Existujú štyri typy zaťažení motorov priemyselnej automatizácie:
1, Nastaviteľný výkon a konštantný krútiaci moment: Medzi aplikácie s variabilným výkonom a konštantným krútiacim momentom patria dopravníky, žeriavy a zubové čerpadlá. V týchto aplikáciách je krútiaci moment konštantný, pretože zaťaženie je konštantné. Požadovaný výkon sa môže líšiť v závislosti od aplikácie, čo robí z motorov AC a DC s konštantnou rýchlosťou dobrú voľbu.
2, Premenlivý krútiaci moment a konštantný výkon: Príkladom aplikácií s premenlivým krútiacim momentom a konštantným výkonom je prevíjanie papiera strojom. Rýchlosť materiálu zostáva rovnaká, čo znamená, že výkon sa nemení. S rastúcim priemerom kotúča sa však mení aj zaťaženie. V malých systémoch je to dobrá aplikácia pre jednosmerné motory alebo servomotory. Rekuperačný výkon je tiež dôležitý a mal by sa zvážiť pri určovaní veľkosti priemyselného motora alebo výbere metódy regulácie energie. Pre väčšie systémy môžu byť výhodné striedavé motory s enkodérmi, riadením v uzavretej slučke a pohonmi s plným kvadrantom.
3, nastaviteľný výkon a krútiaci moment: ventilátory, odstredivé čerpadlá a miešadlá potrebujú variabilný výkon a krútiaci moment. So zvyšujúcou sa rýchlosťou priemyselného motora sa zvyšuje aj výstupné zaťaženie s požadovaným výkonom a krútiacim momentom. Pri týchto typoch zaťaženia sa začína diskusia o účinnosti motora, pričom meniče zaťažujú striedavé motory pomocou pohonov s premenlivou rýchlosťou (VSD).
4, riadenie polohy alebo riadenie krútiaceho momentu: Aplikácie ako lineárne pohony, ktoré vyžadujú presný pohyb do viacerých polôh, vyžadujú presné riadenie polohy alebo krútiaceho momentu a často vyžadujú spätnú väzbu na overenie správnej polohy motora. Servomotory alebo krokové motory sú pre tieto aplikácie najlepšou voľbou, ale jednosmerné motory so spätnou väzbou alebo striedavé motory s meničom a enkodérmi sa bežne používajú v oceľových alebo papierenských výrobných linkách a podobných aplikáciách.
Rôzne typy priemyselných motorov
Hoci sa v priemyselných aplikáciách používa viac ako 36 typov AC/DC motorov, existuje síce veľa typov motorov, ale v priemyselných aplikáciách sa značne prekrývajú a trh sa snaží zjednodušiť výber motorov. To zužuje praktický výber motorov vo väčšine aplikácií. Šesť najbežnejších typov motorov, vhodných pre prevažnú väčšinu aplikácií, sú bezkefkové a kefkové jednosmerné motory, striedavé motory s klietkou nakrátko a s vinutým rotorom, servomotory a krokové motory. Tieto typy motorov sú vhodné pre prevažnú väčšinu aplikácií, zatiaľ čo iné typy sa používajú iba pre špeciálne aplikácie.
Tri hlavné typy aplikácií priemyselných motorov
Tri hlavné aplikácie priemyselných motorov sú riadenie konštantných otáčok, riadenie premenlivých otáčok a riadenie polohy (alebo krútiaceho momentu). Rôzne situácie priemyselnej automatizácie si vyžadujú rôzne aplikácie a problémy, ako aj vlastné súbory problémov. Napríklad, ak je maximálna rýchlosť nižšia ako referenčná rýchlosť motora, je potrebná prevodovka. To tiež umožňuje menšiemu motoru bežať pri efektívnejšej rýchlosti. Hoci online existuje množstvo informácií o tom, ako určiť veľkosť motora, existuje mnoho faktorov, ktoré musia používatelia zvážiť, pretože je potrebné zvážiť mnoho detailov. Výpočet zotrvačnosti záťaže, krútiaceho momentu a rýchlosti vyžaduje, aby používateľ pochopil parametre, ako je celková hmotnosť a veľkosť (polomer) záťaže, ako aj trenie, straty v prevodovke a pracovný cyklus stroja. Musia sa zvážiť aj zmeny zaťaženia, rýchlosť zrýchlenia alebo spomalenia a pracovný cyklus aplikácie, inak sa priemyselné motory môžu prehriať. Indukčné motory na striedavý prúd sú obľúbenou voľbou pre priemyselné aplikácie rotačného pohybu. Po výbere typu a veľkosti motora musia používatelia zvážiť aj faktory prostredia a typy krytov motora, ako sú aplikácie s otvoreným rámom a krytom z nehrdzavejúcej ocele.
Ako vybrať priemyselný motor
Tri hlavné problémy výberu priemyselného motora
1. Aplikácie s konštantnou rýchlosťou?
V aplikáciách s konštantnou rýchlosťou motor zvyčajne beží podobnou rýchlosťou s malým alebo žiadnym zohľadnením zrýchľovacích a spomaľovacích rámp. Tento typ aplikácie zvyčajne beží s použitím plnohodnotných ovládacích prvkov zapnutia/vypnutia. Riadiaci obvod zvyčajne pozostáva z poistky odbočného obvodu so stýkačom, priemyselného spúšťača motora proti preťaženiu a manuálneho regulátora motora alebo softštartéra. Pre aplikácie s konštantnou rýchlosťou sú vhodné striedavé aj jednosmerné motory. Jednosmerné motory ponúkajú plný krútiaci moment pri nulovej rýchlosti a majú veľkú montážnu základňu. Striedavé motory sú tiež dobrou voľbou, pretože majú vysoký účinník a vyžadujú si malú údržbu. Naproti tomu by sa vysoké výkonové charakteristiky servomotora alebo krokového motora považovali za nadmerné pre jednoduchú aplikáciu.
2. Aplikácia s premenlivou rýchlosťou?
Aplikácie s premenlivou rýchlosťou zvyčajne vyžadujú kompaktné otáčky a zmeny otáčok, ako aj definované rampy zrýchlenia a spomalenia. V praktických aplikáciách sa znižovanie otáčok priemyselných motorov, ako sú ventilátory a odstredivé čerpadlá, zvyčajne vykonáva s cieľom zlepšiť účinnosť prispôsobením spotreby energie záťaži, namiesto toho, aby sa motory spúšťali na plné otáčky a škrtili alebo potláčali výkon. Toto je veľmi dôležité zvážiť pri dopravných aplikáciách, ako sú napríklad linky na plnenie fliaš. Kombinácia striedavých motorov a frekvenčných meničov sa široko používa na zvýšenie účinnosti a funguje dobre v rôznych aplikáciách s premenlivou rýchlosťou. Striedavé aj jednosmerné motory s vhodnými pohonmi fungujú dobre v aplikáciách s premenlivou rýchlosťou. Jednosmerné motory a konfigurácie pohonov boli dlho jedinou voľbou pre motory s premenlivou rýchlosťou a ich komponenty boli vyvinuté a overené. Aj teraz sú jednosmerné motory obľúbené v aplikáciách s premenlivou rýchlosťou, zlomkovým výkonom a užitočné v aplikáciách s nízkou rýchlosťou, pretože dokážu poskytnúť plný krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach a konštantný krútiaci moment pri rôznych priemyselných rýchlostiach motora. Údržba jednosmerných motorov je však problémom, ktorý treba zvážiť, pretože mnohé vyžadujú komutáciu s kefami a opotrebúvajú sa v dôsledku kontaktu s pohyblivými časťami. Bezkartáčové jednosmerné motory tento problém eliminujú, ale sú spočiatku drahšie a sortiment dostupných priemyselných motorov je menší. Opotrebovanie kefiek nie je problémom pri striedavých asynchrónnych motoroch, zatiaľ čo meniče frekvencie (VFDS) poskytujú užitočnú možnosť pre aplikácie s výkonom presahujúcim 1 HP, ako sú ventilátory a čerpadlá, čo môže zvýšiť účinnosť. Výber typu pohonu na prevádzku priemyselného motora môže pridať určité povedomie o polohe. K motoru je možné pridať enkodér, ak to aplikácia vyžaduje, a pohon je možné špecifikovať tak, aby používal spätnú väzbu z enkodéra. Vďaka tomu môže toto nastavenie poskytovať rýchlosti podobné servomechanizmom.
3. Potrebujete kontrolu polohy?
Presná regulácia polohy sa dosahuje neustálym overovaním polohy motora počas jeho pohybu. Aplikácie, ako sú polohovacie lineárne pohony, môžu používať krokové motory so spätnou väzbou alebo bez nej, alebo servomotory s inherentnou spätnou väzbou. Krokový motor sa presunie presne do polohy strednou rýchlosťou a potom túto polohu udrží. Systém krokových motorov s otvorenou slučkou poskytuje výkonnú reguláciu polohy, ak je správne dimenzovaný. Ak nie je k dispozícii spätná väzba, krokový motor sa presunie o presný počet krokov, pokiaľ nestretne prerušenie záťaže nad rámec svojej kapacity. S rastúcou rýchlosťou a dynamikou aplikácie nemusí riadenie krokových motorov s otvorenou slučkou spĺňať požiadavky systému, čo si vyžaduje prechod na krokový alebo servomotorový systém so spätnou väzbou. Systém s uzavretou slučkou poskytuje presné, vysokorýchlostné profily pohybu a presnú reguláciu polohy. Servosystémy poskytujú vyššie krútiace momenty ako krokové motory pri vysokých rýchlostiach a tiež fungujú lepšie pri vysokom dynamickom zaťažení alebo v zložitých pohybových aplikáciách. Pre vysokovýkonný pohyb s nízkym prekročením polohy by sa odrazená zotrvačnosť záťaže mala čo najviac zhodovať so zotrvačnosťou servomotora. V niektorých aplikáciách postačuje nesúlad až do 10:1, ale optimálna je zhoda 1:1. Redukcia prevodového stupňa je dobrý spôsob riešenia problému nesúladu zotrvačnosti, pretože zotrvačnosť odrazeného zaťaženia sa znižuje o druhú mocninu prevodového pomeru, ale pri výpočte sa musí zohľadniť zotrvačnosť prevodovky.
Čas uverejnenia: 16. júna 2023