En equips d'automatització, robots mòbils i aplicacions industrials, la selecció del motor no només consisteix a comprovar si el motor pot proporcionar prou parell.
Molts enginyers comencen amb el càlcul del parell per determinar si el motor pot conduir la càrrega. Tanmateix, el parell per si sol no determina completament si un motor és adequat per a l'aplicació.
En projectes reals, una màquina pot arrencar amb normalitat i moure la càrrega amb èxit, però després d'assolir la velocitat objectiu, el motor pot experimentar un augment excessiu de la temperatura, una sortida contínua insuficient o alarmes de sobrecàrrega.
El motiu sovint no és un càlcul incorrecte del parell, sinó una verificació de potència insuficient.
El parell determina si el motor té prou força per moure la càrrega, mentre que la potència determina si el motor pot oferir contínuament la sortida requerida a la velocitat objectiu.
Per exemple, el mateix parell de 2 N.m requereix nivells de potència completament diferents a 100 rpm i 3000 rpm. Per tant, després del càlcul del parell, el càlcul de la potència del motor també és necessari per verificar si el motor pot complir els requisits de funcionament reals.
1. Per què el parell només no és suficient per a la selecció del motor
La sortida del motor es pot entendre a partir de tres factors clau: parell, velocitat i potència.
El parell representa la força de rotació generada pel motor i determina si el motor pot impulsar la càrrega.
La velocitat representa la rapidesa amb què gira el motor i determina la velocitat de moviment de l'equip.
La potència combina parell i velocitat, representant la quantitat d'energia mecànica que pot oferir el motor en un període de temps determinat.
Una bicicleta és un exemple senzill.
Quan es fa pujada, un ciclista ha d'aplicar més força als pedals, però la velocitat de conducció sol ser més baixa. Quan es condueix a gran velocitat en terreny pla, la força de pedaleig pot ser menor, però les cames giren més ràpid i la producció total d'energia augmenta.
Si es requereix alta velocitat i capacitat d'escalada al mateix temps, la potència requerida és molt més gran.
El mateix principi s'aplica als motors industrials.
Un motor amb un parell suficient no té necessàriament la capacitat suficient per a un funcionament a -alta velocitat. Només tenint en compte tant el parell com la velocitat es pot avaluar la capacitat de sortida real.
2. Com calcular la potència del motor?
La potència mecànica està determinada pel parell i la velocitat de rotació.
El mètode de càlcul d'enginyeria més utilitzat és:
Potència del motor=Parell x velocitat / 9550
El resultat del càlcul representa la potència mecànica de sortida del motor.
Aquesta relació mostra que la potència del motor depèn tant del parell com de la velocitat.
Un parell més alt requereix una potència més gran.
Una velocitat més alta també requereix una potència més gran.
Per tant, en seleccionar un motor, els enginyers no només haurien de comprovar si el parell és suficient, sinó que també han de confirmar si el motor pot mantenir la sortida requerida a la velocitat objectiu.
3. Per què una velocitat més alta requereix més potència amb el mateix parell?
Suposem que un motor proporciona el mateix parell de sortida a diferents velocitats de funcionament.
A una velocitat més baixa, el motor requereix relativament menys potència.
Quan la velocitat de rotació augmenta significativament, el motor necessita subministrar més energia en el mateix període de temps, la qual cosa significa que la potència requerida augmenta en conseqüència.
Això explica per què algunes màquines poden funcionar normalment a baixa velocitat, però experimenten una capacitat de sortida insuficient o un escalfament excessiu quan funcionen més ràpid.
En moltes aplicacions, la limitació no és un parell insuficient. El problema real és que el motor no pot proporcionar prou potència contínua a la velocitat de funcionament requerida.
4. Com calcular la potència per a sistemes de moviment lineal?
Molts sistemes d'automatització utilitzen mecanismes de moviment lineal, com ara:
Actuadors de cargol de boles
Mòduls lineals
Mecanismes d'elevació
Sistemes de manipulació de materials
Per a aquestes aplicacions, els requisits d'energia estan determinats principalment per:
Força d'empenta
Velocitat de moviment
Eficiència de la transmissió
La relació bàsica és:
Potència del motor=Força x Velocitat/Eficiència
Per exemple, si un mecanisme lineal requereix una certa força d'empenta i es mou a una certa velocitat, la potència mecànica requerida es pot calcular en funció de la condició de càrrega i l'eficiència de la transmissió.
En convertir el requisit a l'eix del motor, també s'han de tenir en compte factors com ara el cable del cargol, la relació de reducció i l'eficiència mecànica.
Tant si l'aplicació és de moviment lineal com de moviment rotatiu, el principi segueix sent el mateix:
La potència requerida depèn de quanta força es necessita i de la rapidesa amb què s'ha de completar el moviment.
[Imatge]
5. Per què s'ha de tenir en compte l'eficiència de la transmissió?
En sistemes mecànics reals, l'energia del motor no es pot transferir a la càrrega amb una eficiència del 100%.
Les pèrdues d'energia es poden produir per:
Fregament del cargol de boles
Pèrdues del reductor d'engranatges
Pèrdues de transmissió per corretja
Fricció dels coixinets
Resistència del carril de guia
Per tant, la selecció del motor ha de tenir en compte el sistema de transmissió complet i no només el requisit de càrrega.
Una menor eficiència de transmissió significa que el motor ha de proporcionar una potència de sortida més alta per aconseguir el mateix rendiment de càrrega.
És per això que una mateixa aplicació pot requerir diferents especificacions de motor quan s'utilitzen diferents estructures mecàniques.
6. La selecció de potència del motor requereix una anàlisi de parell-corba de velocitat
La potència nominal que es mostra al full de dades del motor és només un paràmetre de referència.
Per determinar si un motor és adequat, els enginyers també haurien d'analitzar la corba de parell{0}}velocitat.
Les diferents condicions de treball requereixen atenció a diferents factors de rendiment:
Operació a -baixa velocitat:
Centra't en la capacitat de parell contínua.
Operació-alta velocitat:
Centra't en la sortida de potència contínua.
Acceleració i desacceleració:
Centra't en la capacitat màxima de parell i el rendiment de la conducció.
Operació-a llarg termini:
Centra't en l'augment de la temperatura i la capacitat tèrmica.
Alguns motors proporcionen un gran parell a baixa velocitat, però perden la capacitat de sortida a velocitat més alta.
Alguns motors poden oferir un alt rendiment màxim, però no poden mantenir un funcionament continu sota càrrega pesada.
Per tant, el càlcul de la potència del motor no es tracta simplement de seleccionar una potència nominal més gran. Es tracta de confirmar si el motor pot funcionar de manera fiable en condicions de treball reals.
[Imatge]
7. El càlcul de la potència del motor és només una part de la selecció del motor
El càlcul de potència és un pas important, però no és el pas final en la selecció del motor.
Després de determinar la potència requerida, els enginyers encara han de verificar:
Si el parell màxim compleix els requisits d'acceleració
Si el funcionament continu provoca un escalfament excessiu
Si s'ha considerat l'eficiència de la transmissió
Tant si les càrregues verticals requereixen un parell de retenció o un frenat
Si existeixen cicles d'inici-aturada freqüents
Un procés de selecció de motor fiable hauria de tenir en compte múltiples factors, com ara les característiques de càrrega, la inèrcia, els requisits de parell, la demanda de potència i les condicions de funcionament reals.
8. Tres passos per al càlcul de la potència del motor
En projectes d'enginyeria pràctics, el càlcul de la potència del motor es pot completar a través de tres passos.
Pas 1: determineu els requisits de càrrega
Analitzar:
Força de càrrega
Parell requerit
Velocitat de funcionament
Cicle de treball
Pas 2: Converteix els requisits en paràmetres del motor
Considereu:
Relació de transmissió
Cargol de plom
Eficiència de la transmissió
A continuació, determineu:
Parell de sortida del motor
Velocitat de funcionament del motor
Pas 3: comproveu el rendiment del motor
Comprovar:
Potència nominal
Parell continu
Parell màxim
Velocitat màxima
Pujada de la temperatura
Només després de verificar aquests paràmetres, es pot confirmar que el motor és adequat per a l'aplicació.
9. Cinc errors comuns en el càlcul de la potència del motor
Error 1: mirar només la potència i ignorar el parell
Els motors amb la mateixa potència pot proporcionar una sortida de parell diferent en diferents condicions de funcionament. Les aplicacions de càrrega pesada-baixa-no es poden seleccionar només en funció de la potència.
Error 2: mirar només el parell i ignorar la velocitat
Un motor pot tenir prou parell per moure la càrrega, però encara no aconsegueix la velocitat de funcionament requerida.
Error 3: ignorar l'eficiència de la transmissió
La potència requerida per la càrrega no és igual al requeriment real de sortida del motor. S'han de tenir en compte les pèrdues mecàniques.
Error 4: Tractar la potència màxima com a potència contínua
El rendiment màxim només representa la capacitat-a curt termini. El funcionament a llarg termini-depèn del rendiment nominal i de la capacitat tèrmica.
Error 5: comprovant només els valors del full de dades sense corbes de rendiment
Un motor s'ha d'avaluar segons les seves característiques completes de parell-velocitat, no només d'un paràmetre nominal.
Resum: La lògica bàsica del càlcul de la potència del motor
El càlcul de la potència del motor és una part essencial de la selecció fiable del motor.
El principi bàsic és:
El parell determina si el motor pot moure la càrrega.
La velocitat determina la rapidesa amb què pot funcionar l'equip.
La potència determina si el motor pot oferir contínuament la sortida requerida a la velocitat objectiu.
Un procés complet de selecció del motor hauria d'incloure:
Anàlisi de càrrega
Càlcul de parell
Verificació de potència
Anàlisi de la corba de rendiment
Avaluació de les condicions de treball
Per a aplicacions de robot mòbil, com ara rodes motrius AGV, sistemes d'accionament AMR i solucions d'accionament servo de baixa -tensió, Plutools se centra en la concordança completa del sistema d'accionament en lloc de seleccionar components basats en un únic paràmetre.
Mitjançant l'anàlisi professional d'enginyeria i la verificació del sistema, Plutools ajuda els clients a aconseguir una major eficiència, una fiabilitat millorada i una vida útil més llarga per als equips mòbils intel·ligents.
Regla general de l'enginyeria:
Baixa velocitat: centrar-se en el parell.
Alta velocitat: centrar-se en la potència.
Funcionament continu: Centrat en la generació de calor.
La selecció final del motor sempre s'ha de basar en les condicions de treball completes i la verificació del rendiment del motor.
