Comment sélectionner un moteur d'automatisation industrielle ?

Il existe quatre types de charges de moteur d'automatisation industrielle :

1, puissance réglable et couple constant : les applications de puissance variable et de couple constant incluent les convoyeurs, les grues et les pompes à engrenages. Dans ces applications, le couple est constant car la charge est constante. La puissance requise peut varier en fonction de l'application, ce qui fait des moteurs AC et DC à vitesse constante un bon choix.

2, couple variable et puissance constante : Un exemple d'applications à couple variable et à puissance constante est le rembobinage du papier par machine. La vitesse du matériau reste la même, ce qui signifie que la puissance ne change pas. Cependant, à mesure que le diamètre du rouleau augmente, la charge change. Dans les petits systèmes, c'est une bonne application pour les moteurs à courant continu ou les servomoteurs. L'énergie régénérative est également une préoccupation et doit être prise en compte lors de la détermination de la taille d'un moteur industriel ou de la sélection d'une méthode de contrôle de l'énergie. Les moteurs à courant alternatif avec encodeurs, contrôle en boucle fermée et entraînements à quadrant complet peuvent bénéficier aux systèmes plus grands.

3, puissance et couple réglables : les ventilateurs, les pompes centrifuges et les agitateurs ont besoin d'une puissance et d'un couple variables. À mesure que la vitesse d’un moteur industriel augmente, la puissance de charge augmente également avec la puissance et le couple requis. C'est avec ces types de charges que commence la discussion sur l'efficacité des moteurs, avec des onduleurs chargeant des moteurs à courant alternatif à l'aide de variateurs de vitesse (VSD).

4, contrôle de position ou contrôle de couple : les applications telles que les entraînements linéaires, qui nécessitent un mouvement précis vers plusieurs positions, nécessitent un contrôle de position ou de couple serré, et nécessitent souvent un retour pour vérifier la position correcte du moteur. Les moteurs servo ou pas à pas sont le meilleur choix pour ces applications, mais les moteurs à courant continu avec rétroaction ou les moteurs à courant alternatif chargés par onduleur avec encodeurs sont couramment utilisés dans les lignes de production d'acier ou de papier et dans des applications similaires.

Différents types de moteurs industriels

Bien qu’il existe plus de 36 types de moteurs AC/DC utilisés dans les applications industrielles. Bien qu’il existe de nombreux types de moteurs, il existe de nombreux chevauchements dans les applications industrielles et le marché a poussé à simplifier la sélection des moteurs. Cela réduit le choix pratique de moteurs dans la plupart des applications. Les six types de moteurs les plus courants, adaptés à la grande majorité des applications, sont les moteurs à courant continu sans balais et à balais, les moteurs à cage d'écureuil et à rotor bobiné à courant alternatif, les servomoteurs et les moteurs pas à pas. Ces types de moteurs conviennent à la grande majorité des applications, tandis que d'autres types ne sont utilisés que pour des applications spéciales.

Trois principaux types d'applications de moteurs industriels

Les trois principales applications des moteurs industriels sont la vitesse constante, la vitesse variable et le contrôle de position (ou de couple). Différentes situations d'automatisation industrielle nécessitent différentes applications et problèmes ainsi que leurs propres ensembles de problèmes. Par exemple, si la vitesse maximale est inférieure à la vitesse de référence du moteur, un réducteur est nécessaire. Cela permet également à un moteur plus petit de fonctionner à une vitesse plus efficace. Bien qu'il existe une multitude d'informations en ligne sur la façon de déterminer la taille d'un moteur, les utilisateurs doivent prendre en compte de nombreux facteurs, car de nombreux détails doivent être pris en compte. Le calcul de l'inertie, du couple et de la vitesse de la charge nécessite que l'utilisateur comprenne des paramètres tels que la masse totale et la taille (rayon) de la charge, ainsi que la friction, la perte de la boîte de vitesses et le cycle de la machine. Les changements de charge, de vitesse d'accélération ou de décélération et de cycle de service de l'application doivent également être pris en compte, sinon les moteurs industriels pourraient surchauffer. Les moteurs à induction AC sont un choix populaire pour les applications industrielles de mouvement rotatif. Après la sélection et la taille du type de moteur, les utilisateurs doivent également prendre en compte les facteurs environnementaux et les types de boîtiers de moteur, tels que les applications de lavage de boîtiers à châssis ouvert et en acier inoxydable.

Comment sélectionner un moteur industriel

Trois problèmes principaux de sélection de moteurs industriels

1. Des applications à vitesse constante ?

Dans les applications à vitesse constante, le moteur tourne généralement à une vitesse similaire avec peu ou pas de considération pour les rampes d'accélération et de décélération. Ce type d'application s'exécute généralement à l'aide de commandes marche/arrêt complètes. Le circuit de commande se compose généralement d'un fusible de circuit de dérivation avec un contacteur, d'un démarreur de moteur industriel de surcharge et d'un contrôleur de moteur manuel ou d'un démarreur progressif. Les moteurs AC et DC conviennent aux applications à vitesse constante. Les moteurs à courant continu offrent un couple complet à vitesse nulle et disposent d'une grande base de montage. Les moteurs à courant alternatif sont également un bon choix car ils ont un facteur de puissance élevé et nécessitent peu d’entretien. En revanche, les performances élevées d’un servomoteur ou d’un moteur pas à pas seraient considérées comme excessives pour une application simple.

2. Application à vitesse variable ?

Les applications à vitesse variable nécessitent généralement des variations de vitesse et de vitesse compactes, ainsi que des rampes d'accélération et de décélération définies. Dans les applications pratiques, la réduction de la vitesse des moteurs industriels, tels que les ventilateurs et les pompes centrifuges, est généralement effectuée pour améliorer l'efficacité en adaptant la consommation électrique à la charge, plutôt que de fonctionner à pleine vitesse et de limiter ou de supprimer la sortie. Ces éléments sont très importants à prendre en compte pour les applications de transport telles que les lignes d'embouteillage. La combinaison de moteurs à courant alternatif et de VFDS est largement utilisée pour augmenter l'efficacité et fonctionne bien dans une variété d'applications à vitesse variable. Les moteurs à courant alternatif et à courant continu dotés d'entraînements appropriés fonctionnent bien dans les applications à vitesse variable. Les moteurs à courant continu et les configurations d'entraînement ont longtemps été le seul choix pour les moteurs à vitesse variable, et leurs composants ont été développés et éprouvés. Même aujourd'hui, les moteurs à courant continu sont populaires dans les applications à vitesse variable et à puissance fractionnée et sont utiles dans les applications à basse vitesse car ils peuvent fournir un couple complet à basse vitesse et un couple constant à diverses vitesses de moteur industriel. Cependant, la maintenance des moteurs à courant continu est un problème à considérer, car beaucoup nécessitent une commutation avec des balais et s'usent en raison du contact avec des pièces mobiles. Les moteurs à courant continu sans balais éliminent ce problème, mais ils sont plus chers au départ et la gamme de moteurs industriels disponibles est plus restreinte. L'usure des balais n'est pas un problème avec les moteurs à induction AC, tandis que les entraînements à fréquence variable (VFDS) constituent une option utile pour les applications dépassant 1 HP, telles que les ventilateurs et le pompage, qui peuvent augmenter l'efficacité. Le choix d'un type d'entraînement pour faire fonctionner un moteur industriel peut ajouter une certaine connaissance de la position. Un encodeur peut être ajouté au moteur si l'application l'exige, et un variateur peut être spécifié pour utiliser le retour d'encodeur. En conséquence, cette configuration peut fournir des vitesses de type servo.

3. Avez-vous besoin d’un contrôle de position ?

Un contrôle précis de la position est obtenu en vérifiant constamment la position du moteur lorsqu'il se déplace. Les applications telles que les entraînements linéaires de positionnement peuvent utiliser des moteurs pas à pas avec ou sans retour ou des servomoteurs avec retour inhérent. Le stepper se déplace précisément vers une position à une vitesse modérée, puis maintient cette position. Le système pas à pas en boucle ouverte offre un contrôle de position puissant s'il est correctement dimensionné. Lorsqu'il n'y a pas de retour, le moteur pas à pas déplacera le nombre exact de pas à moins qu'il ne rencontre une interruption de charge au-delà de sa capacité. À mesure que la vitesse et la dynamique de l'application augmentent, la commande pas à pas en boucle ouverte peut ne pas répondre aux exigences du système, ce qui nécessite une mise à niveau vers un système de moteur pas à pas ou de servomoteur avec retour. Un système en boucle fermée fournit des profils de mouvement précis et à grande vitesse et un contrôle de position précis. Les systèmes servo fournissent des couples plus élevés que les moteurs pas à pas à des vitesses élevées et fonctionnent également mieux dans des charges dynamiques élevées ou des applications de mouvement complexes. Pour un mouvement haute performance avec un faible dépassement de position, l'inertie de la charge réfléchie doit correspondre autant que possible à l'inertie du servomoteur. Dans certaines applications, un décalage allant jusqu'à 10 : 1 est suffisant, mais un rapport de 1 : 1 est optimal. La réduction de vitesse est un bon moyen de résoudre le problème de décalage d'inertie, car l'inertie de la charge réfléchie est réduite du carré du rapport de transmission, mais l'inertie de la boîte de vitesses doit être prise en compte dans le calcul.