Hur väljer man en motor för industriell automation?

Det finns fyra typer av motorbelastningar för industriell automation:

1, Justerbar hästkraft och konstant vridmoment: Variabel hästkraft och konstant vridmoment används i tillämpningar som transportband, kranar och kugghjulspumpar. I dessa tillämpningar är vridmomentet konstant eftersom belastningen är konstant. Den erforderliga hästkraften kan variera beroende på tillämpningen, vilket gör konstantvarvtals- och likströmsmotorer till ett bra val.

2, Variabelt vridmoment och konstant hästkraft: Ett exempel på tillämpningar med variabelt vridmoment och konstant hästkraft är maskinell omlindning av papper. Materialets hastighet förblir densamma, vilket innebär att hästkrafterna inte ändras. Men när rullens diameter ökar ändras belastningen. I små system är detta en bra tillämpning för likströmsmotorer eller servomotorer. Regenerativ kraft är också en faktor och bör beaktas när man bestämmer storleken på en industrimotor eller väljer en energikontrollmetod. Växelströmsmotorer med kodare, sluten styrning och fullkvadrantdrivningar kan gynna större system.

3, justerbar effekt och vridmoment: fläktar, centrifugalpumpar och omrörare behöver variabel effekt och vridmoment. När en industrimotors hastighet ökar ökar även belastningen med erforderlig effekt och vridmoment. Det är vid dessa typer av belastningar som diskussionen om motoreffektivitet börjar, där växelriktare belastar växelströmsmotorer med hjälp av frekvensomriktare (VSD).

4, Positionsreglering eller momentreglering: Tillämpningar som linjära drivenheter, som kräver exakt rörelse till flera positioner, kräver tät positions- eller momentreglering och ofta återkoppling för att verifiera korrekt motorposition. Servo- eller stegmotorer är det bästa valet för dessa tillämpningar, men likströmsmotorer med återkoppling eller inverterbelastade växelströmsmotorer med kodare används ofta i stål- eller pappersproduktionslinjer och liknande tillämpningar.

Olika typer av industriella motorer

Även om det finns fler än 36 typer av AC/DC-motorer som används i industriella applikationer. Även om det finns många typer av motorer, finns det en stor överlappning inom industriella applikationer, och marknaden har drivit på för att förenkla valet av motorer. Detta begränsar det praktiska valet av motorer i de flesta applikationer. De sex vanligaste motortyperna, lämpliga för de allra flesta applikationer, är borstlösa och borstade DC-motorer, AC-korthållarmotorer och lindningsrotormotorer, servo- och stegmotorer. Dessa motortyper är lämpliga för de allra flesta applikationer, medan andra typer endast används för speciella applikationer.

Tre huvudtyper av industriella motorapplikationer

De tre huvudsakliga tillämpningarna för industrimotorer är konstant hastighet, variabel hastighet och positions- (eller moment-) styrning. Olika industriella automationssituationer kräver olika tillämpningar och problem samt sina egna problemuppsättningar. Till exempel, om maxhastigheten är lägre än motorns referenshastighet, krävs en växellåda. Detta gör det också möjligt för en mindre motor att köras med en mer effektiv hastighet. Även om det finns en mängd information online om hur man bestämmer storleken på en motor, finns det många faktorer som användare måste beakta eftersom det finns många detaljer att ta hänsyn till. Att beräkna lastens tröghet, vridmoment och hastighet kräver att användaren förstår parametrar som lastens totala massa och storlek (radie), samt friktion, växellådans förlust och maskincykel. Förändringar i belastning, accelerations- eller retardationshastighet och tillämpningens arbetscykel måste också beaktas, annars kan industrimotorer överhettas. AC-induktionsmotorer är ett populärt val för industriella rotationsrörelseapplikationer. Efter val av motortyp och storlek måste användare också beakta miljöfaktorer och motorhustyper, såsom applikationer för tvätt av öppna ramar och rostfria hus.

Hur man väljer en industrimotor

Tre huvudproblem vid val av industriella motorer

1. Appar för konstant hastighet?

I tillämpningar med konstant hastighet går motorn vanligtvis med en liknande hastighet med liten eller ingen hänsyn till accelerations- och retardationsramper. Denna typ av tillämpning körs vanligtvis med fulllinjes på/av-kontroller. Styrkretsen består vanligtvis av en grenkretssäkring med en kontaktor, en industriell motorstartare för överbelastning och en manuell motorstyrenhet eller mjukstartare. Både växelströms- och likströmsmotorer är lämpliga för tillämpningar med konstant hastighet. Likströmsmotorer erbjuder fullt vridmoment vid nollvarvtal och har en stor monteringsbas. Växelströmsmotorer är också ett bra val eftersom de har en hög effektfaktor och kräver lite underhåll. Däremot skulle de höga prestandaegenskaperna hos en servo- eller stegmotor anses vara överdrivna för en enkel tillämpning.

2. App med variabel hastighet?

Variabel hastighet kräver vanligtvis kompakta hastighets- och hastighetsvariationer, samt definierade accelerations- och retardationsramper. I praktiska tillämpningar görs vanligtvis minskning av hastigheten på industrimotorer, såsom fläktar och centrifugalpumpar, för att förbättra effektiviteten genom att matcha effektförbrukningen till belastningen, snarare än att köra med full hastighet och strypa eller undertrycka effekten. Dessa är mycket viktiga att beakta för transportapplikationer såsom buteljeringslinjer. Kombinationen av växelströmsmotorer och frekvensomvandlare (VFDS) används ofta för att öka effektiviteten och fungerar bra i en mängd olika applikationer med variabel hastighet. Både växelströms- och likströmsmotorer med lämpliga drivenheter fungerar bra i applikationer med variabel hastighet. Likströmsmotorer och drivkonfigurationer har länge varit det enda valet för motorer med variabel hastighet, och deras komponenter har utvecklats och beprövats. Även nu är likströmsmotorer populära i applikationer med variabel hastighet och fraktionerad hästkraft och användbara i applikationer med låg hastighet eftersom de kan ge fullt vridmoment vid låga hastigheter och konstant vridmoment vid olika industriella motorhastigheter. Underhållet av likströmsmotorer är dock en fråga att beakta, eftersom många kräver kommutering med borstar och slits ut på grund av kontakt med rörliga delar. Borstlösa likströmsmotorer eliminerar detta problem, men de är dyrare i början och utbudet av tillgängliga industrimotorer är mindre. Borstslitage är inte ett problem med AC-induktionsmotorer, medan frekvensomriktare (VFDS) är ett användbart alternativ för applikationer som överstiger 1 hk, såsom fläktar och pumpning, vilket kan öka effektiviteten. Att välja en drivtyp för att driva en industrimotor kan ge viss positionsmedvetenhet. En pulsgivare kan läggas till motorn om applikationen kräver det, och en drivenhet kan specificeras för att använda pulsgivaråterkoppling. Som ett resultat kan denna konfiguration ge servoliknande hastigheter.

3. Behöver du positionskontroll?

Noggrann positionskontroll uppnås genom att ständigt verifiera motorns position när den rör sig. Tillämpningar som positionering av linjära drivenheter kan använda stegmotorer med eller utan återkoppling eller servomotorer med inbyggd återkoppling. Stegmotorn rör sig exakt till en position med måttlig hastighet och håller sedan den positionen. Öppen slinga för stegmotorer ger kraftfull positionskontroll om den är korrekt dimensionerad. När det inte finns någon återkoppling kommer stegmotorn att röra sig exakt det antalet steg om den inte stöter på ett lastavbrott utöver dess kapacitet. När applikationens hastighet och dynamik ökar kanske den öppna stegmotorkontrollen inte uppfyller systemets krav, vilket kräver uppgradering till ett stegmotor- eller servomotorsystem med återkoppling. Ett slutet system ger exakta rörelseprofiler med hög hastighet och exakt positionskontroll. Servosystem ger högre vridmoment än stegmotorer vid höga hastigheter och fungerar också bättre i höga dynamiska belastningar eller komplexa rörelseapplikationer. För högpresterande rörelse med låg positionsöversvängning bör den reflekterade lasttrögheten matcha servomotorns tröghet så mycket som möjligt. I vissa applikationer är en missmatchning på upp till 10:1 tillräcklig, men en 1:1-matchning är optimal. Reduktion av växellådan är ett bra sätt att lösa problemet med tröghetsmissmatchning, eftersom trögheten hos den reflekterade lasten minskar med kvadraten på utväxlingsförhållandet, men växellådans tröghet måste beaktas i beräkningen.