Як вибрати двигун промислової автоматизації?

Існує чотири типи навантажень двигунів промислової автоматизації:

1, Регульована потужність і постійний крутний момент: додатки зі змінною потужністю і постійним крутним моментом включають конвеєри, крани та зубчасті насоси.У цих застосуваннях крутний момент постійний, оскільки навантаження постійне.Необхідна потужність може відрізнятися залежно від застосування, що робить двигуни змінного та постійного струму з постійною швидкістю хорошим вибором.

2. Змінний крутний момент і постійна потужність: Прикладом застосування змінного крутного моменту і постійної потужності є машинне перемотування паперу.Швидкість матеріалу залишається незмінною, що означає, що потужність не змінюється.Однак зі збільшенням діаметра рулону навантаження змінюється.У невеликих системах це добре застосування для двигунів постійного струму або серводвигунів.Регенеративна потужність також викликає занепокоєння, і її слід враховувати при визначенні розміру промислового двигуна або виборі методу керування енергією.Двигуни змінного струму з кодерами, замкнутим контуром керування та повноквадрантними приводами можуть бути корисними для великих систем.

3, регульована потужність і крутний момент: вентилятори, відцентрові насоси та мішалки потребують змінної потужності та крутного моменту.Зі збільшенням швидкості промислового двигуна потужність навантаження також збільшується разом із необхідною потужністю та крутним моментом.Саме з цих типів навантажень починається обговорення ефективності двигуна, коли інвертори навантажують двигуни змінного струму за допомогою приводів із змінною швидкістю (VSD).

4, керування положенням або крутним моментом: такі додатки, як лінійні приводи, які вимагають точного переміщення в декілька положень, вимагають жорсткого контролю положення або крутного моменту та часто потребують зворотного зв’язку для перевірки правильного положення двигуна.Сервоприводи або крокові двигуни є найкращим вибором для цих застосувань, але двигуни постійного струму зі зворотним зв’язком або інверторно навантажені двигуни змінного струму з кодерами зазвичай використовуються на лініях виробництва сталі або паперу та подібних додатках.

Різні типи промислових двигунів

Хоча існує понад 36 типів двигунів змінного/постійного струму, які використовуються в промислових цілях.Незважаючи на те, що існує багато типів двигунів, у промисловому застосуванні вони багато збігаються, і ринок підштовхнув до спрощення вибору двигунів.Це звужує практичний вибір двигунів у більшості застосувань.Шість найпоширеніших типів двигунів, які підходять для переважної більшості застосувань, це безщіточні та щіткові двигуни постійного струму, двигуни змінного струму з короткозамкненим ротором та з обертовим ротором, серводвигуни та крокові двигуни.Ці типи двигунів підходять для переважної більшості застосувань, тоді як інші типи використовуються лише для спеціальних застосувань.

Три основні типи застосування промислових двигунів

Три основні сфери застосування промислових двигунів: постійна швидкість, змінна швидкість і керування положенням (або крутним моментом).Різні ситуації промислової автоматизації вимагають різних програм і проблем, а також власних наборів проблем.Наприклад, якщо максимальна швидкість менша за опорну швидкість двигуна, потрібна коробка передач.Це також дозволяє меншому двигуну працювати з більш ефективною швидкістю.Хоча в Інтернеті є велика кількість інформації про те, як визначити розмір двигуна, є багато факторів, які користувачі повинні враховувати, оскільки є багато деталей, які слід враховувати.Розрахунок інерції навантаження, крутного моменту та швидкості вимагає від користувача розуміння таких параметрів, як загальна маса та розмір (радіус) навантаження, а також тертя, втрати коробки передач і машинний цикл.Зміни в навантаженні, швидкості прискорення або уповільнення та робочому циклі застосування також повинні враховуватися, інакше промислові двигуни можуть перегріватися.Індукційні двигуни змінного струму є популярним вибором для промислових застосувань обертового руху.Після вибору типу та розміру двигуна користувачі також повинні враховувати фактори навколишнього середовища та типи корпусів двигунів, наприклад, відкриту раму та застосування для миття корпусу з нержавіючої сталі.

Як вибрати промисловий двигун

Три основні проблеми вибору промислового двигуна

1. Програми з постійною швидкістю?

У додатках із постійною швидкістю двигун зазвичай працює на однаковій швидкості з незначним урахуванням або взагалі без урахування змін прискорення та уповільнення.Цей тип програми зазвичай працює з використанням повнорядкових елементів керування ввімкненням/вимкненням.Схема керування зазвичай складається з запобіжника відгалуження з контактором, промислового пускача двигуна від перевантаження та ручного контролера двигуна або пристрою плавного пуску.Двигуни як змінного, так і постійного струму підходять для застосування з постійною швидкістю.Двигуни постійного струму забезпечують повний крутний момент на нульовій швидкості та мають велику монтажну основу.Двигуни змінного струму також є хорошим вибором, оскільки вони мають високий коефіцієнт потужності та не потребують технічного обслуговування.Навпаки, високі характеристики серво або крокового двигуна будуть вважатися надмірними для простого застосування.

2. Додаток із змінною швидкістю?

Додатки зі змінною швидкістю зазвичай вимагають компактної швидкості та варіацій швидкості, а також визначених рамок прискорення та уповільнення.У практичних застосуваннях зниження швидкості промислових двигунів, таких як вентилятори та відцентрові насоси, зазвичай робиться для підвищення ефективності шляхом узгодження споживаної потужності з навантаженням, а не для роботи на повній швидкості та дроселювання або пригнічення вихідної потужності.Це дуже важливо враховувати для конвеєрних додатків, таких як лінії розливу.Комбінація двигунів змінного струму та VFDS широко використовується для підвищення ефективності та добре працює в різноманітних додатках із змінною швидкістю.Двигуни змінного та постійного струму з відповідними приводами добре працюють у системах зі змінною швидкістю.Двигуни постійного струму та конфігурації приводів протягом тривалого часу були єдиним вибором для двигунів із змінною швидкістю, а їхні компоненти були розроблені та перевірені.Навіть зараз двигуни постійного струму популярні в додатках із змінною швидкістю, частковою потужністю та корисні при низьких швидкостях, оскільки вони можуть забезпечити повний крутний момент на низьких швидкостях і постійний крутний момент на різних промислових швидкостях двигуна.Однак технічне обслуговування двигунів постійного струму є питанням, яке слід враховувати, оскільки багато з них вимагають комутації за допомогою щіток і зношуються через контакт з рухомими частинами.Безщіточні двигуни постійного струму усувають цю проблему, але вони дорожчі, а діапазон доступних промислових двигунів менший.Зношення щіток не є проблемою для асинхронних двигунів змінного струму, тоді як приводи змінної частоти (VFDS) забезпечують корисну опцію для застосувань із потужністю понад 1 к.с., таких як вентилятори та насоси, що може підвищити ефективність.Вибір типу приводу для роботи промислового двигуна може додати деяку інформацію про положення.До двигуна можна додати кодер, якщо цього вимагає програма, і привід можна вказати для використання зворотного зв’язку кодера.Як результат, це налаштування може забезпечити швидкість, подібну до сервоприводу.

3. Вам потрібен контроль позиції?

Точний контроль положення досягається шляхом постійної перевірки положення двигуна під час його руху.У таких програмах, як позиціонування лінійних приводів, можуть використовуватися крокові двигуни зі зворотним зв’язком або без нього або серводвигуни з власним зворотним зв’язком.Степпер рухається точно в певне положення з помірною швидкістю, а потім утримує це положення.Крокова система з відкритим контуром забезпечує потужний контроль позиції за правильного розміру.Якщо зворотного зв’язку немає, степпер зробить точну кількість кроків, якщо тільки він не зіткнеться з перериванням навантаження, що перевищує його здатність.У міру збільшення швидкості та динаміки програми крокове керування з відкритим контуром може не відповідати вимогам системи, що потребує модернізації до системи крокового або серводвигуна зі зворотним зв’язком.Система замкнутого циклу забезпечує точні високошвидкісні профілі руху та точне керування положенням.Сервосистеми забезпечують більший крутний момент, ніж крокові, на високих швидкостях, а також краще працюють при високих динамічних навантаженнях або складних рухах.Для високопродуктивного руху з низьким перевищенням позиції інерція відображеного навантаження повинна якомога більше відповідати інерції серводвигуна.У деяких програмах достатньо невідповідності до 10:1, але оптимальною є відповідність 1:1.Зменшення передачі є хорошим способом вирішення проблеми невідповідності інерції, тому що інерція відбитого навантаження зменшується на квадрат передавального числа, але інерцію коробки передач потрібно враховувати при розрахунку.