor industrial sau se selectează o metodă de control al energiei. Motoarele de curent alternativ cu encodere, control în buclă închisă și acționări pe întregul cadran pot fi benefice pentru sistemele mai mari.
3, putere și cuplu reglabile: ventilatoarele, pompele centrifuge și agitatoarele necesită putere și cuplu variabile. Pe măsură ce viteza unui motor industrial crește, și puterea de ieșire crește odată cu puterea și cuplul necesar. Aceste tipuri de sarcini sunt punctul de plecare al discuției despre eficiența motoarelor, invertoarele care încarcă motoarele de curent alternativ folosind acționări cu viteză variabilă (VSD).
4, controlul poziției sau controlul cuplului: Aplicații precum acționările liniare, care necesită o mișcare precisă în poziții multiple, necesită controlul poziției strânse sau al cuplului și adesea necesită feedback pentru a verifica poziția corectă a motorului. Servomotoarele sau motoarele pas cu pas sunt cea mai bună alegere pentru aceste aplicații, dar motoarele de curent continuu cu feedback sau motoarele de curent alternativ încărcate cu invertor cu encodere sunt utilizate în mod obișnuit în liniile de producție a oțelului sau hârtiei și în aplicații similare.
Diferite tipuri de motoare industriale
Deși există peste 36 de tipuri de motoare AC/DC utilizate în aplicații industriale, există multe tipuri de motoare, există o mare suprapunere în aplicațiile industriale, iar piața a făcut presiuni pentru simplificarea selecției motoarelor. Acest lucru restrânge alegerea practică a motoarelor în majoritatea aplicațiilor. Cele șase tipuri de motoare cele mai comune, potrivite pentru marea majoritate a aplicațiilor, sunt motoarele de curent continuu fără perii și cu perii, motoarele de curent alternativ cu rotor de înfășurare și cu colivie, servomotoarele și motoarele pas cu pas. Aceste tipuri de motoare sunt potrivite pentru marea majoritate a aplicațiilor, în timp ce alte tipuri sunt utilizate doar pentru aplicații speciale.
Trei tipuri principale de aplicații ale motoarelor industriale
Cele trei aplicații principale ale motoarelor industriale sunt viteza constantă, viteza variabilă și controlul poziției (sau cuplului). Diferite situații de automatizare industrială necesită aplicații și probleme diferite, precum și propriile seturi de probleme. De exemplu, dacă viteza maximă este mai mică decât viteza de referință a motorului, este necesară o cutie de viteze. Acest lucru permite, de asemenea, unui motor mai mic să funcționeze la o viteză mai eficientă. Deși există o multitudine de informații online despre cum se determină dimensiunea unui motor, există mulți factori pe care utilizatorii trebuie să îi ia în considerare, deoarece există multe detalii de luat în considerare. Calcularea inerției sarcinii, a cuplului și a vitezei necesită ca utilizatorul să înțeleagă parametri precum masa totală și dimensiunea (raza) sarcinii, precum și frecarea, pierderea din cutia de viteze și ciclul mașinii. De asemenea, trebuie luate în considerare modificările sarcinii, viteza de accelerare sau decelerare și ciclul de funcționare al aplicației, altfel motoarele industriale se pot supraîncălzi. Motoarele cu inducție de curent alternativ sunt o alegere populară pentru aplicațiile industriale de mișcare rotativă. După selectarea tipului de motor și a dimensiunii, utilizatorii trebuie să ia în considerare și factorii de mediu și tipurile de carcasă ale motorului, cum ar fi aplicațiile de spălare cu cadru deschis și carcasă din oțel inoxidabil.
Cum să alegi un motor industrial
Trei probleme principale ale selecției motoarelor industriale
1. Aplicații cu viteză constantă?
În aplicațiile cu viteză constantă, motorul funcționează de obicei la o viteză similară, luând în considerare puțin sau deloc rampele de accelerare și decelerare. Acest tip de aplicație funcționează de obicei folosind comenzi complete pornite/oprite. Circuitul de comandă constă de obicei dintr-o siguranță de circuit derivat cu un contactor, un demaror industrial pentru suprasarcină și un controler manual al motorului sau un demaror soft. Atât motoarele de curent alternativ, cât și cele de curent continuu sunt potrivite pentru aplicații cu viteză constantă. Motoarele de curent continuu oferă cuplu maxim la viteză zero și au o bază de montare mare. Motoarele de curent alternativ sunt, de asemenea, o alegere bună, deoarece au un factor de putere ridicat și necesită puțină întreținere. În schimb, caracteristicile de performanță ridicate ale unui servomotor sau motor pas cu pas ar fi considerate excesive pentru o aplicație simplă.
2. Aplicație cu viteză variabilă?
Aplicațiile cu viteză variabilă necesită de obicei variații compacte de viteză și viteză, precum și rampe de accelerare și decelerare definite. În aplicațiile practice, reducerea vitezei motoarelor industriale, cum ar fi ventilatoarele și pompele centrifuge, se face de obicei pentru a îmbunătăți eficiența prin adaptarea consumului de energie la sarcină, mai degrabă decât funcționarea la viteză maximă și limitarea sau suprimarea puterii. Acestea sunt foarte importante de luat în considerare pentru aplicațiile de transport, cum ar fi liniile de îmbuteliere. Combinația dintre motoarele de curent alternativ și VFDS este utilizată pe scară largă pentru a crește eficiența și funcționează bine într-o varietate de aplicații cu viteză variabilă. Atât motoarele de curent alternativ, cât și cele de curent continuu, cu acționări adecvate, funcționează bine în aplicațiile cu viteză variabilă. Motoarele de curent continuu și configurațiile de acționare au fost mult timp singura opțiune pentru motoarele cu viteză variabilă, iar componentele lor au fost dezvoltate și dovedite. Chiar și acum, motoarele de curent continuu sunt populare în aplicațiile cu viteză variabilă, cu putere fracțională și utile în aplicațiile cu viteză redusă, deoarece pot furniza cuplu maxim la viteze mici și cuplu constant la diferite viteze ale motoarelor industriale. Cu toate acestea, întreținerea motoarelor de curent continuu este o problemă de luat în considerare, deoarece multe necesită comutație cu perii și uzură din cauza contactului cu piesele în mișcare. Motoarele de curent continuu fără perii elimină această problemă, dar sunt mai scumpe la început, iar gama de motoare industriale disponibile este mai mică. Uzura periilor nu este o problemă în cazul motoarelor de curent alternativ cu inducție, în timp ce acționările cu frecvență variabilă (VFDS) oferă o opțiune utilă pentru aplicații care depășesc 1 CP, cum ar fi ventilatoarele și pomparea, care pot crește eficiența. Alegerea unui tip de acționare pentru a acționa un motor industrial poate adăuga o anumită conștientizare a poziției. Un encoder poate fi adăugat la motor dacă aplicația o necesită, iar un acționare poate fi specificată pentru a utiliza feedback-ul encoderului. Drept urmare, această configurație poate oferi viteze asemănătoare servomotoarelor.
3. Aveți nevoie de control al poziției?
Controlul precis al poziției se realizează prin verificarea constantă a poziției motorului pe măsură ce se mișcă. Aplicații precum poziționarea acționărilor liniare pot utiliza motoare pas cu pas cu sau fără feedback sau servomotoare cu feedback inerent. Motorul pas cu pas se mișcă precis într-o poziție la o viteză moderată și apoi menține acea poziție. Sistemul pas cu pas în buclă deschisă oferă un control puternic al poziției dacă este dimensionat corespunzător. Când nu există feedback, motorul pas cu pas va parcurge numărul exact de pași, cu excepția cazului în care întâlnește o întrerupere a sarcinii dincolo de capacitatea sa. Pe măsură ce viteza și dinamica aplicației cresc, controlul motorului pas cu pas în buclă deschisă poate să nu îndeplinească cerințele sistemului, ceea ce necesită modernizarea la un sistem de motor pas cu pas sau servo cu feedback. Un sistem în buclă închisă oferă profiluri de mișcare precise, de mare viteză și un control precis al poziției. Sistemele servo oferă cupluri mai mari decât motorul pas cu pas la viteze mari și funcționează, de asemenea, mai bine în sarcini dinamice ridicate sau aplicații complexe de mișcare. Pentru o mișcare de înaltă performanță cu depășire redusă a poziției, inerția reflectată a sarcinii ar trebui să se potrivească cât mai mult posibil cu inerția servomotorului. În unele aplicații, o nepotrivire de până la 10:1 este suficientă, dar o potrivire de 1:1 este optimă. Reducerea treptelor de viteză este o modalitate bună de a rezolva problema nepotrivirii inerției, deoarece inerția sarcinii reflectate este redusă cu pătratul raportului de transmisie, dar inerția cutiei de viteze trebuie luată în considerare în calcul.
Data publicării: 16 iunie 2023