Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy doborze serwomotoru?

Rozmiar przemysłowy silnik serwo to krytyczny krok w projektowaniu każdego systemu sterowania ruchem. Błędne wykonanie może prowadzić do słabej wydajności, częstych awarii lub niepotrzebnych kosztów. Zamiast wybierać silnik na podstawie ogólnej mocy znamionowej, profesjonalne podejście obejmuje szczegółową analizę specyficznych wymagań aplikacji.

Aby prawidłowo dobrać serwomotor, należy wziąć pod uwagę następujące kluczowe czynniki.

1. Analiza profilu ruchu

Pierwszym krokiem jest zdefiniowanie wymaganego ruchu. Profil ruchu dzieli pojedynczy cykl ruchu na segmenty przyspieszenia, stałej prędkości i opóźnienia.

• Czas przyspieszania i zwalniania: Określa szczytowy moment obrotowy wymagany do uruchomienia i zatrzymania obciążenia. Szybsze rampy wymagają wyższego momentu obrotowego.

• Stały czas prędkości: Silnik musi zapewniać pewien poziom ciągłego momentu obrotowego, aby pokonać tarcie i inne siły podczas ustalonej części ruchu.

• Czas przebywania: Czas pomiędzy cyklami ruchu ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia ochłodzenia silnika. Wpływa to na zdolność silnika do sprostania wymaganiom następnego cyklu.

2. Obciążenie i bezwładność

Zdolność silnika do przenoszenia obciążenia jest bezpośrednio powiązana z bezwładnością układu. Bezwładność jest miarą oporu obiektu wobec zmiany ruchu.

• Bezwładność obciążenia: Jest to bezwładność wszystkiego, czego silnik potrzebuje do poruszania się, w tym samego obciążenia, kół zębatych, kół pasowych i wszelkich innych elementów mechanicznych.

• Bezwładność silnika: Jest to bezwładność wirnika silnika. Idealny scenariusz zakłada, że ​​bezwładność silnika stanowi niewielki ułamek całkowitej bezwładności systemu. Dobrą zasadą jest zachowanie stosunku bezwładności obciążenia do silnika pomiędzy 3:1 i 5:1 , choć proporcje do 10:1 mogą być akceptowalne przy odpowiednim dostrojeniu. Niedopasowana bezwładność może powodować niestabilne lub trudne do dostrojenia pętle sterujące, co prowadzi do wibracji i niskiej dokładności pozycjonowania.

3. Wymagania dotyczące momentu obrotowego

Moment obrotowy to siła obrotowa wytwarzana przez silnik. Należy wziąć pod uwagę dwa rodzaje momentu obrotowego:

• Ciągły moment obrotowy ( $$T_C$$

  Jest to maksymalny moment obrotowy, jaki silnik może wytwarzać w sposób ciągły bez przegrzania. Jest potrzebny do pokonania sił stanu ustalonego, takich jak tarcie i grawitacja. Jest to średni moment obrotowy w pełnym cyklu pracy.

• Szczytowy moment obrotowy ( $$T_P$$

  Jest to maksymalny moment obrotowy, jaki silnik może dostarczyć przez krótki czas, zazwyczaj podczas przyspieszania lub zwalniania. Aby zapewnić dynamikę, szczytowy moment obrotowy silnika musi być wyższy niż maksymalny moment przyspieszający w danej aplikacji.

Do obliczenia wymaganego ciągłego momentu obrotowego można zastosować metodę średniej kwadratowej (RMS), biorąc pod uwagę poziomy momentu obrotowego i czas trwania każdego segmentu profilu ruchu. Obliczony moment skuteczny RMS musi być mniejszy niż znamionowy ciągły moment obrotowy silnika ( $$T_C$$ ). Podobnie wymagany szczytowy moment obrotowy musi być mniejszy niż znamionowy szczytowy moment obrotowy silnika ( $$T_P$$ ).

4. Wymagania dotyczące prędkości

Innym krytycznym czynnikiem jest prędkość znamionowa silnika. Wybrany silnik musi być w stanie osiągnąć maksymalną prędkość wymaganą przez profil ruchu. Należy również wziąć pod uwagę krzywą prędkości i momentu obrotowego silnika. Wraz ze wzrostem prędkości dostępny moment obrotowy często maleje. Upewnij się, że silnik może zapewnić niezbędny moment obrotowy przy wymaganej prędkości.

5. Czynniki środowiskowe

An przemysłowy silnik serwo musi wytrzymać warunki środowiska pracy.

• Temperatura: Upewnij się, że zakres temperatur pracy silnika jest odpowiedni dla środowiska. Wysokie temperatury otoczenia mogą obniżyć wydajność silnika.

• Stopień ochrony (IP): Wartość ta wskazuje odporność silnika na kurz i ciecze. W środowiskach zapylonych lub wilgotnych niezbędny jest wyższy stopień ochrony IP, aby zapobiec uszkodzeniu silnika.

• Wibracje i wstrząsy: Silnik powinien być wystarczająco wytrzymały mechanicznie, aby wytrzymać wszelkie wibracje i wstrząsy występujące w aplikacji.

Dokładnie rozważając każdy z tych czynników – profil ruchu, bezwładność, moment obrotowy, prędkość i środowisko – możesz wybrać przemysłowy silnik serwo który zapewnia optymalną wydajność, wydajność i trwałość dla konkretnego zastosowania. Dokładny proces wymiarowania nie tylko zapewnia niezawodne działanie, ale także pomaga uniknąć przewymiarowania, co może prowadzić do wyższych kosztów i marnowania energii.