چگونه موتور اتوماسیون صنعتی انتخاب کنیم؟

چهار نوع بار موتور اتوماسیون صنعتی وجود دارد:

۱، اسب بخار قابل تنظیم و گشتاور ثابت: کاربردهای اسب بخار متغیر و گشتاور ثابت شامل نقاله‌ها، جرثقیل‌ها و پمپ‌های دنده‌ای می‌شود. در این کاربردها، گشتاور ثابت است زیرا بار ثابت است. اسب بخار مورد نیاز ممکن است بسته به کاربرد متفاوت باشد، که موتورهای AC و DC با سرعت ثابت را به انتخاب خوبی تبدیل می‌کند.

۲، گشتاور متغیر و اسب بخار ثابت: نمونه‌ای از کاربردهای گشتاور متغیر و اسب بخار ثابت، دستگاه سیم‌پیچ کاغذ است. سرعت مواد ثابت می‌ماند، به این معنی که اسب بخار تغییر نمی‌کند. با این حال، با افزایش قطر رول، بار تغییر می‌کند. در سیستم‌های کوچک، این کاربرد خوبی برای موتورهای DC یا سروو موتورها است. توان احیاکننده نیز یک نگرانی است و باید هنگام تعیین اندازه یک موتور صنعتی یا انتخاب روش کنترل انرژی در نظر گرفته شود. موتورهای AC با انکودر، کنترل حلقه بسته و درایوهای ربع کامل ممکن است برای سیستم‌های بزرگتر مفید باشند.

۳، اسب بخار و گشتاور قابل تنظیم: فن‌ها، پمپ‌های گریز از مرکز و همزن‌ها به اسب بخار و گشتاور متغیر نیاز دارند. با افزایش سرعت یک موتور صنعتی، خروجی بار نیز با اسب بخار و گشتاور مورد نیاز افزایش می‌یابد. این نوع بارها جایی هستند که بحث راندمان موتور شروع می‌شود، و اینورترها موتورهای AC را با استفاده از درایوهای سرعت متغیر (VSD) بارگذاری می‌کنند.

۴، کنترل موقعیت یا کنترل گشتاور: کاربردهایی مانند درایوهای خطی که نیاز به حرکت دقیق به چندین موقعیت دارند، نیاز به کنترل دقیق موقعیت یا گشتاور دارند و اغلب برای تأیید موقعیت صحیح موتور به بازخورد نیاز دارند. موتورهای سروو یا پله‌ای بهترین انتخاب برای این کاربردها هستند، اما موتورهای DC با بازخورد یا موتورهای AC با بار اینورتر و انکودر معمولاً در خطوط تولید فولاد یا کاغذ و کاربردهای مشابه استفاده می‌شوند.

انواع مختلف موتور صنعتی

اگرچه بیش از ۳۶ نوع موتور AC/DC در کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. اگرچه انواع زیادی از موتورها وجود دارد، اما همپوشانی زیادی در کاربردهای صنعتی وجود دارد و بازار به سمت ساده‌سازی انتخاب موتورها سوق داده شده است. این امر انتخاب عملی موتورها را در اکثر کاربردها محدود می‌کند. شش نوع موتور رایج که برای اکثر قریب به اتفاق کاربردها مناسب هستند، موتورهای DC بدون جاروبک و جاروبک‌دار، موتورهای AC قفس سنجابی و روتور سیم‌پیچ، موتورهای سروو و پله‌ای هستند. این نوع موتورها برای اکثر قریب به اتفاق کاربردها مناسب هستند، در حالی که انواع دیگر فقط برای کاربردهای خاص استفاده می‌شوند.

سه نوع اصلی از کاربردهای موتورهای صنعتی

سه کاربرد اصلی موتورهای صنعتی عبارتند از سرعت ثابت، سرعت متغیر و کنترل موقعیت (یا گشتاور). موقعیت‌های مختلف اتوماسیون صنعتی، کاربردها و مسائل مختلف و همچنین مجموعه مسائل خاص خود را می‌طلبند. به عنوان مثال، اگر حداکثر سرعت کمتر از سرعت مرجع موتور باشد، به یک گیربکس نیاز است. این امر همچنین به یک موتور کوچکتر اجازه می‌دهد تا با سرعت کارآمدتری کار کند. در حالی که اطلاعات آنلاین زیادی در مورد نحوه تعیین اندازه موتور وجود دارد، عوامل زیادی وجود دارد که کاربران باید در نظر بگیرند زیرا جزئیات زیادی برای بررسی وجود دارد. محاسبه اینرسی بار، گشتاور و سرعت مستلزم آن است که کاربر پارامترهایی مانند جرم و اندازه کل (شعاع) بار و همچنین اصطکاک، تلفات گیربکس و چرخه ماشین را درک کند. تغییرات در بار، سرعت شتاب یا کاهش سرعت و چرخه کار کاربرد نیز باید در نظر گرفته شود، در غیر این صورت موتورهای صنعتی ممکن است بیش از حد گرم شوند. موتورهای القایی AC یک انتخاب محبوب برای کاربردهای حرکت چرخشی صنعتی هستند. پس از انتخاب نوع و اندازه موتور، کاربران همچنین باید عوامل محیطی و انواع محفظه موتور، مانند کاربردهای شستشوی قاب باز و محفظه فولاد ضد زنگ را در نظر بگیرند.

نحوه انتخاب موتور صنعتی

سه مشکل اصلی انتخاب موتور صنعتی

۱. برنامه‌های با سرعت ثابت؟

در کاربردهای سرعت ثابت، موتور معمولاً با سرعتی مشابه و بدون در نظر گرفتن شیب‌های شتاب‌گیری و کاهش سرعت یا با توجه کم یا بدون در نظر گرفتن آنها، کار می‌کند. این نوع کاربرد معمولاً با استفاده از کنترل‌های روشن/خاموش تمام‌خطی انجام می‌شود. مدار کنترل معمولاً شامل یک فیوز مدار شاخه‌ای با یک کنتاکتور، یک استارتر موتور صنعتی اضافه بار و یک کنترل‌کننده دستی موتور یا استارتر نرم است. هر دو موتور AC و DC برای کاربردهای سرعت ثابت مناسب هستند. موتورهای Dc گشتاور کامل را در سرعت صفر ارائه می‌دهند و پایه نصب بزرگی دارند. موتورهای AC نیز انتخاب خوبی هستند زیرا ضریب توان بالایی دارند و به نگهداری کمی نیاز دارند. در مقابل، ویژگی‌های عملکرد بالای یک موتور سروو یا پله‌ای برای یک کاربرد ساده بیش از حد در نظر گرفته می‌شود.

۲. اپلیکیشن سرعت متغیر؟

کاربردهای سرعت متغیر معمولاً به تغییرات سرعت و دور فشرده و همچنین شیب‌های شتاب‌گیری و کاهش سرعت تعریف‌شده نیاز دارند. در کاربردهای عملی، کاهش سرعت موتورهای صنعتی، مانند فن‌ها و پمپ‌های گریز از مرکز، معمولاً برای بهبود راندمان با تطبیق مصرف برق با بار انجام می‌شود، نه اینکه با سرعت کامل کار کنند و خروجی را کاهش یا متوقف کنند. در نظر گرفتن این موارد برای کاربردهای انتقال مانند خطوط بطری‌سازی بسیار مهم است. ترکیب موتورهای AC و VFDS به طور گسترده برای افزایش راندمان استفاده می‌شود و در انواع کاربردهای سرعت متغیر به خوبی کار می‌کند. هر دو موتور AC و DC با درایوهای مناسب در کاربردهای سرعت متغیر به خوبی کار می‌کنند. موتورهای Dc و پیکربندی‌های درایو مدت‌هاست که تنها انتخاب برای موتورهای سرعت متغیر بوده‌اند و اجزای آنها توسعه یافته و اثبات شده‌اند. حتی اکنون، موتورهای DC در کاربردهای سرعت متغیر، کاربردهای اسب بخار کسری محبوب هستند و در کاربردهای سرعت پایین مفید هستند زیرا می‌توانند گشتاور کامل را در سرعت‌های پایین و گشتاور ثابت را در سرعت‌های مختلف موتور صنعتی فراهم کنند. با این حال، نگهداری موتورهای DC موضوعی است که باید در نظر گرفته شود، زیرا بسیاری از آنها نیاز به کموتاسیون با جاروبک‌ها دارند و به دلیل تماس با قطعات متحرک فرسوده می‌شوند. موتورهای DC بدون جاروبک این مشکل را برطرف می‌کنند، اما در ابتدا گران‌تر هستند و طیف موتورهای صنعتی موجود کمتر است. سایش جاروبک در موتورهای القایی AC مشکلی ایجاد نمی‌کند، در حالی که درایوهای فرکانس متغیر (VFDS) گزینه مفیدی برای کاربردهای بیش از 1 اسب بخار، مانند فن‌ها و پمپاژها، ارائه می‌دهند که می‌تواند راندمان را افزایش دهد. انتخاب نوع درایو برای راه‌اندازی یک موتور صنعتی می‌تواند تا حدودی به آگاهی از موقعیت کمک کند. در صورت نیاز به کاربرد، می‌توان یک انکودر به موتور اضافه کرد و می‌توان یک درایو را برای استفاده از بازخورد انکودر مشخص کرد. در نتیجه، این تنظیمات می‌تواند سرعت‌هایی شبیه به سروو موتور فراهم کند.

۳. آیا به کنترل موقعیت نیاز دارید؟

کنترل دقیق موقعیت با تأیید مداوم موقعیت موتور در حین حرکت آن حاصل می‌شود. کاربردهایی مانند موقعیت‌یابی درایوهای خطی می‌توانند از موتورهای پله‌ای با یا بدون بازخورد یا موتورهای سروو با بازخورد ذاتی استفاده کنند. پله‌ای دقیقاً با سرعت متوسط به موقعیتی حرکت می‌کند و سپس آن موقعیت را حفظ می‌کند. سیستم پله‌ای حلقه باز در صورت اندازه‌گیری مناسب، کنترل موقعیت قدرتمندی را ارائه می‌دهد. هنگامی که بازخوردی وجود ندارد، پله‌ای تعداد دقیق پله‌ها را حرکت می‌دهد، مگر اینکه با وقفه بار فراتر از ظرفیت خود مواجه شود. با افزایش سرعت و دینامیک کاربرد، کنترل پله‌ای حلقه باز ممکن است الزامات سیستم را برآورده نکند، که نیاز به ارتقاء به یک سیستم موتور پله‌ای یا سروو با بازخورد دارد. یک سیستم حلقه بسته، پروفایل‌های حرکتی دقیق و پرسرعت و کنترل موقعیت دقیق را ارائه می‌دهد. سیستم‌های سروو گشتاورهای بالاتری نسبت به پله‌ای‌ها در سرعت‌های بالا ارائه می‌دهند و همچنین در بارهای دینامیکی بالا یا کاربردهای حرکتی پیچیده بهتر عمل می‌کنند. برای حرکت با کارایی بالا با جهش موقعیت کم، اینرسی بار منعکس شده باید تا حد امکان با اینرسی موتور سروو مطابقت داشته باشد. در برخی از کاربردها، عدم تطابق تا 10:1 کافی است، اما تطابق 1:1 بهینه است. کاهش دنده روش خوبی برای حل مشکل عدم تطابق اینرسی است، زیرا اینرسی بار بازتابی به اندازه مربع نسبت انتقال کاهش می‌یابد، اما اینرسی گیربکس باید در محاسبه در نظر گرفته شود.