Der er fire typer motorbelastninger til industriel automation:
1, Justerbar hestekraft og konstant moment: Anvendelser med variabel hestekraft og konstant moment omfatter transportbånd, kraner og tandhjulspumper. I disse applikationer er momentet konstant, fordi belastningen er konstant. Den nødvendige hestekraft kan variere afhængigt af applikationen, hvilket gør AC- og DC-motorer med konstant hastighed til et godt valg.
2, Variabelt drejningsmoment og konstant hestekraft: Et eksempel på anvendelser med variabelt drejningsmoment og konstant hestekraft er maskinel tilbagespoling af papir. Materialets hastighed forbliver den samme, hvilket betyder, at hestekraften ikke ændrer sig. Men når rullens diameter øges, ændrer belastningen sig. I små systemer er dette en god anvendelse til DC-motorer eller servomotorer. Regenerativ effekt er også en bekymring og bør overvejes, når man bestemmer størrelsen på en industrimotor eller vælger en energistyringsmetode. Vekselstrømsmotorer med encodere, lukket sløjfestyring og fuldkvadrantdrev kan gavne større systemer.
3, justerbar hestekraft og drejningsmoment: Ventilatorer, centrifugalpumper og omrørere har brug for variabel hestekraft og drejningsmoment. Når hastigheden på en industrimotor stiger, øges belastningsydelsen også med de nødvendige hestekræfter og drejningsmoment. Det er ved disse typer belastninger, at diskussionen om motoreffektivitet begynder, hvor invertere belaster vekselstrømsmotorer ved hjælp af drev med variabel hastighed (VSD'er).
4, Positionsstyring eller momentstyring: Anvendelser som lineære drev, der kræver præcis bevægelse til flere positioner, kræver stram positions- eller momentstyring og ofte feedback for at verificere den korrekte motorposition. Servo- eller steppermotorer er det bedste valg til disse applikationer, men DC-motorer med feedback eller inverterbelastede AC-motorer med encodere anvendes almindeligvis i stål- eller papirproduktionslinjer og lignende applikationer.
Forskellige industrielle motortyper
Selvom der findes mere end 36 typer AC/DC-motorer, der anvendes i industrielle applikationer, er der stor overlapning i industrielle applikationer, og markedet har presset på for at forenkle valget af motorer. Dette indsnævrer det praktiske udvalg af motorer i de fleste applikationer. De seks mest almindelige motortyper, der er egnede til langt de fleste applikationer, er børsteløse og børstede DC-motorer, AC-kortekuremotorer og rotormotorer med vikling, servo- og steppermotorer. Disse motortyper er egnede til langt de fleste applikationer, mens andre typer kun bruges til specielle applikationer.
Tre hovedtyper af industrielle motorapplikationer
De tre primære anvendelser af industrielle motorer er konstant hastighed, variabel hastighed og positions- (eller moment-) styring. Forskellige industrielle automatiseringssituationer kræver forskellige anvendelser og problemer samt deres egne problemstillinger. Hvis f.eks. den maksimale hastighed er mindre end motorens referencehastighed, kræves der en gearkasse. Dette gør det også muligt for en mindre motor at køre med en mere effektiv hastighed. Selvom der findes et væld af information online om, hvordan man bestemmer størrelsen på en motor, er der mange faktorer, som brugerne skal overveje, fordi der er mange detaljer at overveje. Beregning af belastningsinerti, moment og hastighed kræver, at brugeren forstår parametre som belastningens samlede masse og størrelse (radius), samt friktion, gearkassetab og maskincyklus. Ændringer i belastning, accelerations- eller decelerationshastighed og applikationens arbejdscyklus skal også tages i betragtning, ellers kan industrielle motorer overophede. AC-induktionsmotorer er et populært valg til industrielle roterende bevægelsesapplikationer. Efter valg af motortype og størrelse skal brugerne også overveje miljøfaktorer og motorhustyper, såsom åbne ramme- og rustfri stålhusvaskningsapplikationer.
Sådan vælger du en industrimotor
Tre hovedproblemer ved valg af industrimotor
1. Apps med konstant hastighed?
I applikationer med konstant hastighed kører motoren typisk med en lignende hastighed med ringe eller ingen hensyntagen til accelerations- og decelerationsramper. Denne type applikation kører typisk ved hjælp af fuldlinjede tænd/sluk-kontroller. Styrekredsløbet består normalt af en forgreningskredssikring med en kontaktor, en industriel motorstarter til overbelastning og en manuel motorstyring eller softstarter. Både AC- og DC-motorer er velegnede til applikationer med konstant hastighed. DC-motorer tilbyder fuldt drejningsmoment ved nul hastighed og har en stor monteringsbase. AC-motorer er også et godt valg, fordi de har en høj effektfaktor og kræver minimal vedligeholdelse. I modsætning hertil ville de høje ydelsesegenskaber for en servo- eller steppermotor blive betragtet som overdrevne til en simpel applikation.
2. App med variabel hastighed?
Variabel hastighed kræver typisk kompakte hastigheds- og hastighedsvariationer samt definerede accelerations- og decelerationsramper. I praktiske anvendelser reduceres hastigheden på industrimotorer, såsom ventilatorer og centrifugalpumper, normalt for at forbedre effektiviteten ved at matche strømforbruget til belastningen i stedet for at køre ved fuld hastighed og drosle eller undertrykke outputtet. Disse er meget vigtige at overveje til transportapplikationer såsom tappelinjer. Kombinationen af AC-motorer og VFDS bruges i vid udstrækning til at øge effektiviteten og fungerer godt i en række forskellige applikationer med variabel hastighed. Både AC- og DC-motorer med passende drev fungerer godt i applikationer med variabel hastighed. DC-motorer og drevkonfigurationer har længe været det eneste valg for motorer med variabel hastighed, og deres komponenter er blevet udviklet og afprøvet. Selv nu er DC-motorer populære i applikationer med variabel hastighed og fraktioneret hestekraft og nyttige i applikationer med lav hastighed, fordi de kan give fuldt drejningsmoment ved lave hastigheder og konstant drejningsmoment ved forskellige industrielle motorhastigheder. Vedligeholdelsen af DC-motorer er dog et problem at overveje, da mange kræver kommutering med børster og slides på grund af kontakt med bevægelige dele. Børsteløse DC-motorer eliminerer dette problem, men de er dyrere i starten, og udvalget af tilgængelige industrimotorer er mindre. Børsteslid er ikke et problem med AC-induktionsmotorer, mens frekvensomformere (VFDS) er en nyttig mulighed for applikationer, der overstiger 1 HK, såsom ventilatorer og pumpning, hvilket kan øge effektiviteten. Valg af en drevtype til at køre en industrimotor kan tilføje en vis positionsbevidsthed. En encoder kan tilføjes til motoren, hvis applikationen kræver det, og et drev kan specificeres til at bruge encoderfeedback. Som et resultat kan denne opsætning give servolignende hastigheder.
3. Har du brug for positionskontrol?
Stram positionskontrol opnås ved konstant at verificere motorens position, mens den bevæger sig. Applikationer som positionering af lineære drev kan bruge steppermotorer med eller uden feedback eller servomotorer med indbygget feedback. Stepperen bevæger sig præcist til en position med en moderat hastighed og holder derefter denne position. Åbent sløjfe-steppersystem giver kraftfuld positionskontrol, hvis det er korrekt dimensioneret. Når der ikke er feedback, vil stepperen bevæge sig det nøjagtige antal trin, medmindre den støder på en belastningsafbrydelse ud over dens kapacitet. Efterhånden som applikationens hastighed og dynamik øges, opfylder åbent sløjfe-stepperstyring muligvis ikke systemets krav, hvilket kræver opgradering til et stepper- eller servomotorsystem med feedback. Et lukket sløjfesystem giver præcise bevægelsesprofiler med høj hastighed og præcis positionskontrol. Servosystemer giver højere drejningsmomenter end steppere ved høje hastigheder og fungerer også bedre i høje dynamiske belastninger eller komplekse bevægelsesapplikationer. Til højtydende bevægelse med lav positionsoverskridelse bør den reflekterede belastningsinerti matche servomotorens inerti så meget som muligt. I nogle applikationer er en uoverensstemmelse på op til 10:1 tilstrækkelig, men en 1:1-overensstemmelse er optimal. Gearreduktion er en god måde at løse problemet med inerti-mismatch på, fordi inertien af den reflekterede belastning mindskes med kvadratet af transmissionsforholdet, men gearkassens inerti skal tages i betragtning i beregningen.
Opslagstidspunkt: 16. juni 2023