Vodič za odabir istosmjernog motora: moment, brzina, napon i primjene

DC motor Vodič za odabir: odakle početi

Odabir pravog istosmjernog motora svodi se na četiri brojke: potrebni zakretni moment, potrebna brzina, raspoloživi napon napajanja i radni ciklus . Svaka druga odluka - četkana naspram bez četkica, veličina motora, omjer mjenjača - slijedi nakon što se najprije ova četiri ispravna. Polazeći od nominalne snage motora umjesto stvarnog zahtjeva opterećenja je najčešći razlog zbog kojeg se motori pregrijavaju, zaustavljaju pod opterećenjem ili se rano troše.

Praktičan slijed odabira najprije radi kroz mehaničko opterećenje, a zatim to prevodi u električne zahtjeve: definirajte okretni moment opterećenja i brzinu na izlaznom vratilu, faktor u redukciji mjenjača, izračunajte električnu snagu i struju koju zahtijeva okretni moment, a tek onda provjerite to u odnosu na raspoloživi napon napajanja i toplinska ograničenja motora kandidata.

Izračunavanje zahtjeva za momentom i brzinom

Zahtjevi zakretnog momenta počinju s mehaničkim opterećenjem: za rotirajući teret, zakretni moment (u Nm) jednak je sili primijenjenoj na radijus pomnožen s tim radijusom; za linearno kretanje kroz vodeći vijak ili remen, moment se izvodi iz potrebne sile podijeljene s mehaničkom prednošću pogonskog sustava. Dodajte sigurnosnu granicu od otprilike 20-50% iznad izračunatog zakretnog momenta u stabilnom stanju kako biste pokrili početnu inerciju, gubitke zbog trenja i varijaciju opterećenja.

Zahtjevi za brzinom obično se postavljaju prema vremenu ciklusa primjene ili brzini procesa, izraženoj u RPM na izlaznom vratilu. Ako se mjenjač nalazi između motora i tereta, brzina vlastite osovine motora mora biti izlazna brzina pomnožena s omjerom prijenosa, a zahtjev za okretnim momentom motora pada proporcionalno (prije gubitaka učinkovitosti, koji obično smanjuju iskoristivi okretni moment za 5-15% ovisno o vrsti mjenjača).

Odabir pravog napona napajanja

Odabir napona je vođen izvorom napajanja sustava i strujom koju pogonska elektronika može podnijeti, a ne samo brzinom motora. Za određenu izlaznu snagu, viši napon znači manju struju , koji omogućuje tanje ožičenje, manje konektore i manje otporne gubitke — važan čimbenik u dugim kabelima ili industrijskim pogonima velike snage.

• Baterijska i prijenosna oprema: obično ograničena na 12V, 24V ili 48V DC napone sabirnice
• Linije za industrijsku automatizaciju: često rade na upravljačkom naponu od 24 V ili 48 V ili višenaponskim istosmjernim sabirnicama za velike servo sustave i sustave bez četkica
• Izbjegavajte odabrati motor čija je vrijednost znatno iznad dostupnog napona napajanja - rad pod naponom smanjuje raspoloživi okretni moment i može uzrokovati nepravilnu kontrolu brzine

Istosmjerni motori u industrijskim i automatiziranim primjenama

Industrijska oprema i oprema za automatizaciju favoriziraju istosmjerne motore - osobito dizajne bez četkica - gdje je precizna, ponovljiva kontrola pokreta važnija od sirove izlazne snage. Transportni sustavi, linije za pakiranje, CNC osni pogoni i oprema za rukovanje materijalom obično koriste istosmjerne motore bez četkica ili istosmjerne motore servo tipa uparene s koderima za povratnu informaciju o položaju i brzini u zatvorenoj petlji.

• Pogoni transportera i valjaka: istosmjerni motori s četkama ili bez četkica usklađeni s zahtjevima momenta opterećenja i brzine remena
• Pick-and-place i CNC osi: DC ili DC servo motori bez četkica za točno, ponovljivo pozicioniranje
• Pumpe i ventilatori u procesnoj opremi: PMDC ili BLDC motori odabrani za kontinuiranu učinkovitost
• Automatizirano vođena vozila (AGV) i mobilni roboti: kompaktni BLDC motori odabrani za visoku gustoću okretnog momenta i učinkovitost baterije

Primjene s visokim zakretnim momentom i kompaktni motori za robotiku

Primjene istosmjernih motora s visokim zakretnim momentom — dizalice, vitla, električni pokretači i teški startni motori — obično zahtijevaju dizajne bez četkica sa serijskim namotajem ili visokim brojem polova koji mogu isporučiti veliki zakretni moment pri niskom broju okretaja u minuti, često uparen s mjenjačem kako bi se dodatno povećao zakretni moment na izlaznom vratilu. Ove aplikacije daju prednost startnom momentu i toplinskom kapacitetu u odnosu na najveću brzinu.

Aplikacije robotike nalaze se na drugom kraju spektra: kompaktni istosmjerni motori bez četkica s velikom gustoćom okretnog momenta i integriranim koderima standardni su izbor za zajedničke aktuatore i mobilne platforme, gdje svaki gram težine i svaki milimetar promjera kućišta utječe na cjelokupnu izvedbu sustava. Dizajni BLDC bez jezgre i bez okvira sve se više koriste u robotskim zglobovima posebno zato što smanjuju okretni moment zupčanika i poboljšavaju glatkoću upravljanja pri malim brzinama.

DC motor protiv AC motora

Temeljna razlika je jednostavnost kontrole naspram neobrađene skalabilnosti: Istosmjerni motori nude jednostavnu kontrolu brzine i zakretnog momenta kroz prilagodbu napona i struje, dok se izmjenični motori ističu u visokoj snazi, neprekidnom radu uz manje održavanja . AC indukcijski motori dominiraju velikim industrijskim pogonima fiksne brzine - pumpama, kompresorima, velikim ventilatorima - gdje se njihova robusnost i nedostatak četkica ili magneta pretvaraju u duži životni vijek pri visokim razinama snage.