Làm thế nào để chọn động cơ tự động hóa công nghiệp?

Có bốn loại tải động cơ tự động hóa công nghiệp:

1, Mã lực có thể điều chỉnh và mô-men xoắn không đổi: Các ứng dụng mã lực thay đổi và mô-men xoắn không đổi bao gồm băng tải, cần cẩu và bơm bánh răng. Trong các ứng dụng này, mô-men xoắn không đổi vì tải không đổi. Mã lực cần thiết có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, điều này làm cho động cơ AC và DC tốc độ không đổi trở thành một lựa chọn tốt.

2, Mô men xoắn biến thiên và mã lực không đổi: Một ví dụ về ứng dụng mô men xoắn biến thiên và mã lực không đổi là giấy cuộn máy. Tốc độ của vật liệu không đổi nghĩa là mã lực không thay đổi. Tuy nhiên, khi đường kính cuộn tăng lên thì tải trọng sẽ thay đổi. Trong các hệ thống nhỏ, đây là ứng dụng tốt cho động cơ DC hoặc động cơ servo. Năng lượng tái tạo cũng là một vấn đề đáng quan tâm và cần được cân nhắc khi xác định kích thước của động cơ công nghiệp hoặc lựa chọn phương pháp kiểm soát năng lượng. Động cơ xoay chiều có 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, mã lực và mô-men xoắn có thể điều chỉnh: quạt, máy bơm ly tâm và máy khuấy cần mã lực và mô-men xoắn thay đổi. Khi tốc độ của động cơ công nghiệp tăng lên, công suất tải cũng tăng theo mã lực và mô-men xoắn cần thiết. Những loại tải này là nơi bắt đầu cuộc thảo luận về hiệu suất của động cơ, với bộ biến tần tải động cơ AC sử dụng bộ truyền động tốc độ thay đổi (VSD).

4, điều khiển vị trí hoặc điều khiển mô-men xoắn: Các ứng dụng như truyền động tuyến tính, yêu cầu chuyển động chính xác đến nhiều vị trí, yêu cầu điều khiển vị trí hoặc mô-men xoắn chặt chẽ và thường yêu cầu 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 nạp 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

Mặc dù có hơn 36 loại động cơ AC/DC được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù có nhiều loại động cơ nhưng có rất nhiều sự chồng chéo 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 sự lựa chọn thực tế của động cơ trong hầu hết các ứng dụng. Sáu loại động cơ phổ biến nhất, phù hợp với phần lớn các ứng dụng, là động cơ DC không chổi than và có chổi than, động cơ lồng sóc và rôto cuộn dây AC, động cơ servo và động cơ bước. Những loại động cơ này phù hợp với hầu hết 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 tốc độ không đổi, tốc độ thay đổi và điều khiển vị trí (hoặc mô-men xoắn). Các tình huống tự động hóa công nghiệp khác nhau đòi hỏi các ứng dụng và vấn đề khác nhau cũng như các bộ vấn đề riêng của chúng. Ví dụ: nếu tốc độ tối đa nhỏ hơn tốc độ tham chiếu của động cơ thì cần có hộp số. Điều này cũng cho phép một 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 nhiều yếu tố mà người dùng phải xem xét vì có nhiều chi tiết cần xem xét. Tính toán quán tính tải, mô men xoắn và tốc độ yêu cầu 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 trình máy. Những thay đổi về tải, tốc độ tăng hoặc giảm tốc và chu kỳ làm việc của ứng dụng cũng phải được xem xét, nếu không động cơ công nghiệp có thể quá nóng. Động cơ cảm ứng xoay chiều là 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 các ứng dụng rửa khung mở và 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 có 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 các điều khiển bật/tắt toàn dòng. Mạch điều khiển thường bao gồm cầu chì mạch nhánh có công tắc tơ, bộ khởi động động cơ công nghiệp quá tải và bộ điều khiển động cơ bằng tay hoặc bộ khởi động mềm. Cả động cơ AC và DC đều phù hợp cho các ứng dụng có tốc độ không đổi. Động cơ DC cung cấp mô-men xoắn tối đa ở tốc độ bằng 0 và có đế lắp lớn. Động cơ xoay chiều 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 sẽ được coi là quá mức đối với một ứng dụng đơn giản.

2. Ứng dụng có tốc độ thay đổi?

Các ứng dụng tốc độ thay đổi thường yêu cầu các biến thể tốc độ và tốc độ nhỏ gọn, cũng như các đường dốc tăng tốc và giảm tốc được xác định. Trong các ứng dụng thực tế, việc giảm tốc độ của động cơ công nghiệp, chẳng hạn như quạt và máy bơm ly tâm, thường được thực hiện để nâng cao hiệu suất bằng cách điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng phù hợp với tải, thay vì chạy ở tốc độ tối đa và điều tiết hoặc triệt tiêu đầu ra. Đây là những điều 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 có tốc độ thay đổi. Cả động cơ AC và DC với bộ truyền động thích hợp đều hoạt động tốt trong các ứng dụng có tốc độ thay đổi. Động cơ DC và cấu hình truyền động từ lâu đã là lựa chọn duy nhất cho động cơ có tốc độ thay đổi và các bộ phận 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 thay đổi, mã lực nhỏ và hữu ích trong các ứng dụng tốc độ thấp vì chúng có thể cung cấp mô-men xoắn cực đại ở tốc độ thấp và mô-men xoắn không đổi ở các tốc độ động cơ công nghiệp khác nhau. Tuy nhiên, việc bảo trì động cơ DC là một vấn đề cần cân nhắc, vì nhiều động cơ yêu cầu chuyển mạch bằng chổi than và bị hao 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 và phạm vi động cơ công nghiệp hiện có nhỏ hơn. Sự mài mòn của chổi than không phải là vấn đề với động cơ cảm ứng xoay chiều, trong khi bộ truyền động tần số thay đổi (VFDS) cung cấp tùy chọn hữu ích cho các ứng dụng vượt quá 1 HP, chẳng hạn như quạt và máy bơm, có thể tăng hiệu suất. Việc chọn loại truyền động để chạy động cơ công nghiệp có thể bổ sung thêm một số nhận thức về vị trí. Một bộ mã hóa có thể được thêm vào động cơ nếu ứng dụng yêu cầu và có thể chỉ định một ổ đĩa để sử dụng phản hồi của bộ mã hóa. Kết quả là, thiết lập này có thể cung cấp tốc độ giống như servo.

3. Bạn có cần kiểm soát vị trí không?

Kiểm soát vị trí chặt chẽ đạt được bằng cách liên tục xác minh 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 vốn có. Stepper di chuyển chính xác đến một vị trí với tốc độ vừa phải rồi giữ nguyên vị trí đó. Hệ thống bước vòng lặp mở cung cấp khả năng kiểm soát vị trí mạnh mẽ nếu có kích thước phù hợp. Khi không có phản hồi, stepper sẽ di chuyển chính xác số bước trừ khi gặp phải tình trạng tải bị gián đoạn vượt quá khả năng của nó. Khi tốc độ và tính năng động của ứng dụng tăng lên, điều khiển bước vòng hở có thể không đáp ứng các yêu cầu của hệ thống, đòi hỏi phải nâng cấp lên hệ thống động cơ bước hoặc động cơ servo có phản hồi. Một hệ thống vòng kín cung cấp các biên dạng chuyển động tốc độ cao, chính xác và điều khiển 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 cao hoặc các ứng dụng chuyển động phức tạp. Đối với chuyển động hiệu suất cao với độ vọt lố ở vị trí thấp, quán tính tải phản xạ phải khớp với quán tính của mô tơ servo càng nhiều càng tốt. Trong một số ứng dụng, tỷ lệ không khớp lên tới 10:1 là đủ, nhưng tỷ lệ khớp 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 theo bình phương của tỷ số truyền, nhưng quán tính của hộp số phải được tính đến trong tính toán.