Существует четыре типа нагрузки двигателей промышленной автоматизации:
1. Регулируемая мощность и постоянный крутящий момент. Приложения с переменной мощностью и постоянным крутящим моментом включают конвейеры, краны и шестеренные насосы.В этих приложениях крутящий момент постоянен, поскольку нагрузка постоянна.Требуемая мощность может варьироваться в зависимости от применения, поэтому двигатели переменного и постоянного тока с постоянной скоростью являются хорошим выбором.
2. Переменный крутящий момент и постоянная мощность. Примером применения переменного крутящего момента и постоянной мощности является машинная перемотка бумаги.Скорость материала остается прежней, а это значит, что мощность не меняется.Однако по мере увеличения диаметра рулона нагрузка меняется.В небольших системах это хорошее применение для двигателей постоянного тока или серводвигателей.Регенеративная мощность также является проблемой, и ее следует учитывать при определении размера промышленного двигателя или выборе метода управления энергией.Двигатели переменного тока с энкодерами, управлением с обратной связью и полноквадрантными приводами могут принести пользу более крупным системам.
3, регулируемая мощность и крутящий момент: вентиляторы, центробежные насосы и мешалки требуют переменной мощности и крутящего момента.По мере увеличения скорости промышленного двигателя выходная нагрузка также увеличивается вместе с требуемой мощностью и крутящим моментом.Именно с этих типов нагрузок начинается обсуждение эффективности двигателей: инверторы нагружают двигатели переменного тока с помощью приводов с регулируемой скоростью (ЧП).
4, контроль положения или контроль крутящего момента: такие приложения, как линейные приводы, которые требуют точного перемещения в несколько положений, требуют жесткого контроля положения или крутящего момента и часто требуют обратной связи для проверки правильного положения двигателя.Серводвигатели или шаговые двигатели являются лучшим выбором для этих применений, но двигатели постоянного тока с обратной связью или двигатели переменного тока с инверторной нагрузкой и энкодерами обычно используются на линиях по производству стали или бумаги и в аналогичных приложениях.
Различные типы промышленных двигателей
Хотя в промышленности используется более 36 типов двигателей переменного/постоянного тока.Несмотря на то, что существует множество типов двигателей, в промышленных применениях они во многом совпадают, и рынок стремится упростить выбор двигателей.Это сужает практический выбор двигателей в большинстве случаев применения.Шестью наиболее распространенными типами двигателей, подходящими для подавляющего большинства применений, являются бесщеточные и коллекторные двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором и обмотками ротора, серводвигатели и шаговые двигатели.Эти типы двигателей подходят для подавляющего большинства применений, тогда как другие типы используются только для специальных применений.
Три основных типа применения промышленных двигателей
Три основных применения промышленных двигателей — это постоянная скорость, переменная скорость и управление положением (или крутящим моментом).Различные ситуации промышленной автоматизации требуют разных приложений и проблем, а также своих собственных наборов проблем.Например, если максимальная скорость меньше опорной скорости двигателя, требуется редуктор.Это также позволяет двигателю меньшего размера работать на более эффективной скорости.Несмотря на то, что в Интернете имеется множество информации о том, как определить размер двигателя, существует множество факторов, которые пользователи должны учитывать, поскольку необходимо учитывать множество деталей.Для расчета инерции, крутящего момента и скорости нагрузки пользователь должен понимать такие параметры, как общая масса и размер (радиус) груза, а также трение, потери в коробке передач и цикл машины.Также необходимо учитывать изменения нагрузки, скорости ускорения или замедления, а также рабочего цикла применения, в противном случае промышленные двигатели могут перегреться.Асинхронные двигатели переменного тока являются популярным выбором для промышленных применений с вращательным движением.После выбора типа и размера двигателя пользователям также необходимо учитывать факторы окружающей среды и типы корпуса двигателя, например, применение для мойки корпуса с открытой рамой или из нержавеющей стали.
Как выбрать промышленный двигатель
Три основные проблемы выбора промышленного двигателя
1. Приложения с постоянной скоростью?
В приложениях с постоянной скоростью двигатель обычно работает с одинаковой скоростью практически без учета темпов ускорения и замедления.Приложения этого типа обычно работают с использованием полнофункциональных элементов управления включением/выключением.Цепь управления обычно состоит из предохранителя ответвленной цепи с контактором, промышленного пускателя двигателя от перегрузки и ручного контроллера двигателя или устройства плавного пуска.Двигатели как переменного, так и постоянного тока подходят для работы с постоянной скоростью.Двигатели постоянного тока обеспечивают полный крутящий момент при нулевой скорости и имеют большую монтажную базу.Двигатели переменного тока также являются хорошим выбором, поскольку они имеют высокий коэффициент мощности и не требуют особого обслуживания.Напротив, высокие эксплуатационные характеристики сервопривода или шагового двигателя будут считаться чрезмерными для простого применения.
2. Приложение с регулируемой скоростью?
Приложения с переменной скоростью обычно требуют компактного изменения скорости и скорости, а также определенных темпов ускорения и замедления.В практических приложениях снижение скорости промышленных двигателей, таких как вентиляторы и центробежные насосы, обычно делается для повышения эффективности за счет согласования потребляемой мощности с нагрузкой, а не работы на полной скорости и регулирования или подавления выходной мощности.Это очень важно учитывать при транспортировке, например, на линиях розлива.Комбинация двигателей переменного тока и VFDS широко используется для повышения эффективности и хорошо работает в различных приложениях с регулируемой скоростью.Двигатели как переменного, так и постоянного тока с соответствующими приводами хорошо работают в системах с регулируемой скоростью.Двигатели постоянного тока и конфигурации привода долгое время были единственным выбором для двигателей с регулируемой скоростью, а их компоненты были разработаны и проверены.Даже сейчас двигатели постоянного тока популярны в приложениях с переменной скоростью и дробной мощностью и полезны в низкоскоростных приложениях, поскольку они могут обеспечивать полный крутящий момент на низких скоростях и постоянный крутящий момент на различных скоростях промышленных двигателей.Однако обслуживание двигателей постоянного тока является проблемой, которую следует учитывать, поскольку многие из них требуют коммутации с помощью щеток и изнашиваются из-за контакта с движущимися частями.Бесщеточные двигатели постоянного тока устраняют эту проблему, но они дороже, а ассортимент доступных промышленных двигателей меньше.Износ щеток не является проблемой для асинхронных двигателей переменного тока, в то время как частотно-регулируемые приводы (VFDS) представляют собой полезную опцию для приложений мощностью более 1 л.с., таких как вентиляторы и насосы, что может повысить эффективность.Выбор типа привода для работы промышленного двигателя может повысить осведомленность о положении.Если приложение требует этого, к двигателю можно добавить энкодер, а также можно указать привод для использования обратной связи энкодера.В результате эта установка может обеспечить скорость, подобную сервоприводу.
3. Вам нужен контроль положения?
Точный контроль положения достигается за счет постоянной проверки положения двигателя во время его движения.В таких приложениях, как линейные приводы позиционирования, можно использовать шаговые двигатели с обратной связью или без нее или серводвигатели с собственной обратной связью.Степпер точно перемещается в нужное положение с умеренной скоростью, а затем удерживает это положение.Шаговая система с разомкнутым контуром обеспечивает мощный контроль положения при правильном выборе размера.При отсутствии обратной связи шаговый двигатель будет перемещаться на точное количество шагов, если только он не столкнется с прерыванием нагрузки, превышающим его возможности.По мере увеличения скорости и динамики приложения управление шаговым двигателем с разомкнутым контуром может не соответствовать требованиям системы, что требует модернизации до системы шагового двигателя или серводвигателя с обратной связью.Система с замкнутым контуром обеспечивает точные, высокоскоростные профили движения и точное управление положением.Сервосистемы обеспечивают более высокие крутящие моменты, чем шаговые двигатели, на высоких скоростях, а также лучше работают при высоких динамических нагрузках или сложных движениях.Для высокопроизводительного движения с низким отклонением положения инерция отраженной нагрузки должна максимально соответствовать инерции серводвигателя.В некоторых приложениях достаточно несоответствия до 10:1, но оптимальным является совпадение 1:1.Редуктор является хорошим способом решения проблемы несоответствия инерции, поскольку инерция отраженной нагрузки снижается на квадрат передаточного числа, но при расчете необходимо учитывать инерцию редуктора.
Время публикации: 16 июня 2023 г.