Tööstusautomaatika mootorikoormusi on neli tüüpi:
1. Reguleeritav hobujõud ja konstantne pöördemoment: Muutuva hobujõu ja konstantse pöördemomendi rakendused hõlmavad konveiereid, kraanasid ja hammasrataspumpasid. Nendes rakendustes on pöördemoment konstantne, kuna koormus on konstantne. Vajalik hobujõud võib rakendusest olenevalt erineda, mistõttu on konstantse kiirusega vahelduvvoolu- ja alalisvoolumootorid hea valik.
2. Muutuv pöördemoment ja konstantne hobujõud: Näide muutuva pöördemomendi ja konstantse hobujõu rakendustest on paberi kerimine masinaga. Materjali kiirus jääb samaks, mis tähendab, et hobujõud ei muutu. Rulli läbimõõdu suurenedes muutub aga koormus. Väikestes süsteemides on see hea rakendus alalisvoolumootorite või servomootorite jaoks. Regeneratiivenergia on samuti oluline ja seda tuleks tööstusmootori suuruse määramisel või energia juhtimismeetodi valimisel arvesse võtta. Suurematele süsteemidele võivad kasuks tulla vahelduvvoolumootorid, millel on enkoodrid, suletud ahelaga juhtimine ja täiskvadrantsed ajamid.
3, reguleeritav võimsus ja pöördemoment: ventilaatorid, tsentrifugaalpumbad ja segistid vajavad muudetavat võimsust ja pöördemomenti. Tööstusmootori kiiruse suurenedes suureneb ka koormus koos vajaliku hobujõu ja pöördemomendiga. Selliste koormuste puhul algab mootori efektiivsuse arutelu, kus inverterid koormavad vahelduvvoolumootoreid muutuva kiirusega ajamitena (VSD).
4, positsioonijuhtimine või pöördemomendi juhtimine: rakendused, näiteks lineaarajamid, mis nõuavad täpset liikumist mitmesse asendisse, vajavad ranget positsiooni- või pöördemomendi juhtimist ning sageli vajavad tagasisidet mootori õige asendi kontrollimiseks. Nende rakenduste jaoks on parim valik servo- või astmemootorid, kuid terase- või paberitootmisliinidel ja sarnastel rakendustel kasutatakse tavaliselt tagasisidega alalisvoolumootoreid või inverteriga koormatud vahelduvvoolumootoreid koos kodeerijatega.
Erinevat tüüpi tööstusmootorid
Kuigi tööstuslikes rakendustes kasutatakse üle 36 tüübi vahelduv-/alalisvoolumootoreid. Kuigi mootoritüüpe on palju, on tööstuslikes rakendustes palju kattuvust ja turg on surunud peale mootorite valiku lihtsustamist. See kitsendab mootorite praktilist valikut enamikus rakendustes. Kuus kõige levinumat mootoritüüpi, mis sobivad enamiku rakenduste jaoks, on harjadeta ja harjadega alalisvoolumootorid, vahelduvvoolu oravpuuriga ja mähisega rootormootorid, servo- ja astmemootorid. Need mootoritüübid sobivad enamiku rakenduste jaoks, samas kui teisi tüüpe kasutatakse ainult erirakendustes.
Kolm peamist tüüpi tööstuslikke mootorirakendusi
Tööstusmootorite kolm peamist rakendust on püsikiiruse, muutuva kiiruse ja positsiooni (või pöördemomendi) juhtimine. Erinevad tööstusautomaatika olukorrad nõuavad erinevaid rakendusi ja probleeme, aga ka omaenda probleemide kogumeid. Näiteks kui maksimaalne kiirus on väiksem kui mootori võrdluskiirus, on vaja käigukasti. See võimaldab ka väiksemal mootoril töötada efektiivsemal kiirusel. Kuigi internetis on palju teavet mootori suuruse määramise kohta, on palju tegureid, mida kasutajad peavad arvestama, kuna arvestada on palju üksikasju. Koormuse inertsi, pöördemomendi ja kiiruse arvutamine nõuab kasutajalt selliste parameetrite mõistmist nagu koorma kogumass ja suurus (raadius), samuti hõõrdumine, käigukasti kadu ja masina tsükkel. Arvesse tuleb võtta ka koormuse, kiirenduse või aeglustuse kiiruse ja rakenduse töötsükli muutusi, vastasel juhul võivad tööstusmootorid üle kuumeneda. Vahelduvvoolu induktsioonmootorid on populaarne valik tööstuslike pöördliikumise rakenduste jaoks. Pärast mootori tüübi ja suuruse valimist peavad kasutajad arvestama ka keskkonnategurite ja mootori korpuse tüüpidega, näiteks avatud raami ja roostevabast terasest korpuse pesemise rakendustega.
Kuidas valida tööstuslikku mootorit
Tööstusmootorite valiku kolm peamist probleemi
1. Püsiva kiirusega rakendused?
Püsikiirusega rakendustes töötab mootor tavaliselt sarnase kiirusega, arvestamata kiirendus- ja aeglustusrampidega vähe või üldse mitte. Seda tüüpi rakenduses kasutatakse tavaliselt täisliini sisse/välja juhtimist. Juhtimisahel koosneb tavaliselt haruahela kaitsmest kontaktoriga, ülekoormusevastasest tööstuslikust mootorikäivitist ja käsitsi mootorikontrollerist või pehmest starterist. Nii vahelduvvoolu- kui ka alalisvoolumootorid sobivad püsikiirusega rakendusteks. Alalisvoolumootorid pakuvad täielikku pöördemomenti nullkiirusel ja neil on suur kinnitusalus. Vahelduvvoolumootorid on hea valik ka seetõttu, et neil on kõrge võimsustegur ja nad vajavad vähe hooldust. Seevastu servo- või astmemootori kõrgeid jõudlusomadusi peetaks lihtsa rakenduse jaoks liigseks.
2. Muutuva kiirusega rakendus?
Muutuva kiirusega rakendused nõuavad tavaliselt kompaktset kiirust ja kiiruse variatsioone, samuti määratletud kiirendus- ja aeglustusramme. Praktikas vähendatakse tööstusmootorite, näiteks ventilaatorite ja tsentrifugaalpumpade kiirust tavaliselt efektiivsuse parandamiseks, sobitades energiatarbimist koormusega, mitte töötades täiskiirusel ja vähendades või vähendades väljundit. Need on väga olulised kaalutlused transpordirakenduste, näiteks villimisliinide puhul. Vahelduvvoolumootorite ja sagedusmuunduri kombinatsiooni kasutatakse laialdaselt efektiivsuse suurendamiseks ja see toimib hästi mitmesugustes muutuva kiirusega rakendustes. Nii vahelduv- kui ka alalisvoolumootorid koos sobivate ajamitega sobivad hästi muutuva kiirusega rakendustes. Alalisvoolumootorid ja ajamikonfiguratsioonid on pikka aega olnud ainus valik muutuva kiirusega mootorite jaoks ning nende komponendid on välja töötatud ja ennast tõestanud. Isegi praegu on alalisvoolumootorid populaarsed muutuva kiirusega, murdosa hobujõuga rakendustes ja kasulikud madala kiirusega rakendustes, kuna need suudavad pakkuda täielikku pöördemomenti madalatel kiirustel ja konstantset pöördemomenti erinevatel tööstusmootori kiirustel. Alalisvoolumootorite hooldus on aga küsimus, mida tuleb arvestada, kuna paljud vajavad harjadega kommuteerimist ja kuluvad liikuvate osadega kokkupuute tõttu. Harjadeta alalisvoolumootorid kõrvaldavad selle probleemi, kuid on esialgu kallimad ja saadaolevate tööstusmootorite valik on väiksem. Harjade kulumine ei ole vahelduvvoolu asünkroonmootorite puhul probleem, samas kui muutuva sagedusega ajamid (VFDS) pakuvad kasulikku võimalust rakenduste jaoks, mis ületavad 1 hj, näiteks ventilaatorite ja pumpamise jaoks, mis võivad suurendada efektiivsust. Tööstusmootori käitamiseks sobiva ajami tüübi valimine võib lisada positsiooniteadlikkust. Mootorile saab lisada enkoodri, kui rakendus seda nõuab, ja ajami saab määrata enkoodri tagasiside kasutamiseks. Selle tulemusena saab see seadistus pakkuda servomootoritele sarnaseid kiirusi.
3. Kas vajate positsioonikontrolli?
Täpne positsioonikontroll saavutatakse mootori asukoha pideva kontrollimisega selle liikumise ajal. Rakendustes, näiteks lineaarajamite positsioneerimisel, saab kasutada tagasisidega või ilma tagasisideta astmelisi mootoreid või tagasisidega servomootoreid. Samm-mootor liigub mõõduka kiirusega täpselt positsioonile ja hoiab seda positsiooni. Avatud ahelaga astmeline süsteem pakub õige suurusega võimsat positsioonikontrolli. Kui tagasisidet pole, liigub samm-mootor täpse arvu samme, välja arvatud juhul, kui see satub koormuse katkestusse, mis ületab selle võimekuse. Rakenduse kiiruse ja dünaamika suurenedes ei pruugi avatud ahelaga astmeline juhtimine vastata süsteemi nõuetele, mis nõuab uuendamist tagasisidega samm- või servomootorisüsteemile. Suletud ahelaga süsteem pakub täpseid ja kiireid liikumisprofiile ning täpset positsioonikontrolli. Servosüsteemid pakuvad suurtel kiirustel suuremaid pöördemomente kui astmelised masinad ja töötavad paremini ka suure dünaamilise koormuse või keerukate liikumisrakenduste korral. Suure jõudlusega liikumise ja väikese positsiooniületamise korral peaks peegeldunud koormuse inerts võimalikult palju vastama servomootori inertsile. Mõnes rakenduses piisab kuni 10:1 mittevastavusest, kuid optimaalne on 1:1 vaste. Käigukasti reduktsioon on hea viis inertsi mittevastavuse probleemi lahendamiseks, sest peegeldunud koormuse inerts langeb ülekandearvu ruudu võrra, kuid arvutamisel tuleb arvesse võtta käigukasti inerts.
Postituse aeg: 16. juuni 2023