Como seleccionar un motor de automatización industrial?

Existen catro tipos de cargas de motores de automatización industrial:

1, Potencia axustable e par constante: as aplicacións de potencia variable e par constante inclúen transportadores, guindastres e bombas de engrenaxe. Nestas aplicacións, o par é constante porque a carga é constante. A potencia necesaria pode variar dependendo da aplicación, o que fai que os motores CA e CC de velocidade constante sexan unha boa opción.

2, Par variable e potencia constante: un exemplo de aplicacións de par variable e potencia constante é o papel de rebobinado da máquina. A velocidade do material segue sendo a mesma, o que significa que a potencia non cambia. Non obstante, a medida que aumenta o diámetro do rolo, a carga cambia. En sistemas pequenos, esta é unha boa aplicación para motores DC ou servomotores. A enerxía rexenerativa tamén é unha preocupación e debe terse en conta ao determinar o tamaño dun motor industrial ou seleccionar un método de control de enerxía. Os motores de CA con codificadores, control de lazo pechado e unidades de cuadrante completo poden beneficiar a sistemas máis grandes.

3, potencia e par axustable: os ventiladores, as bombas centrífugas e os axitadores necesitan potencia e par variable. A medida que aumenta a velocidade dun motor industrial, a saída de carga tamén aumenta coa potencia e o par motor necesarios. Estes tipos de cargas son onde comeza a discusión sobre a eficiencia do motor, cos inversores que cargan motores de CA usando variadores de velocidade (VSD).

4, control de posición ou control de par: aplicacións como accionamentos lineais, que requiren un movemento preciso a varias posicións, requiren unha posición axustada ou control de par e moitas veces requiren feedback para verificar a posición correcta do motor. Os motores servo ou paso a paso son a mellor opción para estas aplicacións, pero os motores de corrente continua con realimentación ou os motores de CA cargados con inversor con codificadores úsanse habitualmente en liñas de produción de aceiro ou papel e aplicacións similares.

Diferentes tipos de motores industriais

Aínda que hai máis de 36 tipos de motores AC/DC utilizados en aplicacións industriais. Aínda que hai moitos tipos de motores, hai unha gran superposición nas aplicacións industriais e o mercado empezou a simplificar a selección de motores. Isto reduce a elección práctica de motores na maioría das aplicacións. Os seis tipos de motores máis comúns, axeitados para a gran maioría das aplicacións, son os motores de corrente continua sen escobillas e escovados, os motores de jaula de esquío de CA e os motores de rotor de bobinado, servomotores e motores paso a paso. Estes tipos de motores son axeitados para a gran maioría das aplicacións, mentres que outros tipos úsanse só para aplicacións especiais.

Tres tipos principais de aplicacións de motores industriais

As tres aplicacións principais dos motores industriais son a velocidade constante, a velocidade variable e o control de posición (ou par). As diferentes situacións de automatización industrial requiren diferentes aplicacións e problemas, así como os seus propios conxuntos de problemas. Por exemplo, se a velocidade máxima é inferior á velocidade de referencia do motor, é necesaria unha caixa de cambios. Isto tamén permite que un motor máis pequeno funcione a unha velocidade máis eficiente. Aínda que hai unha gran cantidade de información en liña sobre como determinar o tamaño dun motor, hai moitos factores que os usuarios deben considerar porque hai moitos detalles a ter en conta. O cálculo da inercia da carga, o par e a velocidade require que o usuario comprenda parámetros como a masa total e o tamaño (raio) da carga, así como a fricción, a perda da caixa de cambios e o ciclo da máquina. Tamén se deben ter en conta os cambios de carga, velocidade de aceleración ou desaceleración e ciclo de traballo de aplicación, xa que, se non, os motores industriais poden recalentarse. Os motores de indución de CA son unha opción popular para aplicacións industriais de movemento rotatorio. Despois da selección e tamaño do tipo de motor, os usuarios tamén deben ter en conta os factores ambientais e os tipos de carcasa do motor, como as aplicacións de lavado de carcasa aberto e de aceiro inoxidable.

Como seleccionar un motor industrial

Tres problemas principais da selección de motores industriais

1. Aplicacións de velocidade constante?

En aplicacións de velocidade constante, o motor adoita funcionar a unha velocidade similar con pouca ou ningunha consideración para as rampas de aceleración e desaceleración. Este tipo de aplicación normalmente execútase usando controis de activación/desactivación de liña completa. O circuíto de control consiste normalmente nun fusible de circuíto derivado cun contactor, un arrancador de motor industrial de sobrecarga e un controlador de motor manual ou arrancador suave. Tanto os motores AC como DC son axeitados para aplicacións de velocidade constante. Os motores de CC ofrecen un par completo a velocidade cero e teñen unha gran base de montaxe. Os motores de CA tamén son unha boa opción porque teñen un alto factor de potencia e requiren pouco mantemento. Pola contra, as características de alto rendemento dun servo ou motor paso a paso consideraríanse excesivas para unha aplicación sinxela.

2. Aplicación de velocidade variable?

As aplicacións de velocidade variable normalmente requiren variacións de velocidade e velocidade compactas, así como rampas de aceleración e desaceleración definidas. En aplicacións prácticas, a redución da velocidade dos motores industriais, como os ventiladores e as bombas centrífugas, adoita facerse para mellorar a eficiencia ao adaptar o consumo de enerxía á carga, en lugar de funcionar a toda velocidade e limitar ou suprimir a saída. Estes son moi importantes a ter en conta para aplicacións de transporte como as liñas de embotellado. A combinación de motores de CA e VFDS úsase amplamente para aumentar a eficiencia e funciona ben nunha variedade de aplicacións de velocidade variable. Tanto os motores de CA como de CC con unidades adecuadas funcionan ben en aplicacións de velocidade variable. Os motores de corrente continua e as configuracións de accionamento foron durante moito tempo a única opción para os motores de velocidade variable, e os seus compoñentes foron desenvolvidos e comprobados. Aínda agora, os motores de corrente continua son populares en aplicacións de velocidade variable, potencia fraccionada e útiles en aplicacións de baixa velocidade porque poden proporcionar un par total a baixas velocidades e un par constante a varias velocidades de motores industriais. Non obstante, o mantemento dos motores de corrente continua é unha cuestión a ter en conta, xa que moitos requiren conmutación con escobillas e desgastanse debido ao contacto con pezas móbiles. Os motores de CC sen escobillas eliminan este problema, pero son máis caros por diante e a gama de motores industriais dispoñibles é menor. O desgaste das escobillas non é un problema cos motores de indución de CA, mentres que os variadores de frecuencia (VFDS) ofrecen unha opción útil para aplicacións que superan 1 HP, como ventiladores e bombeo, que poden aumentar a eficiencia. Escoller un tipo de accionamento para facer funcionar un motor industrial pode engadir algo de conciencia de posición. Pódese engadir un codificador ao motor se a aplicación o require, e pódese especificar unha unidade para usar o feedback do codificador. Como resultado, esta configuración pode proporcionar velocidades similares a servos.

3. Necesitas control de posición?

O control axustado da posición conséguese verificando constantemente a posición do motor mentres se move. Aplicacións como o posicionamento de unidades lineais poden usar motores paso a paso con ou sen retroalimentación ou servomotores con retroalimentación inherente. O paso a paso móvese precisamente a unha posición a unha velocidade moderada e despois mantén esa posición. O sistema paso a paso de bucle aberto proporciona un poderoso control de posición se está dimensionado correctamente. Cando non hai comentarios, o paso a paso moverá o número exacto de pasos a menos que atope unha interrupción de carga máis alá da súa capacidade. A medida que aumenta a velocidade e a dinámica da aplicación, é posible que o control de paso a paso de bucle aberto non cumpra os requisitos do sistema, o que require actualizar a un sistema de motor paso a paso ou servo con retroalimentación. Un sistema de bucle pechado proporciona perfís de movemento precisos e de alta velocidade e control de posición preciso. Os sistemas servo proporcionan pares máis altos que os steppers a altas velocidades e tamén funcionan mellor en cargas dinámicas elevadas ou aplicacións de movemento complexas. Para un movemento de alto rendemento con rebasamento de posición baixa, a inercia da carga reflectida debe coincidir na medida do posible coa inercia do servomotor. Nalgunhas aplicacións, unha falta de coincidencia de ata 10:1 é suficiente, pero unha coincidencia de 1:1 é óptima. A redución de engrenaxes é unha boa forma de resolver o problema de desaxuste de inercia, porque a inercia da carga reflectida cae no cadrado da relación de transmisión, pero a inercia da caixa de cambios debe terse en conta no cálculo.