Wybór typu silnika jest bardzo prosty, ale także bardzo skomplikowany. Jest to problem wiążący się z dużą wygodą. Jeśli chcesz szybko wybrać typ i uzyskać wynik, doświadczenie jest najszybsze.
W branży automatyki konstrukcji mechanicznych dobór silników jest bardzo częstym problemem. Wiele z nich ma problemy z selekcją, albo są za duże, żeby je zmarnować, albo za małe, żeby je przenieść. Można wybrać duży, przynajmniej da się go używać i maszyna może działać, ale wybór małego jest bardzo kłopotliwy. Czasami, aby zaoszczędzić miejsce, maszyna pozostawia niewielką przestrzeń instalacyjną dla małej maszyny. Na koniec okazuje się, że silnik został wybrany jako mały, a projekt został wymieniony, ale nie można zainstalować rozmiaru.
W branży automatyki mechanicznej najczęściej stosowane są trzy typy silników: trójfazowy asynchroniczny, krokowy i serwo. Silniki prądu stałego są poza zakresem.
Trójfazowa energia asynchroniczna, niska precyzja, włącza się po włączeniu.
Jeśli chcesz kontrolować prędkość, musisz dodać przetwornicę częstotliwości lub możesz dodać skrzynkę kontroli prędkości.
Jeśli jest sterowany przez przetwornicę częstotliwości, wymagany jest specjalny silnik do konwersji częstotliwości. Chociaż zwykłe silniki mogą być używane w połączeniu z przetwornicami częstotliwości, problemem jest wytwarzanie ciepła i pojawią się inne problemy. W przypadku konkretnych niedociągnięć możesz wyszukiwać w Internecie. Silnik sterujący skrzynki regulatora straci moc, zwłaszcza gdy zostanie ustawiony na mały bieg, ale przetwornica częstotliwości nie.
Silniki krokowe to silniki z otwartą pętlą o stosunkowo dużej precyzji, zwłaszcza pięciofazowe silniki krokowe. Krajowych pięciofazowych stepperów jest bardzo niewiele, co stanowi próg techniczny. Ogólnie rzecz biorąc, silnik krokowy nie jest wyposażony w reduktor i jest używany bezpośrednio, to znaczy wał wyjściowy silnika jest bezpośrednio podłączony do obciążenia. Prędkość robocza steppera jest na ogół niska, tylko około 300 obrotów, oczywiście zdarzają się również przypadki jednego lub dwóch tysięcy obrotów, ale jest ona również ograniczona do biegu jałowego i nie ma praktycznego znaczenia. Dlatego ogólnie nie ma akceleratora ani zwalniacza.
Serwo to zamknięty silnik charakteryzujący się najwyższą precyzją. Istnieje wiele krajowych serwomechanizmów. W porównaniu z markami zagranicznymi nadal istnieje duża różnica, zwłaszcza współczynnik bezwładności. Importowane mogą osiągnąć ponad 30, ale krajowe mogą osiągnąć tylko około 10 lub 20.
Dopóki silnik ma bezwładność, wiele osób ignoruje ten punkt przy wyborze modelu, a często jest to kluczowe kryterium przy ustalaniu, czy silnik jest odpowiedni. W wielu przypadkach regulacja serwa polega na dostosowaniu bezwładności. Jeśli wybór mechaniczny nie jest dobry, zwiększy silnik. Obciążenie debugowaniem.
Wczesne serwa krajowe nie miały niskiej bezwładności, średniej bezwładności i wysokiej bezwładności. Kiedy po raz pierwszy zetknąłem się z tym terminem, nie rozumiałem, dlaczego silnik o tej samej mocy miałby mieć trzy standardy: niską, średnią i wysoką bezwładność.
Niska bezwładność oznacza, że silnik jest stosunkowo płaski i długi, a bezwładność wału głównego jest niewielka. Gdy silnik wykonuje powtarzalny ruch o wysokiej częstotliwości, bezwładność jest mała, a wytwarzanie ciepła jest niewielkie. Dlatego silniki o małej bezwładności nadają się do ruchu posuwisto-zwrotnego o wysokiej częstotliwości. Ale ogólny moment obrotowy jest stosunkowo niewielki.
Cewka serwomotoru o dużej bezwładności jest stosunkowo gruba, bezwładność wału głównego jest duża, a moment obrotowy jest duży. Nadaje się do zastosowań, w których występuje wysoki moment obrotowy, ale nie szybki ruch posuwisto-zwrotny. Ze względu na szybki ruch, aby się zatrzymać, sterownik musi wygenerować duże napięcie napędu wstecznego, aby zatrzymać tę dużą bezwładność, a ciepło jest bardzo duże.
Ogólnie rzecz biorąc, silnik o małej bezwładności charakteryzuje się dobrą skutecznością hamowania, szybkim rozruchem, szybką reakcją na przyspieszanie i zatrzymanie, dobrą pracą posuwisto-zwrotną przy dużych prędkościach i nadaje się do niektórych zastosowań przy niewielkim obciążeniu i pozycjonowaniu z dużą prędkością. Takie jak niektóre liniowe mechanizmy pozycjonowania o dużej prędkości. Silniki o średniej i dużej bezwładności nadają się do zastosowań z dużymi obciążeniami i wysokimi wymaganiami dotyczącymi stabilności, na przykład w niektórych gałęziach przemysłu obrabiarek z mechanizmami ruchu kołowego.
Jeżeli obciążenie jest stosunkowo duże lub charakterystyka przyspieszenia jest stosunkowo duża i zostanie wybrany silnik o małej bezwładności, wał może ulec zbyt dużemu uszkodzeniu. Dobór powinien opierać się na takich czynnikach jak wielkość obciążenia, wielkość przyspieszenia itp.
Bezwładność silnika jest również ważnym wskaźnikiem serwomotorów. Odnosi się do bezwładności samego serwosilnika, który jest bardzo ważny dla przyspieszania i zwalniania silnika. Jeżeli bezwładność nie będzie odpowiednio dobrana, praca silnika będzie bardzo niestabilna.
Tak naprawdę istnieją również opcje bezwładności dla innych silników, ale wszyscy osłabili ten punkt w projekcie, jak na przykład zwykłe linie przenośników taśmowych. Po wybraniu silnika okazuje się, że nie można go uruchomić, ale można go poruszyć jednym naciśnięciem ręki. W takim przypadku, jeśli zwiększysz przełożenie redukcji lub moc, może działać normalnie. Podstawową zasadą jest brak dopasowania bezwładnościowego na wczesnym etapie selekcji.
Dla sterowania odpowiedzią sterownika serwomotoru na serwomotor optymalną wartością jest taki, że stosunek bezwładności obciążenia do bezwładności wirnika silnika wynosi jeden, a wartość maksymalna nie może przekraczać pięciokrotności. Dzięki konstrukcji mechanicznego urządzenia przekładniowego można wykonać obciążenie.
Stosunek bezwładności do bezwładności wirnika silnika jest bliski jedności lub mniejszy. Gdy bezwładność obciążenia jest naprawdę duża, a konstrukcja mechaniczna nie pozwala na to, aby stosunek bezwładności obciążenia do bezwładności wirnika silnika był mniejszy niż pięciokrotny, można zastosować silnik o dużej bezwładności wirnika silnika, czyli tzw. silnik bezwładnościowy. Aby uzyskać określoną reakcję przy zastosowaniu silnika o dużej bezwładności, pojemność sterownika powinna być większa.
Poniżej wyjaśniamy zjawisko występujące w rzeczywistym procesie stosowania naszego silnika.
Silnik wibruje przy rozruchu, co ewidentnie świadczy o niewystarczającej bezwładności.
Nie wykryto żadnego problemu, gdy silnik pracował z niską prędkością, ale gdy prędkość była wysoka, po zatrzymaniu ślizgał się, a wał wyjściowy obracał się w lewo i w prawo. Oznacza to, że dopasowanie bezwładności następuje dokładnie w położeniu krańcowym silnika. W tym momencie wystarczy nieznacznie zwiększyć współczynnik redukcji.
Silnik o mocy 400 W ładuje setki kilogramów, a nawet jedną lub dwie tony. Oczywiście jest to obliczane tylko dla mocy, a nie momentu obrotowego. Chociaż samochód AGV zużywa 400 W do ciągnięcia ładunku o wadze kilkuset kilogramów, prędkość samochodu AGV jest bardzo mała, co jest rzadkością w zastosowaniach automatyki.
Serwosilnik wyposażony jest w motoreduktor ślimakowy. Jeśli trzeba go używać w ten sposób, należy pamiętać, że prędkość obrotowa silnika nie powinna być wyższa niż 1500 obr/min. Powodem jest to, że podczas zwalniania przekładni ślimakowej występuje tarcie ślizgowe, prędkość jest zbyt wysoka, ciepło jest poważne, zużycie jest szybkie, a żywotność jest stosunkowo zmniejszona. W tej chwili użytkownicy będą narzekać, jakie są takie śmieci. Importowane przekładnie ślimakowe będą lepsze, ale nie wytrzymają takiej dewastacji. Zaletą serwa z przekładnią ślimakową jest samoblokowanie, wadą jest natomiast utrata precyzji.
Bezwładność = promień obrotu x masa
Dopóki istnieje masa, przyspieszanie i zwalnianie, istnieje bezwładność. Obiekty, które się obracają i poruszają się w ruchu postępowym, mają bezwładność.
W przypadku powszechnie stosowanych zwykłych silników asynchronicznych prądu przemiennego nie ma potrzeby obliczania bezwładności. Cechą silników prądu przemiennego jest to, że gdy bezwładność wyjściowa jest niewystarczająca, to znaczy, że napęd jest zbyt ciężki. Chociaż moment obrotowy w stanie ustalonym jest wystarczający, ale przejściowa bezwładność jest zbyt duża, to gdy silnik osiąga na początku prędkość nienominalną, silnik zwalnia, a następnie staje się szybki, następnie powoli zwiększa prędkość i ostatecznie osiąga prędkość znamionową , dzięki czemu napęd nie będzie wibrował, co ma niewielki wpływ na sterowanie. Jednak przy wyborze serwosilnika, ponieważ serwosilnik opiera się na sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym enkodera, jego uruchomienie jest bardzo sztywne i należy osiągnąć docelową prędkość i docelową pozycję. W tym momencie, jeśli wartość bezwładności, jaką może wytrzymać silnik, zostanie przekroczona, silnik zacznie drżeć. Dlatego przy obliczaniu serwomotoru jako źródła zasilania należy w pełni uwzględnić współczynnik bezwładności. Konieczne jest obliczenie bezwładności części ruchomej, która ostatecznie przekształca się w wał silnika, i wykorzystanie tej bezwładności do obliczenia momentu obrotowego w czasie rozruchu.
Czas publikacji: 6 marca 2023 r