راهنمای انتخاب موتور DC: گشتاور، سرعت، ولتاژ و کاربردها

موتور DC راهنمای انتخاب: از کجا شروع کنیم

انتخاب موتور DC مناسب به چهار عدد کاهش می یابد: گشتاور مورد نیاز، سرعت مورد نیاز، ولتاژ تغذیه موجود و چرخه وظیفه . هر تصمیم دیگری - براش در مقابل بدون جاروبک، اندازه موتور، نسبت گیربکس - ابتدا از درستی این چهار نتیجه حاصل می شود. شروع از رتبه‌بندی توان موتور به جای بار مورد نیاز واقعی، رایج‌ترین دلیلی است که موتورها داغ کار می‌کنند، زیر بار متوقف می‌شوند یا زود فرسوده می‌شوند.

یک توالی انتخاب عملی ابتدا از طریق بار مکانیکی کار می‌کند، سپس آن را به الزامات الکتریکی تبدیل می‌کند: گشتاور بار و سرعت را در شفت خروجی تعریف کنید، هر گونه کاهش گیربکس را فاکتور کنید، توان الکتریکی و کشش جریان مورد نیاز گشتاور را محاسبه کنید، و تنها پس از آن آن را در برابر ولتاژ تغذیه موجود و محدودیت‌های حرارتی موتورهای کاندید بررسی کنید.

محاسبه گشتاور و سرعت مورد نیاز

الزامات گشتاور با بار مکانیکی شروع می شود: برای یک بار دوار، گشتاور (بر حسب نیوتن متر) برابر با نیروی اعمال شده در شعاع ضرب در آن شعاع است. برای حرکت خطی از طریق یک پیچ یا تسمه، گشتاور از نیروی مورد نیاز تقسیم بر مزیت مکانیکی سیستم محرک به دست می آید. برای پوشش اینرسی شروع، تلفات اصطکاک و تغییرات بار، یک حاشیه ایمنی تقریباً 20 تا 50 درصد بالاتر از گشتاور حالت پایدار محاسبه شده اضافه کنید.

الزامات سرعت معمولاً توسط زمان چرخه کاربرد یا نرخ فرآیند تنظیم می شود که بر حسب RPM در شفت خروجی بیان می شود. اگر یک گیربکس بین موتور و بار قرار گیرد، سرعت شفت خود موتور باید سرعت خروجی ضرب در نسبت دنده باشد و گشتاور مورد نیاز موتور به طور متناسب کاهش می یابد (قبل از تلفات راندمان، که معمولاً بسته به نوع گیربکس، گشتاور قابل استفاده را 5-15٪ کاهش می دهد).

انتخاب ولتاژ تغذیه مناسب

انتخاب ولتاژ توسط منبع تغذیه سیستم و جریانی که الکترونیک درایو می‌تواند تحمل کند، انجام می‌شود، نه تنها با سرعت موتور. برای یک توان خروجی معین، ولتاژ بالاتر به معنای جذب جریان کمتر است که امکان سیم‌کشی نازک‌تر، اتصالات کوچک‌تر و تلفات مقاومتی کمتر را فراهم می‌کند - عامل مهمی در کابل‌های طولانی یا درایوهای صنعتی پرقدرت است.

• تجهیزات قابل حمل و باطری: معمولاً به ولتاژهای باس 12 ولت، 24 ولت یا 48 ولت DC محدود می شود.
• خطوط اتوماسیون صنعتی: اغلب با ولتاژ کنترل 24 ولت یا 48 ولت یا اتوبوس های DC با ولتاژ بالاتر برای سیستم های سروو و براشلس بزرگ کار می کنند.
• از انتخاب موتوری با نام بسیار بالاتر از ولتاژ تغذیه موجود خودداری کنید - کار کردن با ولتاژ کمتر باعث کاهش گشتاور موجود می شود و می تواند باعث کنترل نامنظم سرعت شود.

موتورهای DC در کاربردهای صنعتی و اتوماسیون

تجهیزات صنعتی و اتوماسیون به موتورهای DC - به ویژه طراحی‌های بدون برس - که در آن کنترل حرکت دقیق و قابل تکرار مهم‌تر از قدرت خروجی خام اهمیت دارد، ترجیح می‌دهند. سیستم‌های نقاله، خطوط بسته‌بندی، درایوهای محور CNC و تجهیزات جابجایی مواد معمولاً از موتورهای DC بدون جاروبک یا سروو نوع DC همراه با رمزگذارها برای موقعیت حلقه بسته و بازخورد سرعت استفاده می‌کنند.

• درایوهای نوار نقاله و غلتکی: موتورهای DC برس دار یا بدون جاروبک که با گشتاور بار و الزامات سرعت تسمه مطابقت دارند.
• محورهای انتخاب و مکان و CNC: سروو موتورهای DC یا DC بدون جاروبک برای موقعیت یابی دقیق و قابل تکرار
• پمپ‌ها و فن‌ها در تجهیزات فرآیند: موتورهای PMDC یا BLDC که برای کارایی مداوم انتخاب شده‌اند.
• وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGV) و ربات های متحرک: موتورهای فشرده BLDC که برای چگالی گشتاور بالا و کارایی باتری انتخاب شده اند.

کاربردهای گشتاور بالا و موتورهای فشرده برای رباتیک

کاربردهای موتورهای DC با گشتاور بالا - جرثقیل‌ها، وینچ‌ها، محرک‌های الکتریکی و موتورهای راه‌انداز سنگین - معمولاً به طراحی‌های بدون برس با پیچ سری یا تعداد قطب بالا نیاز دارند که قادر به ارائه گشتاور زیاد در RPM پایین هستند، که اغلب با گیربکس جفت می‌شوند تا گشتاور را در شفت خروجی چند برابر کنند. این برنامه‌ها، گشتاور راه‌اندازی و ظرفیت حرارتی را بیش از حداکثر سرعت در اولویت قرار می‌دهند.

برنامه های رباتیک در انتهای دیگر طیف قرار دارند: موتورهای DC بدون جاروبک فشرده و با تراکم بالا با رمزگذارهای یکپارچه انتخاب استاندارد برای محرک های مشترک و پلت فرم های متحرک هستند، که در آن هر گرم وزن و هر میلی متر قطر محفظه بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می گذارد. طرح‌های BLDC بدون هسته و بدون قاب به طور فزاینده‌ای در مفاصل روباتیک استفاده می‌شوند، به‌ویژه به این دلیل که گشتاور چرخشی را کاهش می‌دهند و صافی کنترل را در سرعت‌های پایین بهبود می‌بخشند.

موتور DC در مقابل موتور AC

تفاوت اساسی کنترل سادگی در مقابل مقیاس پذیری خام است: موتورهای DC کنترل مستقیم سرعت و گشتاور را از طریق تنظیم ولتاژ و جریان ارائه می دهند، در حالی که موتورهای AC در عملکرد با توان بالا و کار مداوم با تعمیر و نگهداری کمتر عالی هستند. . موتورهای القایی AC بر درایوهای صنعتی با سرعت ثابت بزرگ - پمپ ها، کمپرسورها، فن های بزرگ - غالب هستند، جایی که استحکام و عدم وجود برس یا آهنربا باعث طول عمر بیشتر آنها در سطوح توان بالا می شود.