Có bốn loại tải động cơ tự động hóa công nghiệp:
1. Công suất có thể điều chỉnh và mô-men xoắn không đổi: Các ứng dụng công suất thay đổi và mô-men xoắn không đổi bao gồm băng tải, cần trục và bơm bánh răng. Trong các ứng dụng này, mô-men xoắn không đổi vì tải không đổi. Công suất yêu cầu có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, do đó động cơ AC và DC tốc độ không đổi là một lựa chọn tốt.
2. Mô-men xoắn biến thiên và mã lực không đổi: Một ví dụ về ứng dụng của mô-men xoắn biến thiên và mã lực không đổi là máy tua lại giấy. Tốc độ của vật liệu vẫn giữ nguyên, nghĩa là mã lực không thay đổi. Tuy nhiên, khi đường kính cuộn tăng lên, tải trọng cũng thay đổi. Trong các hệ thống nhỏ, đây là một ứng dụng tốt cho động cơ DC hoặc động cơ servo. Công suất tái tạo cũng là một vấn đề cần được xem xét khi xác định kích thước động cơ công nghiệp hoặc lựa chọn phương pháp điều khiển năng lượng. Động cơ AC với bộ mã hóa, điều khiển vòng kín và truyền động toàn phần có thể mang lại lợi ích cho các hệ thống lớn hơn.
3. Công suất và mô-men xoắn có thể điều chỉnh: Quạt, bơm ly tâm và máy khuấy cần công suất và mô-men xoắn thay đổi. Khi tốc độ của động cơ công nghiệp tăng lên, công suất tải đầu ra cũng tăng theo công suất và mô-men xoắn cần thiết. Những loại tải này là nơi bắt đầu thảo luận về hiệu suất động cơ, với bộ biến tần tải động cơ AC sử dụng bộ truyền động biến tần (VSD).
4. Điều khiển vị trí hoặc điều khiển mô-men xoắn: Các ứng dụng như truyền động tuyến tính, đòi hỏi chuyển động chính xác đến nhiều vị trí, đòi hỏi điều khiển vị trí hoặc mô-men xoắn chặt chẽ, và thường cần phản hồi để xác minh vị trí chính xác của động cơ. Động cơ servo hoặc động cơ bước là lựa chọn tốt nhất cho các ứng dụng này, nhưng động cơ DC có phản hồi hoặc động cơ AC tải biến tần có bộ mã hóa thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất thép hoặc giấy và các ứng dụng tương tự.
Các loại động cơ công nghiệp khác nhau
Mặc dù có hơn 36 loại động cơ AC/DC được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên, có rất nhiều loại động cơ trùng lặp trong các ứng dụng công nghiệp, và thị trường đã thúc đẩy việc đơn giản hóa việc lựa chọn động cơ. Điều này thu hẹp phạm vi lựa chọn động cơ thực tế trong hầu hết các ứng dụng. Sáu loại động cơ phổ biến nhất, phù hợp với đại đa số các ứng dụng, là động cơ DC không chổi than và chổi than, động cơ rôto AC lồng sóc và cuộn dây, động cơ servo và động cơ bước. Các loại động cơ này phù hợp với đại đa số các ứng dụng, trong khi các loại khác chỉ được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt.
Ba loại ứng dụng động cơ công nghiệp chính
Ba ứng dụng chính của động cơ công nghiệp là điều khiển tốc độ không đổi, tốc độ thay đổi và vị trí (hoặc mô-men xoắn). Các tình huống tự động hóa công nghiệp khác nhau đòi hỏi các ứng dụng và bài toán khác nhau cũng như các tập hợp bài toán riêng của chúng. Ví dụ, nếu tốc độ tối đa nhỏ hơn tốc độ tham chiếu của động cơ, cần phải có hộp số. Điều này cũng cho phép động cơ nhỏ hơn chạy ở tốc độ hiệu quả hơn. Mặc dù có rất nhiều thông tin trực tuyến về cách xác định kích thước của động cơ, nhưng có rất nhiều yếu tố mà người dùng phải cân nhắc vì có rất nhiều chi tiết cần xem xét. Việc tính toán quán tính tải, mô-men xoắn và tốc độ đòi hỏi người dùng phải hiểu các thông số như tổng khối lượng và kích thước (bán kính) của tải, cũng như ma sát, tổn thất hộp số và chu kỳ máy. Những thay đổi về tải, tốc độ tăng tốc hoặc giảm tốc và chu kỳ làm việc cũng phải được xem xét, nếu không động cơ công nghiệp có thể bị quá nhiệt. Động cơ không đồng bộ AC là một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng chuyển động quay công nghiệp. Sau khi lựa chọn loại và kích thước động cơ, người dùng cũng cần xem xét các yếu tố môi trường và loại vỏ động cơ, chẳng hạn như khung mở và ứng dụng rửa vỏ bằng thép không gỉ.
Cách chọn động cơ công nghiệp
Ba vấn đề chính của việc lựa chọn động cơ công nghiệp
1. Ứng dụng tốc độ không đổi?
Trong các ứng dụng tốc độ không đổi, động cơ thường chạy ở tốc độ tương tự mà ít hoặc không cần quan tâm đến các đường dốc tăng tốc và giảm tốc. Loại ứng dụng này thường chạy bằng cách sử dụng điều khiển bật/tắt toàn mạch. Mạch điều khiển thường bao gồm cầu chì mạch nhánh với một contactor, bộ khởi động động cơ công nghiệp quá tải và bộ điều khiển động cơ thủ công hoặc bộ khởi động mềm. Cả động cơ AC và DC đều phù hợp cho các ứng dụng tốc độ không đổi. Động cơ DC cung cấp mô-men xoắn tối đa ở tốc độ bằng không và có đế lắp đặt lớn. Động cơ AC cũng là một lựa chọn tốt vì chúng có hệ số công suất cao và ít cần bảo trì. Ngược lại, đặc tính hiệu suất cao của động cơ servo hoặc động cơ bước được coi là quá mức đối với một ứng dụng đơn giản.
2. Ứng dụng tốc độ thay đổi?
Các ứng dụng tốc độ biến thiên thường yêu cầu tốc độ và các biến thiên tốc độ nhỏ gọn, cũng như các đường dốc tăng tốc và giảm tốc được xác định rõ ràng. Trong các ứng dụng thực tế, việc giảm tốc độ của động cơ công nghiệp, chẳng hạn như quạt và bơm ly tâm, thường được thực hiện để cải thiện hiệu suất bằng cách cân bằng công suất tiêu thụ với tải, thay vì chạy ở tốc độ tối đa và điều tiết hoặc triệt tiêu công suất đầu ra. Những điều này rất quan trọng cần xem xét đối với các ứng dụng vận chuyển như dây chuyền đóng chai. Sự kết hợp giữa động cơ AC và VFDS được sử dụng rộng rãi để tăng hiệu suất và hoạt động tốt trong nhiều ứng dụng tốc độ biến thiên. Cả động cơ AC và DC với bộ truyền động phù hợp đều hoạt động tốt trong các ứng dụng tốc độ biến thiên. Động cơ DC và cấu hình bộ truyền động từ lâu đã là lựa chọn duy nhất cho động cơ tốc độ biến thiên, và các thành phần của chúng đã được phát triển và chứng minh. Ngay cả hiện nay, động cơ DC vẫn phổ biến trong các ứng dụng tốc độ biến thiên, công suất phân đoạn và hữu ích trong các ứng dụng tốc độ thấp vì chúng có thể cung cấp mô-men xoắn toàn phần ở tốc độ thấp và mô-men xoắn không đổi ở nhiều tốc độ động cơ công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, việc bảo trì động cơ DC là một vấn đề cần xem xét, vì nhiều động cơ yêu cầu chuyển mạch bằng chổi than và bị mòn do tiếp xúc với các bộ phận chuyển động. Động cơ DC không chổi than loại bỏ vấn đề này, nhưng chúng đắt hơn ban đầu và phạm vi động cơ công nghiệp có sẵn cũng hẹp hơn. Độ mòn chổi than không phải là vấn đề với động cơ cảm ứng AC, trong khi biến tần (VFDS) cung cấp một lựa chọn hữu ích cho các ứng dụng trên 1 HP, chẳng hạn như quạt và bơm, giúp tăng hiệu suất. Việc lựa chọn loại biến tần để vận hành động cơ công nghiệp có thể giúp tăng cường nhận biết vị trí. Có thể thêm bộ mã hóa vào động cơ nếu ứng dụng yêu cầu, và có thể chỉ định biến tần sử dụng phản hồi của bộ mã hóa. Kết quả là, thiết lập này có thể cung cấp tốc độ tương tự servo.
3. Bạn có cần kiểm soát vị trí không?
Kiểm soát vị trí chặt chẽ đạt được bằng cách liên tục kiểm tra vị trí của động cơ khi nó di chuyển. Các ứng dụng như truyền động tuyến tính định vị có thể sử dụng động cơ bước có hoặc không có phản hồi hoặc động cơ servo có phản hồi nội tại. Động cơ bước di chuyển chính xác đến một vị trí ở tốc độ vừa phải và sau đó giữ nguyên vị trí đó. Hệ thống động cơ bước vòng hở cung cấp khả năng kiểm soát vị trí mạnh mẽ nếu được định cỡ phù hợp. Khi không có phản hồi, động cơ bước sẽ di chuyển đúng số bước trừ khi gặp phải sự gián đoạn tải vượt quá khả năng của nó. Khi tốc độ và động lực của ứng dụng tăng lên, điều khiển động cơ bước vòng hở có thể không đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống, đòi hỏi phải nâng cấp lên hệ thống động cơ bước hoặc động cơ servo có phản hồi. Hệ thống vòng kín cung cấp các cấu hình chuyển động chính xác, tốc độ cao và khả năng kiểm soát vị trí chính xác. Hệ thống servo cung cấp mô-men xoắn cao hơn động cơ bước ở tốc độ cao và cũng hoạt động tốt hơn trong các tải động lực cao hoặc các ứng dụng chuyển động phức tạp. Đối với chuyển động hiệu suất cao với độ quá vị trí thấp, quán tính tải phản xạ nên phù hợp với quán tính của động cơ servo càng nhiều càng tốt. Trong một số ứng dụng, độ lệch lên đến 10:1 là đủ, nhưng độ lệch 1:1 là tối ưu. Giảm tốc là một cách tốt để giải quyết vấn đề không khớp quán tính, vì quán tính của tải phản xạ giảm đi theo bình phương của tỷ số truyền, nhưng quán tính của hộp số phải được tính đến trong quá trình tính toán.
Thời gian đăng: 16-06-2023