כיצד לבחור מנוע לאוטומציה תעשייתית?

ישנם ארבעה סוגים של עומסי מנוע לאוטומציה תעשייתית:

1, כוחות סוס מתכווננים ומומנט קבוע: יישומי כוחות סוס משתנים ומומנט קבוע כוללים מסועים, מנופים ומשאבות גלגלי שיניים. ביישומים אלה, המומנט קבוע מכיוון שהעומס קבוע. כוחות הסוס הנדרשים עשויים להשתנות בהתאם ליישום, מה שהופך מנועי AC ו-DC במהירות קבועה לבחירה טובה.

2, מומנט משתנה והספק קבוע: דוגמה ליישומים של מומנט משתנה והספק קבוע היא ליטוש מחדש של נייר במכונה. מהירות החומר נשארת זהה, מה שאומר שההספק לא משתנה. עם זאת, ככל שקוטר הגליל גדל, העומס משתנה. במערכות קטנות, זהו יישום טוב למנועי DC או מנועי סרוו. הספק רגנרטיבי הוא גם שיקול ויש לקחת אותו בחשבון בעת קביעת גודל מנוע תעשייתי או בחירת שיטת בקרת אנרגיה. מנועי AC עם מקודדים, בקרת לולאה סגורה והנעות רביע מלא עשויות להועיל למערכות גדולות יותר.

3, כוח סוס ומומנט מתכווננים: מאווררים, משאבות צנטריפוגליות ומערבלים זקוקים לכוח סוס ומומנט משתנים. ככל שמהירות המנוע התעשייתי עולה, תפוקת העומס עולה גם היא עם כוח הסוס והמומנט הנדרשים. סוגי עומסים אלה הם המקום שבו מתחיל הדיון על יעילות המנוע, כאשר ממירים טוענים מנועי AC באמצעות מנועי מהירות משתנים (VSD).

4, בקרת מיקום או בקרת מומנט: יישומים כגון מנועים ליניאריים, הדורשים תנועה מדויקת למיקומים מרובים, דורשים בקרת מיקום הדוקה או בקרת מומנט, ולעתים קרובות דורשים משוב כדי לאמת את מיקום המנוע הנכון. מנועי סרוו או מנועי צעד הם הבחירה הטובה ביותר עבור יישומים אלה, אך מנועי DC עם משוב או מנועי AC טעונים באמצעות ממיר עם מקודדים נמצאים בשימוש נפוץ בקווי ייצור של פלדה או נייר ויישומים דומים.

סוגי מנועים תעשייתיים שונים

למרות שקיימים יותר מ-36 סוגים של מנועי AC/DC המשמשים ביישומים תעשייתיים. למרות שקיימים סוגים רבים של מנועים, קיימת חפיפה רבה ביישומים תעשייתיים, והשוק דוחף לפשט את בחירת המנועים. דבר זה מצמצם את הבחירה המעשית של מנועים ברוב היישומים. ששת סוגי המנועים הנפוצים ביותר, המתאימים לרוב המכריע של היישומים, הם מנועי DC ללא מברשות ומנועי DC עם מברשות, מנועי AC עם כלוב סנאי ומנועי רוטור מתפתלים, מנועי סרוו ומנועי צעד. סוגי מנועים אלה מתאימים לרוב המכריע של היישומים, בעוד שסוגים אחרים משמשים רק ליישומים מיוחדים.

שלושה סוגים עיקריים של יישומי מנוע תעשייתיים

שלושת היישומים העיקריים של מנועים תעשייתיים הם מהירות קבועה, מהירות משתנה ובקרת מיקום (או מומנט). מצבים שונים של אוטומציה תעשייתית דורשים יישומים ובעיות שונים, כמו גם מערך בעיות משלהם. לדוגמה, אם המהירות המקסימלית נמוכה ממהירות הייחוס של המנוע, נדרשת תיבת הילוכים. זה גם מאפשר למנוע קטן יותר לפעול במהירות יעילה יותר. בעוד שיש שפע של מידע באינטרנט כיצד לקבוע את גודל המנוע, ישנם גורמים רבים שמשתמשים חייבים לשקול מכיוון שישנם פרטים רבים שיש לקחת בחשבון. חישוב אינרציה, מומנט ומהירות של עומס דורש מהמשתמש להבין פרמטרים כגון המסה הכוללת והגודל (רדיוס) של העומס, כמו גם חיכוך, אובדן תיבת הילוכים ומחזור המכונה. יש לקחת בחשבון גם שינויים בעומס, מהירות ההאצה או ההאטה ומחזור העבודה של היישום, אחרת מנועים תעשייתיים עלולים להתחמם יתר על המידה. מנועי אינדוקציה AC הם בחירה פופולרית עבור יישומי תנועה סיבובית תעשייתיים. לאחר בחירת סוג המנוע וגודלו, המשתמשים צריכים לשקול גם גורמים סביבתיים וסוגי בית המנוע, כגון יישומי שטיפת בית מסגרת פתוחה ופלדת אל-חלד.

כיצד לבחור מנוע תעשייתי

שלוש בעיות עיקריות בבחירת מנוע תעשייתי

1. אפליקציות מהירות קבועה?

ביישומים במהירות קבועה, המנוע פועל בדרך כלל במהירות דומה עם התחשבות מועטה או ללא התחשבות כלל ברמפות תאוצה והאטה. יישום מסוג זה פועל בדרך כלל באמצעות בקרות הפעלה/כיבוי מלאות. מעגל הבקרה מורכב בדרך כלל מנתיך מעגל מסועף עם מגען, מתנע מנוע תעשייתי לעומס יתר, ובקר מנוע ידני או מתנע רך. גם מנועי AC וגם מנועי DC מתאימים ליישומים במהירות קבועה. מנועי DC מציעים מומנט מלא במהירות אפס ויש להם בסיס הרכבה גדול. מנועי AC הם גם בחירה טובה מכיוון שיש להם גורם הספק גבוה והם דורשים תחזוקה מועטה. לעומת זאת, מאפייני הביצועים הגבוהים של מנוע סרוו או מנוע צעד ייחשבו מוגזמים עבור יישום פשוט.

2. אפליקציה למהירות משתנה?

יישומי מהירות משתנה דורשים בדרך כלל מהירות קומפקטית ווריאציות מהירות, כמו גם רמפות תאוצה והאטה מוגדרות. ביישומים מעשיים, הפחתת מהירות של מנועים תעשייתיים, כגון מאווררים ומשאבות צנטריפוגליות, נעשית בדרך כלל כדי לשפר את היעילות על ידי התאמת צריכת החשמל לעומס, במקום לפעול במהירות מלאה ולחנוק או לדכא את התפוקה. אלה חשובים מאוד לשקול עבור יישומי שינוע כגון קווי בקבוק. השילוב של מנועי AC ו-VFDS נמצא בשימוש נרחב להגברת היעילות ועובד היטב במגוון יישומי מהירות משתנה. מנועי AC ו-DC כאחד עם הנעה מתאימה פועלים היטב ביישומים של מהירות משתנה. מנועי DC ותצורות הנעה היו זה מכבר הבחירה היחידה עבור מנועים במהירות משתנה, ורכיביהם פותחו והוכחו. אפילו כיום, מנועי DC פופולריים ביישומי מהירות משתנה, כוחות סוס חלקיים ושימושיים ביישומים במהירות נמוכה מכיוון שהם יכולים לספק מומנט מלא במהירויות נמוכות ומומנט קבוע במהירויות מנוע תעשייתיות שונות. עם זאת, תחזוקת מנועי DC היא נושא שיש לקחת בחשבון, מכיוון שרבים דורשים קומוטציה עם מברשות ובלאי עקב מגע עם חלקים נעים. מנועי DC ללא מברשות מבטלים בעיה זו, אך הם יקרים יותר בהתחלה ומגוון המנועים התעשייתיים הזמינים קטן יותר. שחיקת מברשות אינה בעיה במנועי אינדוקציה AC, בעוד ש-VFDS מספקים אפשרות שימושית עבור יישומים העולים על 1 כ"ס, כגון מאווררים ושאיבה, שיכולים להגביר את היעילות. בחירת סוג הנעה להפעלת מנוע תעשייתי יכולה להוסיף מודעות מיקום מסוימת. ניתן להוסיף מקודד למנוע אם היישום דורש זאת, וניתן לציין הנעה שישתמש במשוב מקודד. כתוצאה מכך, הגדרה זו יכולה לספק מהירויות דמויות סרוו.

3. האם אתה זקוק לשליטה במיקום?

בקרת מיקום הדוקה מושגת על ידי אימות מתמיד של מיקום המנוע בזמן שהוא נע. יישומים כגון מנועי מיקום ליניאריים יכולים להשתמש במנועי צעד עם או בלי משוב או במנועי סרוו עם משוב מובנה. מנוע הצעד נע במדויק למיקום במהירות בינונית ולאחר מכן מחזיק במיקום זה. מערכת צעד בלולאה פתוחה מספקת בקרת מיקום חזקה אם גודלה מתאים. כאשר אין משוב, מנוע הצעד ינוע את מספר הצעדים המדויק אלא אם כן הוא נתקל בהפרעת עומס מעבר ליכולתו. ככל שהמהירות והדינמיקה של היישום עולות, בקרת הצעד בלולאה פתוחה עשויה לא לעמוד בדרישות המערכת, מה שמחייב שדרוג למערכת מנוע צעד או סרוו עם משוב. מערכת בלולאה סגורה מספקת פרופילי תנועה מדויקים במהירות גבוהה ובקרת מיקום מדויקת. מערכות סרוו מספקות מומנטים גבוהים יותר מאשר מנועי צעד במהירויות גבוהות וגם פועלות טוב יותר בעומסים דינמיים גבוהים או ביישומי תנועה מורכבים. עבור תנועה בעלת ביצועים גבוהים עם חריגה נמוכה מהמיקום, אינרציית העומס המוחזרת צריכה להתאים לאינרציית מנוע הסרוו ככל האפשר. ביישומים מסוימים, חוסר התאמה של עד 10:1 מספיק, אך התאמה של 1:1 היא אופטימלית. הפחתת הילוכים היא דרך טובה לפתור את בעיית חוסר ההתאמה באינרציה, מכיוון שהאינרציה של העומס המוחזר יורדת בריבוע יחס ההילוכים, אך יש לקחת בחשבון את האינרציה של תיבת ההילוכים בחישוב.