Jak wybrać silnik automatyki przemysłowej?

Istnieją cztery typy obciążeń silników automatyki przemysłowej:

1, Regulowana moc i stały moment obrotowy: Zastosowania o zmiennej mocy i stałym momencie obrotowym obejmują przenośniki, dźwigi i pompy zębate. W tych zastosowaniach moment obrotowy jest stały, ponieważ obciążenie jest stałe. Wymagana moc może się różnić w zależności od zastosowania, dlatego dobrym wyborem są silniki prądu przemiennego i stałego o stałej prędkości.

2, Zmienny moment obrotowy i stała moc: Przykładem zastosowań ze zmiennym momentem obrotowym i stałą mocą jest papier do przewijania maszynowego. Prędkość materiału pozostaje taka sama, co oznacza, że ​​moc nie ulega zmianie. Jednakże wraz ze wzrostem średnicy rolki zmienia się obciążenie. W małych systemach jest to dobre zastosowanie w przypadku silników prądu stałego lub serwomotorów. Moc regeneracyjna również stanowi problem i należy ją wziąć pod uwagę przy określaniu wielkości silnika przemysłowego lub wyborze metody kontroli energii. Silniki prądu przemiennego z enkoderami, sterowanie w pętli zamkniętej i napędy pełnokwadrantowe mogą być przydatne w większych systemach.

3, regulowana moc i moment obrotowy: wentylatory, pompy odśrodkowe i mieszadła wymagają zmiennej mocy i momentu obrotowego. Wraz ze wzrostem prędkości silnika przemysłowego wzrasta również moc wyjściowa obciążenia wraz z wymaganą mocą i momentem obrotowym. Od tego typu obciążeń rozpoczyna się dyskusja na temat wydajności silnika, w przypadku której falowniki ładują silniki prądu przemiennego za pomocą napędów o zmiennej prędkości (VSD).

4, kontrola położenia lub kontrola momentu obrotowego: Zastosowania takie jak napędy liniowe, które wymagają precyzyjnego ruchu do wielu pozycji, wymagają dokładnej kontroli położenia lub momentu i często wymagają sprzężenia zwrotnego w celu sprawdzenia prawidłowego położenia silnika. Do tych zastosowań najlepszym wyborem są serwosilniki lub silniki krokowe, ale silniki prądu stałego ze sprzężeniem zwrotnym lub silniki prądu przemiennego obciążone falownikiem z enkoderami są powszechnie stosowane na liniach do produkcji stali lub papieru i podobnych zastosowaniach.

Różne typy silników przemysłowych

Chociaż istnieje ponad 36 typów silników AC/DC stosowanych w zastosowaniach przemysłowych. Chociaż istnieje wiele typów silników, zastosowania przemysłowe w dużym stopniu się pokrywają, a rynek naciska na uproszczenie wyboru silników. Zawęża to praktyczny wybór silników w większości zastosowań. Sześć najpopularniejszych typów silników, odpowiednich do zdecydowanej większości zastosowań, to bezszczotkowe i szczotkowane silniki prądu stałego, silniki klatkowe prądu przemiennego i silniki z wirnikiem uzwojenia, serwo i silniki krokowe. Te typy silników nadają się do zdecydowanej większości zastosowań, podczas gdy inne typy są używane tylko do zastosowań specjalnych.

Trzy główne typy zastosowań silników przemysłowych

Trzy główne zastosowania silników przemysłowych to stała prędkość, zmienna prędkość i sterowanie położeniem (lub momentem obrotowym). Różne sytuacje w automatyce przemysłowej wymagają różnych zastosowań i problemów, a także własnych zestawów problemów. Na przykład, jeśli maksymalna prędkość jest mniejsza niż prędkość odniesienia silnika, wymagana jest skrzynia biegów. Dzięki temu mniejszy silnik może pracować z bardziej efektywną prędkością. Chociaż w Internecie można znaleźć mnóstwo informacji na temat określania wielkości silnika, istnieje wiele czynników, które użytkownicy muszą wziąć pod uwagę, ponieważ istnieje wiele szczegółów do rozważenia. Obliczanie bezwładności obciążenia, momentu obrotowego i prędkości wymaga od użytkownika zrozumienia takich parametrów, jak całkowita masa i rozmiar (promień) ładunku, a także tarcie, straty w skrzyni biegów i cykl maszyny. Należy również wziąć pod uwagę zmiany obciążenia, prędkość przyspieszania lub zwalniania oraz cykl pracy aplikacji, w przeciwnym razie silniki przemysłowe mogą się przegrzać. Silniki indukcyjne prądu przemiennego są popularnym wyborem w przemysłowych zastosowaniach związanych z ruchem obrotowym. Po wybraniu typu i rozmiaru silnika użytkownicy muszą również wziąć pod uwagę czynniki środowiskowe i typy obudów silników, takie jak zastosowania do mycia obudowy z otwartą ramą i obudowy ze stali nierdzewnej.

Jak wybrać silnik przemysłowy

Trzy główne problemy doboru silników przemysłowych

1. Aplikacje o stałej prędkości?

W zastosowaniach ze stałą prędkością silnik zwykle pracuje z podobną prędkością, nie uwzględniając ramp przyspieszania i zwalniania lub nie uwzględniając ich wcale. Tego typu aplikacje zazwyczaj działają przy użyciu pełnoliniowych elementów sterujących włączaniem/wyłączaniem. Obwód sterujący składa się zwykle z bezpiecznika obwodu odgałęzionego ze stycznikiem, przeciążeniowego rozrusznika silnika przemysłowego oraz ręcznego sterownika silnika lub softstartera. Zarówno silniki prądu przemiennego, jak i stałego nadają się do zastosowań ze stałą prędkością. Silniki prądu stałego oferują pełny moment obrotowy przy zerowej prędkości i mają dużą podstawę montażową. Silniki prądu przemiennego są również dobrym wyborem, ponieważ mają wysoki współczynnik mocy i wymagają niewielkiej konserwacji. Natomiast wysoka wydajność serwomechanizmu lub silnika krokowego byłaby uważana za nadmierną w przypadku prostego zastosowania.

2. Aplikacja o zmiennej prędkości?

Zastosowania o zmiennej prędkości zazwyczaj wymagają niewielkich zmian prędkości i prędkości, a także zdefiniowanych ramp przyspieszania i zwalniania. W praktycznych zastosowaniach zmniejszenie prędkości silników przemysłowych, takich jak wentylatory i pompy odśrodkowe, zwykle ma na celu poprawę wydajności poprzez dopasowanie zużycia energii do obciążenia, a nie pracę z pełną prędkością i dławienie lub tłumienie mocy wyjściowej. Należy je wziąć pod uwagę w przypadku zastosowań transportowych, takich jak linie rozlewnicze. Kombinacja silników prądu przemiennego i przetwornic częstotliwości jest szeroko stosowana w celu zwiększenia wydajności i dobrze sprawdza się w różnych zastosowaniach o zmiennej prędkości. Zarówno silniki prądu przemiennego, jak i stałego z odpowiednimi napędami dobrze sprawdzają się w zastosowaniach o zmiennej prędkości. Silniki prądu stałego i konfiguracje napędów od dawna są jedynym wyborem dla silników o zmiennej prędkości, a ich komponenty zostały opracowane i sprawdzone. Nawet obecnie silniki prądu stałego są popularne w zastosowaniach ze zmienną prędkością i ułamkową mocą oraz przydatne w zastosowaniach przy niskich prędkościach, ponieważ mogą zapewnić pełny moment obrotowy przy niskich prędkościach i stały moment obrotowy przy różnych prędkościach silników przemysłowych. Jednak konserwacja silników prądu stałego jest kwestią do rozważenia, ponieważ wiele z nich wymaga komutacji za pomocą szczotek i zużywa się w wyniku kontaktu z ruchomymi częściami. Bezszczotkowe silniki prądu stałego eliminują ten problem, ale są droższe z przodu, a gama dostępnych silników przemysłowych jest mniejsza. Zużycie szczotek nie stanowi problemu w przypadku silników indukcyjnych prądu przemiennego, natomiast przemienniki częstotliwości (VFDS) stanowią użyteczną opcję w zastosowaniach przekraczających 1 KM, takich jak wentylatory i pompowanie, które mogą zwiększyć wydajność. Wybór typu napędu do uruchomienia silnika przemysłowego może zwiększyć świadomość pozycji. Jeśli aplikacja tego wymaga, do silnika można dodać enkoder, a napęd można skonfigurować tak, aby korzystał ze sprzężenia zwrotnego enkodera. W rezultacie taka konfiguracja może zapewnić prędkości podobne do serwomechanizmów.

3. Czy potrzebujesz kontroli pozycji?

Ścisłą kontrolę położenia osiąga się poprzez ciągłą weryfikację położenia silnika podczas jego ruchu. Zastosowania takie jak pozycjonujące napędy liniowe mogą wykorzystywać silniki krokowe ze sprzężeniem zwrotnym lub bez niego, a także serwomotory z naturalnym sprzężeniem zwrotnym. Stepper przesuwa się precyzyjnie do pozycji z umiarkowaną prędkością, a następnie utrzymuje tę pozycję. System krokowy z otwartą pętlą zapewnia potężną kontrolę pozycji, jeśli jest odpowiednio dobrany. W przypadku braku sprzężenia zwrotnego stepper wykona dokładną liczbę kroków, chyba że napotka przerwę w obciążeniu przekraczającą jego możliwości. Wraz ze wzrostem prędkości i dynamiki aplikacji sterowanie krokowe w otwartej pętli może nie spełniać wymagań systemu, co wymaga modernizacji do układu silnika krokowego lub serwomotoru ze sprzężeniem zwrotnym. System zamkniętej pętli zapewnia precyzyjne, szybkie profile ruchu i precyzyjną kontrolę pozycji. Systemy serwo zapewniają wyższy moment obrotowy niż steppery przy dużych prędkościach, a także działają lepiej przy dużych obciążeniach dynamicznych lub złożonych zastosowaniach ruchowych. W przypadku ruchu o wysokiej wydajności z niskim przekroczeniem położenia odbita bezwładność obciążenia powinna w jak największym stopniu odpowiadać bezwładności serwomotoru. W niektórych zastosowaniach wystarczające jest niedopasowanie do 10:1, ale optymalne jest dopasowanie 1:1. Redukcja biegów jest dobrym sposobem na rozwiązanie problemu niedopasowania bezwładności, ponieważ bezwładność odbitego obciążenia zmniejsza się o kwadrat przełożenia przekładni, ale w obliczeniach należy uwzględnić bezwładność skrzyni biegów.