كيفية اختيار محرك الأتمتة الصناعية؟

هناك أربعة أنواع من أحمال محركات الأتمتة الصناعية:

1، قوة حصانية قابلة للتعديل وعزم دوران ثابت: تشمل تطبيقات القدرة الحصانية المتغيرة وعزم الدوران الثابت الناقلات والرافعات ومضخات التروس. في هذه التطبيقات، يكون عزم الدوران ثابتًا لأن الحمل ثابت. قد تختلف القدرة الحصانية المطلوبة اعتمادًا على التطبيق، مما يجعل محركات التيار المتردد والتيار المستمر ذات السرعة الثابتة خيارًا جيدًا.

2، عزم الدوران المتغير والقدرة الحصانية الثابتة: مثال على تطبيقات عزم الدوران المتغير والقدرة الحصانية الثابتة هو ورق لف الآلة. تظل سرعة المادة كما هي، مما يعني أن القوة الحصانية لا تتغير. ومع ذلك، مع زيادة قطر اللفة، يتغير الحمل. في الأنظمة الصغيرة، يعد هذا تطبيقًا جيدًا لمحركات التيار المستمر أو المحركات المؤازرة. تعد الطاقة المتجددة أيضًا مصدر قلق ويجب أخذها في الاعتبار عند تحديد حجم المحرك الصناعي أو اختيار طريقة التحكم في الطاقة. قد تفيد محركات التيار المتردد المزودة بأجهزة التشفير والتحكم في الحلقة المغلقة والمحركات الرباعية الكاملة الأنظمة الأكبر حجمًا.

3، قوة حصانية وعزم دوران قابلان للتعديل: تحتاج المراوح ومضخات الطرد المركزي والمحرضون إلى قوة حصانية وعزم دوران متغيرين. مع زيادة سرعة المحرك الصناعي، يزداد خرج الحمل أيضًا مع القدرة الحصانية وعزم الدوران المطلوبين. هذه الأنواع من الأحمال هي المكان الذي تبدأ فيه مناقشة كفاءة المحرك، حيث تقوم العاكسات بتحميل محركات التيار المتردد باستخدام محركات متغيرة السرعة (VSDs).

4، التحكم في الموضع أو التحكم في عزم الدوران: تتطلب التطبيقات مثل المحركات الخطية، التي تتطلب حركة دقيقة إلى أوضاع متعددة، موضعًا محكمًا أو تحكمًا في عزم الدوران، وغالبًا ما تتطلب ردود فعل للتحقق من موضع المحرك الصحيح. تعد المحركات المؤازرة أو المحركات السائر هي الخيار الأفضل لهذه التطبيقات، ولكن محركات التيار المستمر ذات التغذية الراجعة أو محركات التيار المتردد المحملة بالعاكس والمزودة بأجهزة تشفير تُستخدم بشكل شائع في خطوط إنتاج الفولاذ أو الورق والتطبيقات المماثلة.

أنواع المحركات الصناعية المختلفة

على الرغم من وجود أكثر من 36 نوعًا من محركات التيار المتردد/المستمر المستخدمة في التطبيقات الصناعية. على الرغم من وجود أنواع عديدة من المحركات، إلا أن هناك قدرًا كبيرًا من التداخل في التطبيقات الصناعية، وقد دفع السوق لتبسيط اختيار المحركات. وهذا يضيق الاختيار العملي للمحركات في معظم التطبيقات. أنواع المحركات الستة الأكثر شيوعًا، والمناسبة للغالبية العظمى من التطبيقات، هي محركات التيار المستمر بدون فرش ومحركات التيار المستمر، والقفص السنجابي المتردد والمحركات الدوارة المتعرجة، والمحركات المؤازرة والمحركات السائر. تعتبر أنواع المحركات هذه مناسبة للغالبية العظمى من التطبيقات، بينما يتم استخدام الأنواع الأخرى فقط لتطبيقات خاصة.

ثلاثة أنواع رئيسية من تطبيقات المحركات الصناعية

التطبيقات الثلاثة الرئيسية للمحركات الصناعية هي السرعة الثابتة والسرعة المتغيرة والتحكم في الموضع (أو عزم الدوران). تتطلب حالات الأتمتة الصناعية المختلفة تطبيقات ومشاكل مختلفة بالإضافة إلى مجموعات المشاكل الخاصة بها. على سبيل المثال، إذا كانت السرعة القصوى أقل من السرعة المرجعية للمحرك، يلزم وجود علبة تروس. وهذا يسمح أيضًا لمحرك أصغر بالعمل بسرعة أكثر كفاءة. في حين أن هناك وفرة من المعلومات عبر الإنترنت حول كيفية تحديد حجم المحرك، إلا أن هناك العديد من العوامل التي يجب على المستخدمين مراعاتها نظرًا لوجود العديد من التفاصيل التي يجب مراعاتها. يتطلب حساب القصور الذاتي للحمل وعزم الدوران والسرعة من المستخدم فهم المعلمات مثل الكتلة الإجمالية وحجم (نصف القطر) للحمل، بالإضافة إلى الاحتكاك وفقدان علبة التروس ودورة الماكينة. يجب أيضًا مراعاة التغيرات في الحمل، وسرعة التسارع أو التباطؤ، ودورة العمل للتطبيق، وإلا قد ترتفع درجة حرارة المحركات الصناعية. تعد المحركات الحثية ذات التيار المتردد خيارًا شائعًا لتطبيقات الحركة الدوارة الصناعية. بعد اختيار نوع المحرك وحجمه، يحتاج المستخدمون أيضًا إلى مراعاة العوامل البيئية وأنواع غلاف المحرك، مثل الإطار المفتوح وتطبيقات غسيل غلاف الفولاذ المقاوم للصدأ.

كيفية اختيار المحرك الصناعي

ثلاث مشاكل رئيسية لاختيار المحركات الصناعية

1. تطبيقات السرعة الثابتة؟

في تطبيقات السرعة الثابتة، يعمل المحرك عادةً بسرعة مماثلة مع القليل من الاعتبار أو عدم مراعاة منحدرات التسارع والتباطؤ. يتم تشغيل هذا النوع من التطبيقات عادةً باستخدام عناصر تحكم التشغيل/الإيقاف الكاملة. تتكون دائرة التحكم عادة من منصهر دائرة فرعية مع موصل، وبادئ تشغيل محرك صناعي ذو حمل زائد، ووحدة تحكم يدوية للمحرك أو بادئ تشغيل ناعم. كل من محركات التيار المتردد والتيار المستمر مناسبة لتطبيقات السرعة الثابتة. توفر محركات التيار المستمر عزم دوران كامل عند سرعة صفر ولها قاعدة تثبيت كبيرة. تعد محركات التيار المتردد أيضًا خيارًا جيدًا لأنها تتمتع بعامل طاقة عالي وتتطلب القليل من الصيانة. في المقابل، فإن خصائص الأداء العالي للمحرك المؤازر أو السائر تعتبر مفرطة بالنسبة لتطبيق بسيط.

2. تطبيق متغير السرعة؟

تتطلب تطبيقات السرعة المتغيرة عادةً سرعة مدمجة وتنوعات في السرعة، بالإضافة إلى منحدرات تسارع وتباطؤ محددة. في التطبيقات العملية، يتم عادةً تقليل سرعة المحركات الصناعية، مثل المراوح ومضخات الطرد المركزي، لتحسين الكفاءة من خلال مطابقة استهلاك الطاقة مع الحمل، بدلاً من التشغيل بأقصى سرعة وخنق أو قمع الإخراج. من المهم جدًا أخذ هذه الأمور بعين الاعتبار عند نقل التطبيقات مثل خطوط التعبئة. يتم استخدام مزيج محركات التيار المتردد وVFDS على نطاق واسع لزيادة الكفاءة ويعمل بشكل جيد في مجموعة متنوعة من التطبيقات ذات السرعات المتغيرة. تعمل محركات التيار المتردد والتيار المستمر المزودة بمحركات مناسبة بشكل جيد في التطبيقات ذات السرعات المتغيرة. لقد كانت المحركات التي تعمل بالتيار المستمر وتكوينات المحرك هي الخيار الوحيد للمحركات ذات السرعة المتغيرة منذ فترة طويلة، وقد تم تطوير مكوناتها وإثبات فعاليتها. حتى الآن، تحظى محركات التيار المستمر بشعبية كبيرة في تطبيقات السرعات المتغيرة والقدرة الحصانية الكسرية ومفيدة في التطبيقات منخفضة السرعة لأنها يمكن أن توفر عزم دوران كامل عند السرعات المنخفضة وعزم دوران ثابت عند سرعات المحركات الصناعية المختلفة. ومع ذلك، فإن صيانة محركات التيار المستمر هي مسألة يجب أخذها في الاعتبار، حيث يتطلب الكثير منها التبديل بالفرش وتتآكل بسبب ملامستها للأجزاء المتحركة. تعمل محركات التيار المستمر بدون فرش على التخلص من هذه المشكلة، ولكنها أكثر تكلفة مقدمًا كما أن نطاق المحركات الصناعية المتاحة أصغر. لا يمثل تآكل الفرشاة مشكلة في المحركات الحثية ذات التيار المتردد، بينما توفر محركات التردد المتغير (VFDS) خيارًا مفيدًا للتطبيقات التي تتجاوز 1 حصان، مثل المراوح والضخ، والتي يمكن أن تزيد من الكفاءة. يمكن أن يؤدي اختيار نوع محرك الأقراص لتشغيل محرك صناعي إلى إضافة بعض الوعي بالموقع. يمكن إضافة جهاز تشفير إلى المحرك إذا كان التطبيق يتطلب ذلك، ويمكن تحديد محرك لاستخدام ملاحظات جهاز التشفير. ونتيجة لذلك، يمكن أن يوفر هذا الإعداد سرعات تشبه المؤازرة.

3. هل تحتاج إلى التحكم في الموقف؟

يتم تحقيق التحكم الدقيق في الموضع من خلال التحقق المستمر من موضع المحرك أثناء تحركه. يمكن لتطبيقات مثل تحديد موضع المحركات الخطية استخدام محركات السائر مع أو بدون ردود فعل أو محركات مؤازرة ذات ردود فعل متأصلة. يتحرك السائر بدقة إلى موضع بسرعة معتدلة ثم يحافظ على هذا الموضع. يوفر نظام السائر ذو الحلقة المفتوحة تحكمًا قويًا في الموضع إذا كان الحجم مناسبًا. عندما لا يكون هناك أي رد فعل، سيتحرك السائر العدد الدقيق للخطوات ما لم يواجه انقطاعًا في الحمل يتجاوز طاقته. مع زيادة سرعة وديناميكيات التطبيق، قد لا يلبي التحكم في السائر ذو الحلقة المفتوحة متطلبات النظام، الأمر الذي يتطلب الترقية إلى نظام السائر أو محرك سيرفو مع ردود الفعل. يوفر نظام الحلقة المغلقة ملفات حركة دقيقة وعالية السرعة وتحكمًا دقيقًا في الموضع. توفر أنظمة المؤازرة عزم دوران أعلى من السائر عند السرعات العالية وتعمل أيضًا بشكل أفضل في الأحمال الديناميكية العالية أو تطبيقات الحركة المعقدة. بالنسبة للحركة ذات الأداء العالي مع تجاوز الموضع المنخفض، يجب أن يتطابق القصور الذاتي للحمل المنعكس مع القصور الذاتي لمحرك المؤازرة قدر الإمكان. في بعض التطبيقات، يكون عدم التطابق الذي يصل إلى 10:1 كافيًا، ولكن التطابق 1:1 هو الأمثل. يعد تقليل التروس طريقة جيدة لحل مشكلة عدم تطابق القصور الذاتي، لأن القصور الذاتي للحمل المنعكس ينخفض ​​بمقدار مربع نسبة النقل، ولكن يجب أن يؤخذ القصور الذاتي لعلبة التروس في الاعتبار عند الحساب.