Je možné použiť motor so zberným krúžkom v servoriadiacom systéme?
Vo svete priemyselných motorov je motor so zberným krúžkom už dlho uznávaný pre svoje jedinečné vlastnosti a široké možnosti použitia. Ako dodávateľ krúžkových motorov sa často stretávam s otázkami o vhodnosti týchto motorov v servoriadiacich systémoch. V tomto blogu sa ponoríme do technických aspektov, výhod a obmedzení použitia motora s klzným krúžkom v prostredí servoriadenia.
Technické základy motorov s klzným krúžkom
Motor so zberným krúžkom, tiež známy ako indukčný motor s vinutým rotorom, je typ striedavého motora. Na rozdiel od bežnejších indukčných motorov vo veveričke má rotor motora so zbernými krúžkami vinutia, ktoré sú pripojené k vonkajším odporom cez zberacie krúžky a kefy. Táto konštrukcia umožňuje nastavenie odporu rotora počas chodu motora.
Princíp činnosti motora so zberným krúžkom je založený na elektromagnetickej indukcii. Keď sú vinutia statora napájané striedavým prúdom, vytvára sa rotujúce magnetické pole. Toto magnetické pole indukuje prúdy vo vinutí rotora. Zmenou vonkajšieho odporu pripojeného k rotoru cez zberacie krúžky je možné modifikovať momentovú charakteristiku motora. Napríklad zvýšenie odporu rotora môže zvýšiť rozbehový krútiaci moment motora, čo je užitočné v aplikáciách, kde sa vyžaduje vysoký štartovací krútiaci moment, ako napríklad v ťažkých strojoch a zdvíhadlách.
Servo-riadiace systémy: Prehľad
Servo-riadiace systémy sú navrhnuté tak, aby poskytovali presné riadenie polohy, rýchlosti a zrýchlenia mechanického zaťaženia. Tieto systémy zvyčajne pozostávajú zo servomotora, regulátora a spätnoväzbového zariadenia. Riadiaca jednotka prijíma príkazový signál označujúci požadovanú polohu, rýchlosť alebo zrýchlenie záťaže. Spätnoväzbové zariadenie, ako je enkodér alebo resolver, meria aktuálnu polohu, rýchlosť alebo zrýchlenie záťaže a posiela tieto informácie späť do riadiacej jednotky. Regulátor potom upraví výstup na servomotor, aby sa minimalizovala chyba medzi požadovanými a skutočnými hodnotami.
Servo riadiace systémy sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach vrátane robotiky, CNC obrábania a automatizácie. V týchto aplikáciách je nevyhnutná vysoká presnosť, rýchle časy odozvy a presné ovládanie.
Môže byť motor s klzným krúžkom použitý v systéme servoriadenia?
Krátka odpoveď je áno, motor s klzným krúžkom možno použiť v servoriadiacom systéme, ale prichádza s vlastným súborom úvah.
Výhody
- Vysoký štartovací moment: Ako už bolo spomenuté, motory so zberacími krúžkami môžu poskytnúť vysoký rozbehový moment nastavením odporu rotora. V servoriadiacom systéme to môže byť výhodné v aplikáciách, kde zaťaženie vyžaduje veľké množstvo krútiaceho momentu na spustenie pohybu, ako sú napríklad robotické ramená s vysokým zaťažením alebo veľké dopravníkové systémy.
- Ovládanie rýchlosti: Možnosť meniť odpor rotora umožňuje určitý stupeň regulácie rýchlosti. Zmenou vonkajšieho odporu možno nastaviť krivku otáčok motora a krútiaceho momentu, čo umožňuje, aby motor pracoval pri rôznych rýchlostiach pri rôznych podmienkach zaťaženia. To môže byť užitočné v servoriadiacich systémoch, kde sa vyžaduje prevádzka s premenlivou rýchlosťou.
- Robustnosť: Motory s klznými krúžkami sú známe svojou robustnosťou a spoľahlivosťou. Vydržia drsné prevádzkové podmienky, ako sú vysoké teploty, prach a vibrácie. V priemyselných prostrediach, kde sú servoriadiace systémy často vystavené týmto podmienkam, môže použitie motora s klzným krúžkom zabezpečiť dlhodobú prevádzku bez častých porúch.
Obmedzenia
- Zložitosť: Použitie zberných krúžkov a kief pridáva na zložitosti konštrukcie motora. Kefy je potrebné pravidelne udržiavať, aby sa zabezpečil dobrý elektrický kontakt so zbernými krúžkami. V priebehu času sa kefy môžu opotrebovať, čo môže viesť k vzniku elektrického oblúka a zníženiu výkonu. V servoriadiacom systéme, kde je presnosť rozhodujúca, môže akékoľvek zníženie výkonu ovplyvniť celkovú presnosť systému.
- Obmedzený rozsah rýchlosti: V porovnaní s niektorými inými typmi servomotorov, ako sú synchrónne motory s permanentným magnetom, motory so zbernými krúžkami majú relatívne obmedzený rozsah otáčok. Regulácia otáčok motora s klzným krúžkom sa dosahuje hlavne nastavením odporu rotora, čo má svoje obmedzenia. V aplikáciách, kde sa vyžaduje široký rozsah otáčok, nemusí byť motor so zberným krúžkom tou najlepšou voľbou.
- Čas odozvy: Motory s klzným krúžkom majú vo všeobecnosti pomalší čas odozvy v porovnaní so špeciálnymi servomotormi. Zotrvačnosť rotora a elektrické časové konštanty spojené s vinutím motora môžu spôsobiť oneskorenie v reakcii motora na zmeny riadiaceho signálu. V servoriadiacich systémoch, ktoré vyžadujú rýchle časy odozvy, ako sú napríklad vysokorýchlostné roboty typu pick-and-place, to môže byť významná nevýhoda.
Aplikácie krúžkových motorov v servoriadiacich systémoch
Napriek obmedzeniam stále existujú niektoré aplikácie, kde je možné motory so zberným krúžkom efektívne použiť v servoriadiacich systémoch.
- Ťažké priemyselné aplikácie: V priemyselných odvetviach, ako je baníctvo, výroba ocele a papiera, ťažké stroje často vyžadujú vysoký rozbehový moment a určitý stupeň regulácie rýchlosti. Motory so zberným krúžkom možno použiť v servoriadiacich systémoch pre veľké zdvíhadlá, drviče a valcovne. Napríklad v aMotor valcovacej stolice JR/YRQvysoký počiatočný krútiaci moment motora so zberacím krúžkom môže pomôcť hladko spustiť proces valcovania a funkcia riadenia rýchlosti sa môže použiť na nastavenie rýchlosti valcovania podľa požiadaviek výrobného procesu.
- Variabilné - Načítať aplikácie: V aplikáciách, kde sa zaťaženie počas prevádzky výrazne mení, môžu byť motory so zberacími krúžkami dobrou voľbou. Napríklad vo veľkom dopravníkovom systéme, ktorý prepravuje rôzne typy materiálov s rôznou hmotnosťou, môže schopnosť prispôsobiť charakteristiku krútiaceho momentu a rýchlosti motora zabezpečiť stabilnú prevádzku. TheYR 3-fázový krúžkový motormôžu byť použité v takomto servoriadiacom systéme na zabezpečenie potrebnej regulácie krútiaceho momentu a rýchlosti.
- Aplikácie náročného prostredia: V prostrediach, kde je servoriadiaci systém vystavený náročným podmienkam, ako sú vysoké teploty, prach a vlhkosť, môže byť robustnosť motorov so zberacími krúžkami výhodou. Napríklad vo vonkajších banských zariadeniach alebo priemyselných peciach, aVeľký indukčný motor chladený vzduchom a vzduchom s 3-fázovým striedavým krúžkommožno použiť v servoriadiacom systéme na zabezpečenie spoľahlivej prevádzky.
Záver
Na záver, zatiaľ čo motor s klzným krúžkom možno použiť v servoriadiacom systéme, je dôležité starostlivo zvážiť špecifické požiadavky aplikácie. Vysoký rozbehový krútiaci moment a robustnosť motorov so zberacími krúžkami ich robí vhodnými pre určité náročné aplikácie, aplikácie s premenlivým zaťažením a drsné prostredie. Treba však brať do úvahy zložitosť, obmedzený rozsah rýchlosti a pomalšiu odozvu.
Ak uvažujete o použití motora s klzným krúžkom vo vašom servo-riadiacom systéme, alebo ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa našich produktov s motorom s klzným krúžkom, odporúčame vám kontaktovať nás pre ďalšiu diskusiu. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám vybrať ten najvhodnejší motor pre vašu konkrétnu aplikáciu a poskytnúť vám komplexnú technickú podporu.
Referencie
- Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov. McGraw - Hill.
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Elektrické stroje. McGraw - Hill.
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2002). Analýza elektrických strojov a pohonných systémov. Wiley - Interscience.