Existen cuatro tipos de cargas de motores de automatización industrial:
1, caballos de fuerza ajustables y par constante: las aplicaciones de caballos de fuerza variables y par constante incluyen transportadores, grúas y bombas de engranajes.En estas aplicaciones, el par es constante porque la carga es constante.La potencia requerida puede variar según la aplicación, lo que hace que los motores de CA y CC de velocidad constante sean una buena opción.
2, Par variable y potencia constante: un ejemplo de aplicaciones de par variable y potencia constante es el rebobinado de papel a máquina.La velocidad del material sigue siendo la misma, lo que significa que los caballos de fuerza no cambian.Sin embargo, a medida que aumenta el diámetro del rollo, la carga cambia.En sistemas pequeños, esta es una buena aplicación para motores DC o servomotores.La energía regenerativa también es una preocupación y debe considerarse al determinar el tamaño de un motor industrial o seleccionar un método de control de energía.Los motores de CA con codificadores, control de circuito cerrado y variadores de cuadrante completo pueden beneficiar a los sistemas más grandes.
3, caballos de fuerza y torque ajustables: los ventiladores, las bombas centrífugas y los agitadores necesitan caballos de fuerza y torque variables.A medida que aumenta la velocidad de un motor industrial, la salida de carga también aumenta con la potencia y el par requeridos.En estos tipos de cargas es donde comienza la discusión sobre la eficiencia del motor, con inversores que cargan motores de CA utilizando variadores de velocidad (VSD).
4, control de posición o control de par: aplicaciones como accionamientos lineales, que requieren un movimiento preciso a múltiples posiciones, requieren un control estricto de posición o par y, a menudo, requieren retroalimentación para verificar la posición correcta del motor.Los motores servo o paso a paso son la mejor opción para estas aplicaciones, pero los motores de CC con retroalimentación o los motores de CA cargados por inversor con codificadores se usan comúnmente en líneas de producción de acero o papel y aplicaciones similares.
Diferentes tipos de motores industriales
Aunque existen más de 36 tipos de motores AC/DC utilizados en aplicaciones industriales.Aunque existen muchos tipos de motores, existe una gran superposición en las aplicaciones industriales y el mercado ha presionado para simplificar la selección de motores.Esto reduce la elección práctica de motores en la mayoría de las aplicaciones.Los seis tipos de motores más comunes, adecuados para la gran mayoría de aplicaciones, son los motores de CC con y sin escobillas, los motores de jaula de ardilla y de rotor devanado de CA, los servomotores y los motores paso a paso.Estos tipos de motores son adecuados para la gran mayoría de aplicaciones, mientras que otros tipos se utilizan sólo para aplicaciones especiales.
Tres tipos principales de aplicaciones de motores industriales.
Las tres aplicaciones principales de los motores industriales son velocidad constante, velocidad variable y control de posición (o par).Diferentes situaciones de automatización industrial requieren diferentes aplicaciones y problemas, así como sus propios conjuntos de problemas.Por ejemplo, si la velocidad máxima es menor que la velocidad de referencia del motor, se requiere una caja de cambios.Esto también permite que un motor más pequeño funcione a una velocidad más eficiente.Si bien existe una gran cantidad de información en línea sobre cómo determinar el tamaño de un motor, hay muchos factores que los usuarios deben considerar porque hay muchos detalles a considerar.Calcular la inercia, el par y la velocidad de la carga requiere que el usuario comprenda parámetros como la masa total y el tamaño (radio) de la carga, así como la fricción, la pérdida de la caja de cambios y el ciclo de la máquina.También se deben considerar los cambios en la carga, la velocidad de aceleración o desaceleración y el ciclo de trabajo de la aplicación; de lo contrario, los motores industriales pueden sobrecalentarse.Los motores de inducción de CA son una opción popular para aplicaciones de movimiento giratorio industrial.Después de seleccionar el tipo y el tamaño del motor, los usuarios también deben considerar los factores ambientales y los tipos de carcasa del motor, como las aplicaciones de lavado de carcasas de acero inoxidable y de marco abierto.
Cómo seleccionar un motor industrial
Tres problemas principales de la selección de motores industriales.
1. ¿Aplicaciones de velocidad constante?
En aplicaciones de velocidad constante, el motor normalmente funciona a una velocidad similar sin tener en cuenta las rampas de aceleración y desaceleración.Este tipo de aplicación normalmente se ejecuta utilizando controles de encendido/apagado de línea completa.El circuito de control generalmente consta de un fusible de circuito derivado con un contactor, un arrancador de motor industrial de sobrecarga y un controlador de motor manual o arrancador suave.Tanto los motores de CA como los de CC son adecuados para aplicaciones de velocidad constante.Los motores de CC ofrecen par máximo a velocidad cero y tienen una base de montaje grande.Los motores de CA también son una buena opción porque tienen un factor de potencia alto y requieren poco mantenimiento.Por el contrario, las características de alto rendimiento de un servo o motor paso a paso se considerarían excesivas para una aplicación simple.
2. ¿Aplicación de velocidad variable?
Las aplicaciones de velocidad variable normalmente requieren velocidades compactas y variaciones de velocidad, así como rampas de aceleración y desaceleración definidas.En aplicaciones prácticas, la reducción de la velocidad de los motores industriales, como ventiladores y bombas centrífugas, generalmente se hace para mejorar la eficiencia al hacer coincidir el consumo de energía con la carga, en lugar de funcionar a máxima velocidad y estrangular o suprimir la salida.Es muy importante tenerlos en cuenta para aplicaciones de transporte como líneas de embotellado.La combinación de motores de CA y VFDS se usa ampliamente para aumentar la eficiencia y funciona bien en una variedad de aplicaciones de velocidad variable.Tanto los motores de CA como los de CC con variadores adecuados funcionan bien en aplicaciones de velocidad variable.Los motores de CC y las configuraciones de accionamiento han sido durante mucho tiempo la única opción para los motores de velocidad variable, y sus componentes han sido desarrollados y probados.Incluso ahora, los motores de CC son populares en aplicaciones de velocidad variable y fracciones de caballos de fuerza y son útiles en aplicaciones de baja velocidad porque pueden proporcionar un par completo a bajas velocidades y un par constante a varias velocidades de motores industriales.Sin embargo, el mantenimiento de los motores DC es un tema a considerar, ya que muchos requieren conmutación con escobillas y se desgastan por el contacto con partes móviles.Los motores de CC sin escobillas eliminan este problema, pero son más caros desde el principio y la gama de motores industriales disponibles es menor.El desgaste de las escobillas no es un problema con los motores de inducción de CA, mientras que los variadores de frecuencia (VFDS) brindan una opción útil para aplicaciones que superan 1 HP, como ventiladores y bombas, que pueden aumentar la eficiencia.Elegir un tipo de transmisión para hacer funcionar un motor industrial puede agregar algo de conocimiento de la posición.Se puede agregar un codificador al motor si la aplicación lo requiere y se puede especificar un variador para usar retroalimentación del codificador.Como resultado, esta configuración puede proporcionar velocidades similares a las de un servo.
3. ¿Necesita control de posición?
El control estricto de la posición se logra verificando constantemente la posición del motor a medida que se mueve.Aplicaciones como el posicionamiento de accionamientos lineales pueden utilizar motores paso a paso con o sin retroalimentación o servomotores con retroalimentación inherente.El paso a paso se mueve con precisión a una posición a una velocidad moderada y luego mantiene esa posición.El sistema paso a paso de bucle abierto proporciona un potente control de posición si se dimensiona correctamente.Cuando no hay retroalimentación, el paso a paso moverá el número exacto de pasos a menos que encuentre una interrupción de carga más allá de su capacidad.A medida que aumentan la velocidad y la dinámica de la aplicación, es posible que el control paso a paso de bucle abierto no cumpla con los requisitos del sistema, lo que requiere actualizar a un sistema de motor paso a paso o servo con retroalimentación.Un sistema de circuito cerrado proporciona perfiles de movimiento precisos y de alta velocidad y un control de posición preciso.Los servosistemas proporcionan pares de torsión más altos que los motores paso a paso a altas velocidades y también funcionan mejor en cargas dinámicas elevadas o aplicaciones de movimiento complejas.Para un movimiento de alto rendimiento con un sobrepaso de posición bajo, la inercia de la carga reflejada debe coincidir lo más posible con la inercia del servomotor.En algunas aplicaciones, una discrepancia de hasta 10:1 es suficiente, pero una coincidencia 1:1 es óptima.La reducción de marchas es una buena manera de resolver el problema del desajuste de inercia, porque la inercia de la carga reflejada se reduce en el cuadrado de la relación de transmisión, pero la inercia de la caja de cambios debe tenerse en cuenta en el cálculo.
Hora de publicación: 16 de junio de 2023