Esistono quattro tipi di carichi di motori per automazione industriale:
1, Potenza regolabile e coppia costante: le applicazioni con potenza variabile e coppia costante includono trasportatori, gru e pompe a ingranaggi. In queste applicazioni la coppia è costante perché il carico è costante. La potenza richiesta può variare a seconda dell'applicazione, il che rende i motori CA e CC a velocità costante una buona scelta.
2, Coppia variabile e potenza costante: un esempio di applicazioni a coppia variabile e potenza costante è il riavvolgimento della carta da parte della macchina. La velocità del materiale rimane la stessa, il che significa che la potenza non cambia. Tuttavia, all’aumentare del diametro del rotolo, il carico cambia. Nei piccoli sistemi, questa è una buona applicazione per motori DC o servomotori. Anche la potenza rigenerativa è un problema e dovrebbe essere presa in considerazione quando si determina la dimensione di un motore industriale o si seleziona un metodo di controllo energetico. I motori CA con encoder, controllo ad anello chiuso e azionamenti a quadrante intero possono avvantaggiare i sistemi più grandi.
3, potenza e coppia regolabili: ventilatori, pompe centrifughe e agitatori necessitano di potenza e coppia variabili. All'aumentare della velocità di un motore industriale, aumenta anche la potenza di carico con la potenza e la coppia richieste. Questi tipi di carichi sono il punto in cui inizia la discussione sull'efficienza del motore, con gli inverter che caricano motori CA utilizzando azionamenti a velocità variabile (VSD).
4, controllo della posizione o controllo della coppia: applicazioni come gli azionamenti lineari, che richiedono un movimento preciso in più posizioni, richiedono una posizione stretta o un controllo della coppia e spesso richiedono feedback per verificare la corretta posizione del motore. I servomotori o i motori passo-passo sono la scelta migliore per queste applicazioni, ma i motori CC con feedback o i motori CA caricati da inverter con encoder sono comunemente utilizzati nelle linee di produzione dell'acciaio o della carta e applicazioni simili.
Diversi tipi di motori industriali
Sebbene esistano più di 36 tipi di motori CA/CC utilizzati nelle applicazioni industriali. Sebbene esistano molti tipi di motori, vi è una grande sovrapposizione nelle applicazioni industriali e il mercato ha spinto a semplificare la selezione dei motori. Ciò restringe la scelta pratica dei motori nella maggior parte delle applicazioni. I sei tipi di motore più comuni, adatti alla stragrande maggioranza delle applicazioni, sono motori CC senza spazzole e con spazzole, motori CA a gabbia di scoiattolo e con rotore ad avvolgimento, servomotori e motori passo-passo. Questi tipi di motori sono adatti alla maggior parte delle applicazioni, mentre altri tipi vengono utilizzati solo per applicazioni speciali.
Tre tipi principali di applicazioni di motori industriali
Le tre principali applicazioni dei motori industriali sono il controllo della velocità costante, della velocità variabile e della posizione (o coppia). Diverse situazioni di automazione industriale richiedono applicazioni e problemi diversi, nonché serie di problemi specifici. Ad esempio, se la velocità massima è inferiore alla velocità di riferimento del motore, è necessario un riduttore. Ciò consente anche a un motore più piccolo di funzionare a una velocità più efficiente. Sebbene online siano disponibili numerose informazioni su come determinare la dimensione di un motore, ci sono molti fattori che gli utenti devono considerare perché ci sono molti dettagli da considerare. Per calcolare l'inerzia, la coppia e la velocità del carico è necessario che l'utente comprenda parametri quali la massa totale e le dimensioni (raggio) del carico, nonché l'attrito, la perdita del cambio e il ciclo della macchina. È necessario considerare anche le variazioni di carico, velocità di accelerazione o decelerazione e ciclo di lavoro dell'applicazione, altrimenti i motori industriali potrebbero surriscaldarsi. I motori a induzione CA sono una scelta popolare per le applicazioni industriali di movimento rotatorio. Dopo aver selezionato il tipo e le dimensioni del motore, gli utenti devono considerare anche i fattori ambientali e i tipi di alloggiamento del motore, come le applicazioni di lavaggio dell'alloggiamento in acciaio inossidabile e a telaio aperto.
Come selezionare il motore industriale
Tre problemi principali nella scelta dei motori industriali
1. App a velocità costante?
Nelle applicazioni a velocità costante, il motore funziona generalmente a una velocità simile con poca o nessuna considerazione per le rampe di accelerazione e decelerazione. Questo tipo di applicazione viene generalmente eseguita utilizzando controlli di attivazione/disattivazione completi. Il circuito di controllo è solitamente costituito da un fusibile del circuito derivato con un contattore, un avviatore motore industriale con sovraccarico e un controller motore manuale o un avviatore statico. Sia i motori CA che quelli CC sono adatti per applicazioni a velocità costante. I motori CC offrono la coppia completa a velocità zero e dispongono di un'ampia base di montaggio. Anche i motori CA sono una buona scelta perché hanno un fattore di potenza elevato e richiedono poca manutenzione. Al contrario, le elevate caratteristiche prestazionali di un servomotore o di un motore passo-passo sarebbero considerate eccessive per un'applicazione semplice.
2. App a velocità variabile?
Le applicazioni a velocità variabile richiedono in genere velocità compatte e variazioni di velocità, nonché rampe di accelerazione e decelerazione definite. Nelle applicazioni pratiche, la riduzione della velocità dei motori industriali, come ventilatori e pompe centrifughe, viene solitamente eseguita per migliorare l'efficienza adattando il consumo energetico al carico, anziché funzionare a piena velocità e strozzare o sopprimere l'uscita. Questi sono molto importanti da considerare per applicazioni di trasporto come le linee di imbottigliamento. La combinazione di motori CA e VFDS è ampiamente utilizzata per aumentare l'efficienza e funziona bene in una varietà di applicazioni a velocità variabile. Sia i motori CA che quelli CC con azionamenti appropriati funzionano bene in applicazioni a velocità variabile. I motori CC e le configurazioni di azionamento sono stati per lungo tempo l'unica scelta per i motori a velocità variabile e i loro componenti sono stati sviluppati e collaudati. Anche adesso, i motori CC sono diffusi nelle applicazioni a velocità variabile, con potenza frazionaria e utili nelle applicazioni a bassa velocità perché possono fornire la coppia completa a basse velocità e una coppia costante a varie velocità dei motori industriali. Tuttavia, la manutenzione dei motori CC è un problema da considerare, poiché molti richiedono la commutazione con spazzole e si usurano a causa del contatto con le parti in movimento. I motori CC senza spazzole eliminano questo problema, ma sono più costosi in anticipo e la gamma di motori industriali disponibili è più ridotta. L'usura delle spazzole non è un problema con i motori a induzione CA, mentre gli azionamenti a frequenza variabile (VFDS) forniscono un'opzione utile per applicazioni superiori a 1 HP, come ventilatori e pompe, che possono aumentare l'efficienza. La scelta di un tipo di azionamento per azionare un motore industriale può aumentare la consapevolezza della posizione. È possibile aggiungere un encoder al motore se l'applicazione lo richiede ed è possibile specificare un azionamento per utilizzare il feedback dell'encoder. Di conseguenza, questa configurazione può fornire velocità simili a quelle di un servo.
3. Hai bisogno del controllo della posizione?
Il rigoroso controllo della posizione si ottiene verificando costantemente la posizione del motore mentre si muove. Applicazioni come il posizionamento degli azionamenti lineari possono utilizzare motori passo-passo con o senza feedback o servomotori con feedback intrinseco. Lo stepper si sposta esattamente in una posizione a velocità moderata e poi mantiene quella posizione. Il sistema passo-passo ad anello aperto fornisce un potente controllo della posizione se adeguatamente dimensionato. Quando non c'è feedback, lo stepper si sposterà del numero esatto di passi a meno che non incontri un'interruzione del carico oltre la sua capacità. Con l'aumento della velocità e della dinamica dell'applicazione, il controllo passo-passo ad anello aperto potrebbe non soddisfare i requisiti del sistema, che richiede l'aggiornamento a un sistema passo-passo o servomotore con feedback. Un sistema a circuito chiuso fornisce profili di movimento precisi e ad alta velocità e un controllo preciso della posizione. I servosistemi forniscono coppie più elevate rispetto agli stepper ad alte velocità e funzionano meglio anche in carichi dinamici elevati o applicazioni di movimento complesse. Per un movimento ad alte prestazioni con un basso superamento della posizione, l'inerzia del carico riflesso deve corrispondere il più possibile all'inerzia del servomotore. In alcune applicazioni è sufficiente una mancata corrispondenza fino a 10:1, ma una corrispondenza 1:1 è ottimale. La riduzione del cambio è un buon modo per risolvere il problema del disadattamento dell'inerzia, poiché l'inerzia del carico riflesso viene ridotta del quadrato del rapporto di trasmissione, ma nel calcolo deve essere presa in considerazione l'inerzia del cambio.
Orario di pubblicazione: 16 giugno 2023