Hvordan velge en motor for industriell automatisering?

Det finnes fire typer motorbelastninger for industriell automatisering:

1, Justerbar hestekraft og konstant dreiemoment: Variabel hestekraft og konstant dreiemoment brukes i transportbånd, kraner og girpumper. I disse bruksområdene er dreiemomentet konstant fordi lasten er konstant. Den nødvendige hestekraften kan variere avhengig av bruksområde, noe som gjør konstanthastighets AC- og DC-motorer til et godt valg.

2, Variabelt dreiemoment og konstant hestekraft: Et eksempel på bruksområder med variabelt dreiemoment og konstant hestekraft er maskinell omspoling av papir. Materialets hastighet forblir den samme, noe som betyr at hestekraften ikke endres. Men når diameteren på rullen øker, endres belastningen. I små systemer er dette en god bruksområder for likestrømsmotorer eller servomotorer. Regenerativ kraft er også en bekymring og bør vurderes når man bestemmer størrelsen på en industrimotor eller velger en energikontrollmetode. Vekselstrømsmotorer med kodere, lukket sløyfekontroll og fullkvadrantdrev kan være til fordel for større systemer.

3, justerbar hestekrefter og dreiemoment: vifter, sentrifugalpumper og omrørere trenger variabel hestekrefter og dreiemoment. Etter hvert som hastigheten til en industrimotor øker, øker også belastningseffekten med nødvendig hestekrefter og dreiemoment. Det er ved denne typen belastninger som diskusjonen om motoreffektivitet begynner, med omformere som belaster vekselstrømsmotorer ved hjelp av frekvensomformere (VSD-er).

4, posisjonskontroll eller momentkontroll: Bruksområder som lineære drivverk, som krever presis bevegelse til flere posisjoner, krever stram posisjons- eller momentkontroll, og krever ofte tilbakemelding for å bekrefte riktig motorposisjon. Servo- eller steppermotorer er det beste valget for disse bruksområdene, men likestrømsmotorer med tilbakemelding eller inverterbelastede vekselstrømsmotorer med kodere brukes ofte i stål- eller papirproduksjonslinjer og lignende bruksområder.

Ulike typer industrimotorer

Selv om det finnes mer enn 36 typer AC/DC-motorer som brukes i industrielle applikasjoner, er det mye overlapping i industrielle applikasjoner, og markedet har presset på for å forenkle utvalget av motorer. Dette begrenser det praktiske utvalget av motorer i de fleste applikasjoner. De seks vanligste motortypene, som er egnet for de aller fleste applikasjoner, er børsteløse og børstede DC-motorer, AC-ekornburmotorer og viklingsrotormotorer, servo- og steppermotorer. Disse motortypene er egnet for de aller fleste applikasjoner, mens andre typer kun brukes til spesielle applikasjoner.

Tre hovedtyper av industrielle motorapplikasjoner

De tre hovedbruksområdene for industrimotorer er konstant hastighet, variabel hastighet og posisjons- (eller moment-) kontroll. Ulike industrielle automatiseringssituasjoner krever forskjellige applikasjoner og problemer, samt sine egne problemsett. Hvis for eksempel maksimalhastigheten er mindre enn motorens referansehastighet, kreves det en girkasse. Dette gjør det også mulig for en mindre motor å kjøre med en mer effektiv hastighet. Selv om det finnes mye informasjon på nettet om hvordan man bestemmer størrelsen på en motor, er det mange faktorer brukerne må vurdere fordi det er mange detaljer å vurdere. Beregning av lastens treghet, dreiemoment og hastighet krever at brukeren forstår parametere som total masse og størrelse (radius) på lasten, samt friksjon, girkassetap og maskinsyklus. Endringer i last, akselerasjons- eller retardasjonshastighet og driftssyklus for applikasjonen må også vurderes, ellers kan industrimotorer overopphetes. AC-induksjonsmotorer er et populært valg for industrielle rotasjonsbevegelsesapplikasjoner. Etter valg av motortype og størrelse må brukerne også vurdere miljøfaktorer og motorhustyper, for eksempel åpen ramme og vask av hus i rustfritt stål.

Hvordan velge en industrimotor

Tre hovedproblemer ved valg av industriell motor

1. Apper med konstant hastighet?

I applikasjoner med konstant hastighet kjører motoren vanligvis med en lignende hastighet med liten eller ingen hensyn til akselerasjons- og retardasjonsramper. Denne typen applikasjon kjører vanligvis med fulllinjede av/på-kontroller. Kontrollkretsen består vanligvis av en forgreningssikring med en kontaktor, en overbelastningsmotorstarter for industrielle motorer og en manuell motorkontroller eller mykstarter. Både AC- og DC-motorer er egnet for applikasjoner med konstant hastighet. DC-motorer tilbyr fullt dreiemoment ved null hastighet og har en stor monteringsbase. AC-motorer er også et godt valg fordi de har en høy effektfaktor og krever lite vedlikehold. I motsetning til dette vil de høye ytelsesegenskapene til en servo- eller steppermotor bli ansett som overdrevne for en enkel applikasjon.

2. App med variabel hastighet?

Variabel hastighet krever vanligvis kompakte hastighets- og hastighetsvariasjoner, samt definerte akselerasjons- og retardasjonsramper. I praktiske applikasjoner gjøres det vanligvis å redusere hastigheten på industrimotorer, som vifter og sentrifugalpumper, for å forbedre effektiviteten ved å matche strømforbruket til lasten, i stedet for å kjøre på full hastighet og strupe eller undertrykke effekten. Disse er svært viktige å vurdere for transportapplikasjoner som tappelinjer. Kombinasjonen av AC-motorer og VFDS er mye brukt for å øke effektiviteten og fungerer bra i en rekke applikasjoner med variabel hastighet. Både AC- og DC-motorer med passende drivenheter fungerer bra i applikasjoner med variabel hastighet. DC-motorer og drivkonfigurasjoner har lenge vært det eneste valget for motorer med variabel hastighet, og komponentene deres har blitt utviklet og bevist. Selv nå er DC-motorer populære i applikasjoner med variabel hastighet og brøkdeler av hestekrefter, og nyttige i applikasjoner med lav hastighet fordi de kan gi fullt dreiemoment ved lave hastigheter og konstant dreiemoment ved forskjellige industrielle motorhastigheter. Vedlikehold av DC-motorer er imidlertid et problem å vurdere, ettersom mange krever kommutering med børster og slites ut på grunn av kontakt med bevegelige deler. Børsteløse likestrømsmotorer eliminerer dette problemet, men de er dyrere i utgangspunktet, og utvalget av tilgjengelige industrimotorer er mindre. Børsteslitasje er ikke et problem med AC-induksjonsmotorer, mens frekvensomformere (VFDS) gir et nyttig alternativ for applikasjoner som overstiger 1 HK, for eksempel vifter og pumping, noe som kan øke effektiviteten. Å velge en drivtype for å kjøre en industrimotor kan gi litt posisjonsbevissthet. En giver kan legges til motoren hvis applikasjonen krever det, og en drivenhet kan spesifiseres for å bruke givertilbakemelding. Som et resultat kan dette oppsettet gi servolignende hastigheter.

3. Trenger du posisjonskontroll?

Tett posisjonskontroll oppnås ved å konstant verifisere motorens posisjon mens den beveger seg. Bruksområder som posisjonering av lineære drivenheter kan bruke steppermotorer med eller uten tilbakemelding eller servomotorer med innebygd tilbakemelding. Stepperen beveger seg presist til en posisjon med moderat hastighet og holder deretter den posisjonen. Åpen sløyfe-steppersystem gir kraftig posisjonskontroll hvis det er riktig dimensjonert. Når det ikke er tilbakemelding, vil stepperen bevege seg nøyaktig det samme antallet trinn med mindre den støter på et lastavbrudd utover kapasiteten. Etter hvert som hastigheten og dynamikken i applikasjonen øker, kan det hende at åpen sløyfe-stepperkontrollen ikke oppfyller systemets krav, noe som krever oppgradering til et stepper- eller servomotorsystem med tilbakemelding. Et lukket sløyfesystem gir presise bevegelsesprofiler med høy hastighet og presis posisjonskontroll. Servosystemer gir høyere dreiemomenter enn steppere ved høye hastigheter og fungerer også bedre i høye dynamiske belastninger eller komplekse bevegelsesapplikasjoner. For høy ytelsesbevegelse med lav posisjonsoversving, bør den reflekterte lasttregheten samsvare med servomotortregheten så mye som mulig. I noen applikasjoner er en avvik på opptil 10:1 tilstrekkelig, men en 1:1-tilpasning er optimal. Girreduksjon er en god måte å løse problemet med treghetsavvik på, fordi tregheten til den reflekterte lasten reduseres med kvadratet av girforholdet, men tregheten til girkassen må tas med i beregningen.