Existují čtyři typy zátěží motorů průmyslové automatizace:
1, Nastavitelný výkon a konstantní točivý moment: Mezi aplikace s proměnným výkonem a konstantním točivým momentem patří dopravníky, jeřáby a zubová čerpadla. V těchto aplikacích je točivý moment konstantní, protože zatížení je konstantní. Požadovaný výkon se může lišit v závislosti na aplikaci, což činí střídavé a stejnosměrné motory s konstantní rychlostí dobrou volbou.
2, Proměnný točivý moment a konstantní výkon: Příkladem aplikací s proměnným točivým momentem a konstantním výkonem je převíjení papíru ve stroji. Rychlost materiálu zůstává stejná, což znamená, že výkon se nemění. S rostoucím průměrem role se však mění i zatížení. V malých systémech je to vhodná aplikace pro stejnosměrné motory nebo servomotory. Rekuperační výkon je také důležitý a měl by být zohledněn při určování velikosti průmyslového motoru nebo výběru metody regulace energie. Střídavé motory s enkodéry, řízením v uzavřené smyčce a pohony s plným kvadrantem mohou být výhodné pro větší systémy.
3, nastavitelný výkon a točivý moment: ventilátory, odstředivá čerpadla a míchadla potřebují proměnný výkon a točivý moment. S rostoucími otáčkami průmyslového motoru se zvyšuje i výstupní zátěž s požadovaným výkonem a točivým momentem. U těchto typů zátěží začíná diskuse o účinnosti motoru, kdy střídače zatěžují střídavé motory pomocí pohonů s proměnnými otáčkami (VSD).
4, řízení polohy nebo řízení momentu: Aplikace jako lineární pohony, které vyžadují přesný pohyb do více poloh, vyžadují přesné řízení polohy nebo momentu a často vyžadují zpětnou vazbu pro ověření správné polohy motoru. Servomotory nebo krokové motory jsou pro tyto aplikace nejlepší volbou, ale stejnosměrné motory se zpětnou vazbou nebo střídavé motory s invertorem a enkodéry se běžně používají v ocelářských nebo papírenských výrobních linkách a podobných aplikacích.
Různé typy průmyslových motorů
Přestože se v průmyslových aplikacích používá více než 36 typů střídavých/stejnosměrných motorů, existuje mnoho typů motorů, v průmyslových aplikacích se značně překrývají a trh se snaží zjednodušit výběr motorů. To zužuje praktický výběr motorů ve většině aplikací. Šest nejběžnějších typů motorů, vhodných pro drtivou většinu aplikací, jsou bezkartáčové a kartáčové stejnosměrné motory, střídavé motory s kotvou nakrátko a s vinutým rotorem, servomotory a krokové motory. Tyto typy motorů jsou vhodné pro drtivou většinu aplikací, zatímco jiné typy se používají pouze pro speciální aplikace.
Tři hlavní typy aplikací průmyslových motorů
Tři hlavní aplikace průmyslových motorů jsou regulace konstantních otáček, regulace proměnných otáček a regulace polohy (nebo momentu). Různé situace v průmyslové automatizaci vyžadují různé aplikace a problémy, stejně jako své vlastní sady problémů. Například pokud je maximální rychlost menší než referenční rychlost motoru, je nutná převodovka. To také umožňuje menšímu motoru běžet efektivnější rychlostí. I když online existuje spousta informací o tom, jak určit velikost motoru, existuje mnoho faktorů, které musí uživatelé zvážit, protože je třeba zvážit mnoho detailů. Výpočet setrvačnosti zátěže, točivého momentu a rychlosti vyžaduje, aby uživatel pochopil parametry, jako je celková hmotnost a velikost (poloměr) zátěže, stejně jako tření, ztráty v převodovce a pracovní cyklus stroje. Je třeba také zvážit změny zatížení, rychlost zrychlení nebo zpomalení a pracovní cyklus aplikace, jinak se průmyslové motory mohou přehřát. Indukční motory na střídavý proud jsou oblíbenou volbou pro průmyslové aplikace s rotačním pohybem. Po výběru typu a velikosti motoru musí uživatelé zvážit také faktory prostředí a typy krytů motorů, jako jsou aplikace s otevřeným rámem a kryty z nerezové oceli.
Jak vybrat průmyslový motor
Tři hlavní problémy s výběrem průmyslového motoru
1. Aplikace s konstantní rychlostí?
V aplikacích s konstantní rychlostí motor obvykle běží podobnou rychlostí s malým nebo žádným zohledněním náběhů a náběhů zrychlení a zpomalení. Tento typ aplikace obvykle běží s využitím plnohodnotného ovládání zapnutí/vypnutí. Řídicí obvod se obvykle skládá z pojistky odbočného obvodu se stykačem, průmyslového spouštěče motoru proti přetížení a ručního regulátoru motoru nebo softstartéru. Pro aplikace s konstantní rychlostí jsou vhodné jak střídavé, tak stejnosměrné motory. Stejnosměrné motory nabízejí plný točivý moment při nulových otáčkách a mají velkou montážní základnu. Střídavé motory jsou také dobrou volbou, protože mají vysoký účiník a vyžadují jen malou údržbu. Naproti tomu by vysoké výkonové charakteristiky servomotoru nebo krokového motoru byly pro jednoduchou aplikaci považovány za nadměrné.
2. Aplikace s proměnnou rychlostí?
Aplikace s proměnnou rychlostí obvykle vyžadují kompaktní rychlost a variace rychlosti, stejně jako definované rampy zrychlení a zpomalení. V praktických aplikacích se snižování rychlosti průmyslových motorů, jako jsou ventilátory a odstředivá čerpadla, obvykle provádí za účelem zlepšení účinnosti přizpůsobením spotřeby energie zátěži, spíše než provozem na plné otáčky a škrcením nebo potlačením výkonu. Toto je velmi důležité zvážit u dopravních aplikací, jako jsou stáčecí linky. Kombinace střídavých motorů a frekvenčních měničů (VFDS) se široce používá ke zvýšení účinnosti a funguje dobře v různých aplikacích s proměnnou rychlostí. Jak střídavé, tak stejnosměrné motory s vhodnými pohony fungují dobře v aplikacích s proměnnou rychlostí. Stejnosměrné motory a konfigurace pohonů byly dlouho jedinou volbou pro motory s proměnnou rychlostí a jejich komponenty byly vyvinuty a osvědčeny. I nyní jsou stejnosměrné motory oblíbené v aplikacích s proměnnou rychlostí, zlomkovým výkonem a užitečné v aplikacích s nízkou rychlostí, protože mohou poskytovat plný točivý moment při nízkých rychlostech a konstantní točivý moment při různých průmyslových rychlostech motoru. Údržba stejnosměrných motorů je však problém, který je třeba zvážit, protože mnoho z nich vyžaduje komutaci kartáči a opotřebení v důsledku kontaktu s pohyblivými částmi. Bezkartáčové stejnosměrné motory tento problém eliminují, ale jsou zpočátku dražší a sortiment průmyslových motorů je menší. Opotřebení kartáčů není u střídavých asynchronních motorů problémem, zatímco frekvenční měniče (VFDS) poskytují užitečnou možnost pro aplikace s výkonem přesahujícím 1 HP, jako jsou ventilátory a čerpadla, což může zvýšit účinnost. Volba typu pohonu pro pohon průmyslového motoru může přinést určité povědomí o poloze. K motoru lze přidat enkodér, pokud to aplikace vyžaduje, a lze specifikovat pohon tak, aby používal zpětnou vazbu od enkodéru. Výsledkem je, že toto nastavení může poskytovat rychlosti podobné servopohonům.
3. Potřebujete řízení polohy?
Přesné řízení polohy se dosahuje neustálým ověřováním polohy motoru během jeho pohybu. Aplikace, jako jsou polohovací lineární pohony, mohou používat krokové motory se zpětnou vazbou nebo bez ní, nebo servomotory s inherentní zpětnou vazbou. Krokový motor se pohybuje přesně do polohy střední rychlostí a poté tuto polohu drží. Systém krokových motorů s otevřenou smyčkou poskytuje při správném dimenzování výkonné řízení polohy. Pokud není zpětná vazba, krokový motor se posune o přesný počet kroků, pokud nenarazí na přerušení zátěže nad rámec své kapacity. S rostoucí rychlostí a dynamikou aplikace nemusí řízení krokových motorů s otevřenou smyčkou splňovat požadavky systému, což vyžaduje přechod na krokový nebo servomotorový systém se zpětnou vazbou. Systém s uzavřenou smyčkou poskytuje přesné, vysokorychlostní profily pohybu a přesné řízení polohy. Servosystémy poskytují vyšší krouticí momenty než krokové motory při vysokých rychlostech a také lépe fungují při vysokém dynamickém zatížení nebo složitých pohybových aplikacích. Pro vysoce výkonný pohyb s nízkým překmitem polohy by se odražená setrvačnost zátěže měla co nejvíce shodovat se setrvačností servomotoru. V některých aplikacích postačuje nesoulad až 10:1, ale optimální je shoda 1:1. Redukce převodových stupňů je dobrý způsob, jak vyřešit problém nesouladu setrvačnosti, protože setrvačnost odraženého zatížení se snižuje o druhou mocninu převodového poměru, ale setrvačnost převodovky je nutné při výpočtu zohlednit.
Čas zveřejnění: 16. června 2023