Kluczowe czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze serwosilnika elektrycznego

Serwosilniki elektryczne  zapewniające precyzję i kontrolę. Ale jak wybrać odpowiedni do swojego zastosowania? Ze względu na wiele czynników wybór idealnego silnika może stanowić wyzwanie.

W tym artykule omówimy kluczowe elementy, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze serwomotoru. Dowiesz się, jak moment obrotowy, prędkość, wydajność i czynniki środowiskowe wpływają na wybór silnika, co pomoże Ci podjąć bardziej świadomą decyzję.

1. Zrozumienie podstawowych wymagań aplikacji

Przed zagłębieniem się w specyfikacje silnika bardzo ważne jest szczegółowe zapoznanie się z jego zastosowaniem. Wybór odpowiedniego serwosilnika elektrycznego będzie zależał od kilku czynników, takich jak wymagany moment obrotowy, prędkość, charakterystyka obciążenia i środowisko operacyjne.

Wymagania dotyczące momentu obrotowego

Moment obrotowy to siła obrotowa wymagana do przemieszczenia ładunku. Przy wyborze serwomotoru istotne jest obliczenie niezbędnego momentu obrotowego na podstawie obciążenia, oporu mechanicznego i wymagań eksploatacyjnych.

• Ciągły moment obrotowy to moment obrotowy wymagany do utrzymania stałej pracy silnika bez przegrzania. Istotne jest, aby wybrać silnik, który będzie w stanie utrzymać ten moment obrotowy przez cały cykl pracy.

• Szczytowy moment obrotowy reprezentuje maksymalną siłę, jaką silnik może wygenerować w krótkich impulsach, zwykle potrzebną podczas rozruchu lub pokonywania oporu.

• Moment przyspieszenia jest potrzebny, gdy silnik musi szybko zmienić prędkość lub pokonać bezwładność.

Specyfikacje prędkości

Prędkość, zwykle mierzona w obr./min (obroty na minutę), jest bezpośrednio powiązana z wydajnością i wydajnością silnika. Istnieje kompromis pomiędzy prędkością a momentem obrotowym, co oznacza, że ​​im szybciej pracuje silnik, tym niższy moment obrotowy może wygenerować.

• Prędkość a moment obrotowy: Jeśli aplikacja wymaga dużej prędkości, zapotrzebowanie na moment obrotowy może być niższe. I odwrotnie, wymagania dotyczące wysokiego momentu obrotowego mogą ograniczać prędkość, z jaką może pracować silnik.

W niektórych przypadkach prędkość można regulować za pomocą przekładni lub układów przeniesienia napędu, ale należy to wziąć pod uwagę przy ogólnym wyborze silnika.

Charakterystyka obciążenia i bezwładność

Bezwładność odnosi się do oporu, jaki obiekt stawia przed zmianą jego ruchu. Zrozumienie stosunku bezwładności pomiędzy obciążeniem a silnikiem ma kluczowe znaczenie. Niedopasowanie może prowadzić do nieefektywnej wydajności lub niestabilności systemu.

• Współczynnik bezwładności: Wyższy współczynnik bezwładności może powodować spowolnienie silnika, co prowadzi do wolniejszych czasów reakcji. Najlepiej dopasować bezwładność silnika do obciążenia, aby zachować kontrolę i stabilność.

Czynnik	Opis
Wymagania dotyczące momentu obrotowego	Oblicz ciągły moment obrotowy, szczytowy moment obrotowy i moment przyspieszający, aby upewnić się, że silnik wytrzyma obciążenie i pozostanie wydajny.
Wymagania dotyczące prędkości	Weź pod uwagę wymagane obroty (obroty na minutę), aby zrównoważyć prędkość i moment obrotowy.
Charakterystyka obciążenia i bezwładność	Zrozumienie stosunku bezwładności pomiędzy obciążeniem a silnikiem, aby uniknąć niestabilności wydajności.

2. Wybór odpowiedniego typu serwomotoru

Rodzaj wybranego serwosilnika będzie miał znaczący wpływ na jego wydajność. Różne typy lepiej nadają się do określonych zastosowań. Tutaj porównamy kluczowe typy serwomotorów.

Serwomotory prądu stałego i prądu przemiennego

Zarówno serwomotory prądu stałego, jak i prądu przemiennego mają swoje zalety i wady, a wybór zależy od zastosowania.

• Silniki prądu stałego: idealne do zastosowań o małej mocy, które wymagają precyzyjnego sterowania i ruchu dwukierunkowego. Zwykle są bardziej kompaktowe i wydajne przy niższych prędkościach.

• Silniki prądu przemiennego: odpowiednie do zastosowań przemysłowych i wymagających dużej mocy, silniki prądu przemiennego mogą obsługiwać większe obciążenia i zapewniać bardziej stałą wydajność przy wyższych prędkościach.

Bezszczotkowe a szczotkowane serwomotory

• Bezszczotkowe silniki prądu stałego są bardziej wydajne, wymagają mniej konserwacji i działają dłużej niż ich szczotkowane odpowiedniki. Idealnie nadają się do zadań wymagających dużej precyzji w zastosowaniach przemysłowych.

• Szczotkowe silniki prądu stałego są prostsze i tańsze, ale wymagają regularnej konserwacji ze względu na zużycie szczotek.

Serwomotory liniowe i obrotowe

• Liniowe serwomotory zapewniają bezpośredni ruch liniowy, co czyni je idealnymi do zastosowań wymagających precyzyjnego ruchu po linii prostej, takich jak siłowniki lub przenośniki.

• Obrotowe serwomotory oferują wszechstronne i wydajne działanie w przypadku zadań wymagających ruchu obrotowego, takich jak robotyka i maszyny CNC.

3. Kluczowe czynniki środowiskowe wpływające na wybór serwomotoru

Warunki środowiskowe znacząco wpływają na wydajność i trwałość serwomotoru elektrycznego. Ważne jest, aby w procesie selekcji wziąć pod uwagę takie czynniki, jak temperatura, zanieczyszczenie i wibracje.

Zarządzanie temperaturą

Wysokie temperatury mogą zmniejszyć wydajność silnika i uszkodzić jego komponenty. Silniki zaprojektowane do pracy w ekstremalnych temperaturach często są wyposażone w dodatkowe układy chłodzenia, takie jak chłodzenie cieczą.

• Limity temperatur: Upewnij się, że serwomotor może wytrzymać temperaturę otoczenia w Twojej aplikacji bez pogorszenia wydajności.

Odporność na zanieczyszczenia i wibracje

Branże takie jak górnictwo, papiernie i platformy wiertnicze często narażają silniki na działanie kurzu, brudu i wibracji, które mogą pogorszyć wydajność.

• Uszczelnienie: Silniki używane w trudnych warunkach powinny mieć specjalistyczne uszczelnienia lub powłoki chroniące przed zanieczyszczeniami.

• Tłumienie wibracji: Wysoki poziom wibracji może prowadzić do niedokładnych ruchów i awarii systemu.

4. Względy wydajności i mocy

Wydajność ma kluczowe znaczenie przy wyborze serwosilnika elektrycznego, szczególnie w zastosowaniach, które działają w sposób ciągły lub w środowiskach energochłonnych.

Wydajność silnika

Sprawność odnosi się do ilości mocy zużywanej przez silnik w stosunku do wytwarzanego momentu obrotowego. Silnik o wysokiej sprawności zużywa mniej energii, redukując koszty operacyjne.

• Stała momentu obrotowego (Kt): Ta wartość wskazuje skuteczność silnika w przetwarzaniu mocy elektrycznej na siłę obrotową.

• Uzwojenia: Sposób konfiguracji uzwojeń w silniku (szeregowo lub równolegle) wpływa na wydajność. Uzwojenia o niższej prędkości są bardziej wydajne, ale mogą poświęcić możliwości prędkości.

Wskazówka:  Do zastosowań wymagających dużych prędkości wybierz silnik o większej prędkości, natomiast do zastosowań wymagających niższych prędkości i wysokiego momentu obrotowego poszukaj silnika o lepszej wydajności prądowej.

Kompatybilność zasilania i napięcia

Wybór odpowiedniego napięcia ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia wydajnej pracy silnika i mieszczącej się w jego granicach wydajności.

• Niedopasowanie napięcia: Niedopasowanie napięcia silnika do zasilania może prowadzić do nieefektywności lub uszkodzenia silnika. Upewnij się, że silnik jest zgodny z poziomami napięcia w systemie.

5. Dokładność i kompatybilność systemów sterowania

W wielu zastosowaniach najważniejsza jest precyzja ruchów silnika. Serwosilnik elektryczny z dobrymi mechanizmami sprzężenia zwrotnego zapewnia regulacje w czasie rzeczywistym w celu utrzymania dokładności.

Mechanizmy informacji zwrotnej

Enkodery i rezolwery są powszechnie stosowanymi systemami sprzężenia zwrotnego w serwomotorach. Urządzenia te wysyłają dane dotyczące pozycji, prędkości i momentu obrotowego z powrotem do sterownika, umożliwiając regulację w czasie rzeczywistym.

• Dokładność: Im lepszy system sprzężenia zwrotnego, tym dokładniejsze sterowanie silnikiem.

6. Rozmiar i integracja: znalezienie odpowiedniego dopasowania

Wybór odpowiednio dobranego serwosilnika elektrycznego ma kluczowe znaczenie, aby zapobiec nieefektywności lub uszkodzeniu systemu. Oto jak prawidłowo dobrać rozmiar silnika.

Podstawy wymiarowania silnika

Prawidłowy dobór silnika obejmuje określenie wymaganego momentu obrotowego, prędkości i charakterystyki obciążenia. Zbyt duży lub zbyt mały silnik może powodować problemy w działaniu.

• Moment obrotowy i prędkość: Upewnij się, że silnik może zapewnić niezbędny moment obrotowy przy wymaganej prędkości bez przegrzania.

• Dopasowanie bezwładności: Odpowiednio dopasuj bezwładność silnika do bezwładności obciążenia, aby uzyskać optymalną wydajność.

Skrzynie biegów i reduktory

Wiele zastosowań wymaga redukcji biegów, aby dopasować charakterystykę prędkości i momentu obrotowego silnika do obciążenia.

• Przełożenia: Wybierz odpowiednie przełożenie, aby zwiększyć moment obrotowy przy jednoczesnym zmniejszeniu prędkości, aby spełnić wymagania aplikacji.

• Kwestie dotyczące bezwładności: Właściwe przełożenie pomaga również dopasować bezwładność obciążenia do możliwości silnika, poprawiając czas reakcji systemu.

Współczynnik rozmiaru	Opis	Zalecenie
Moment obrotowy i prędkość	Moment obrotowy i prędkość silnika muszą odpowiadać wymaganiom obciążenia, aby uniknąć przeciążenia lub przegrzania.	Upewnij się, że silnik może zapewnić wystarczający moment obrotowy i utrzymać wymaganą prędkość bez przegrzania.
Dopasowanie bezwładnościowe	Bezwładność silnika powinna być dostosowana do bezwładności obciążenia, aby uniknąć niestabilności.	Utrzymuj stosunek bezwładności pomiędzy silnikiem a obciążeniem w rozsądnym zakresie (zwykle od 3:1 do 10:1).
Przełożenie	Przełożenie przekładni wpływa na wyjściowy moment obrotowy i prędkość silnika. Należy go wybrać w oparciu o potrzeby aplikacji.	Wybierz odpowiednie przełożenie, aby zoptymalizować moment obrotowy i zminimalizować prędkość.

7. Względy kosztowe i długoterminowe

Chociaż początkowy koszt serwosilnika elektrycznego jest ważny, równie istotne jest uwzględnienie długoterminowych kosztów operacyjnych i potrzeb konserwacyjnych.

Inwestycja początkowa a długoterminowe oszczędności

Silniki wysokiej jakości mogą mieć wyższy koszt początkowy, ale w dłuższej perspektywie pozwalają zaoszczędzić pieniądze dzięki lepszej wydajności, wydajności i trwałości.

Wskazówka:  Wybierając silnik, należy wziąć pod uwagę całkowity koszt posiadania, w tym zużycie energii, konserwację i żywotność.

Konserwacja i żywotność

Większość serwomotorów elektrycznych wytrzymuje 20 000–30 000 godzin w normalnych warunkach. Jednakże czynniki takie jak niewłaściwa konserwacja lub nadmierne użytkowanie mogą skrócić ich żywotność.

8. Wniosek

Wybór odpowiedniego serwosilnika elektrycznego wymaga zrozumienia kluczowych czynników, takich jak moment obrotowy, prędkość, charakterystyka obciążenia i warunki środowiskowe. Wydajność i precyzja są kluczowe dla zapewnienia długotrwałej wydajności. Firmy takie jak Shenzhen LAEG Electric Technologies Co., Ltd.  dostarcza wysokiej jakości serwomotory zaprojektowane w celu zaspokojenia różnorodnych potrzeb przemysłowych. Ich produkty oferują niezawodne, energooszczędne rozwiązania dostosowane do optymalizacji wydajności i zmniejszenia kosztów operacyjnych.