จะเลือกมอเตอร์ระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรมอย่างไร?

โหลดมอเตอร์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมมีอยู่ 4 ประเภท:

1. แรงม้าและแรงบิดคงที่ที่ปรับได้: การใช้งานที่สามารถปรับแรงม้าและแรงบิดคงที่ได้ ได้แก่ สายพานลำเลียง เครน และปั๊มเฟือง ในการใช้งานเหล่านี้ แรงบิดจะคงที่เนื่องจากโหลดคงที่ แรงม้าที่ต้องการอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน ซึ่งทำให้มอเตอร์ AC และ DC ความเร็วคงที่เป็นตัวเลือกที่ดี

2. แรงบิดแปรผันและแรงม้าคงที่: ตัวอย่างของการประยุกต์ใช้แรงบิดแปรผันและแรงม้าคงที่คือการกรอกระดาษด้วยเครื่องจักร ความเร็วของวัสดุยังคงเท่าเดิม ซึ่งหมายความว่าแรงม้าจะไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของม้วนเพิ่มขึ้น ภาระก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย ในระบบขนาดเล็ก การประยุกต์ใช้วิธีนี้เหมาะสำหรับมอเตอร์กระแสตรงหรือมอเตอร์เซอร์โว พลังงานไฟฟ้าแบบรีเจนเนอเรทีฟก็เป็นข้อกังวลเช่นกัน และควรพิจารณาเมื่อกำหนดขนาดของมอเตอร์อุตสาหกรรมหรือเลือกวิธีการควบคุมพลังงาน มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่มีตัวเข้ารหัส ระบบควบคุมแบบวงปิด และไดรฟ์แบบควอดแรนท์เต็มรูปแบบ อาจเป็นประโยชน์ต่อระบบขนาดใหญ่

3. แรงม้าและแรงบิดที่ปรับได้: พัดลม ปั๊มหอยโข่ง และเครื่องกวน จำเป็นต้องมีแรงม้าและแรงบิดที่ปรับได้ เมื่อความเร็วของมอเตอร์อุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น ภาระงานก็จะเพิ่มขึ้นตามแรงม้าและแรงบิดที่ต้องการ ภาระประเภทนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการถกเถียงเรื่องประสิทธิภาพของมอเตอร์ โดยอินเวอร์เตอร์จะโหลดมอเตอร์ AC ที่ใช้ไดรฟ์ความเร็วแปรผัน (VSD)

4. การควบคุมตำแหน่งหรือการควบคุมแรงบิด: การใช้งานต่างๆ เช่น ระบบขับเคลื่อนเชิงเส้น ซึ่งต้องการการเคลื่อนที่ที่แม่นยำไปยังหลายตำแหน่ง จำเป็นต้องมีการควบคุมตำแหน่งหรือแรงบิดที่แคบ และมักต้องการฟีดแบ็กเพื่อตรวจสอบตำแหน่งมอเตอร์ที่ถูกต้อง มอเตอร์เซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเหล่านี้ แต่มอเตอร์กระแสตรงที่มีฟีดแบ็กหรือมอเตอร์กระแสสลับแบบอินเวอร์เตอร์ที่มีเอนโคเดอร์ มักถูกนำมาใช้ในสายการผลิตเหล็กหรือกระดาษและการใช้งานที่คล้ายคลึงกัน

มอเตอร์อุตสาหกรรมประเภทต่างๆ

แม้ว่าจะมีมอเตอร์ AC/DC มากกว่า 36 ประเภทที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม แม้ว่าจะมีมอเตอร์หลายประเภท แต่การใช้งานในอุตสาหกรรมก็มีความทับซ้อนกันอย่างมาก และตลาดได้พยายามลดความซับซ้อนในการเลือกมอเตอร์ ซึ่งทำให้ตัวเลือกมอเตอร์ที่ใช้งานได้จริงมีจำกัดลงในการใช้งานส่วนใหญ่ มอเตอร์ 6 ประเภทที่นิยมใช้มากที่สุด ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ได้แก่ มอเตอร์ DC แบบไม่มีแปรงถ่านและแบบมีแปรงถ่าน, มอเตอร์ AC แบบกรงกระรอกและแบบโรเตอร์แบบขดลวด, มอเตอร์เซอร์โวและมอเตอร์สเต็ปเปอร์ มอเตอร์เหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ในขณะที่มอเตอร์ประเภทอื่นๆ ใช้สำหรับงานเฉพาะทางเท่านั้น

การใช้งานมอเตอร์อุตสาหกรรมหลักๆ มีสามประเภท

มอเตอร์อุตสาหกรรมมีการใช้งานหลักสามประเภท ได้แก่ ความเร็วคงที่ ความเร็วแปรผัน และการควบคุมตำแหน่ง (หรือแรงบิด) สถานการณ์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันต้องการการใช้งานและปัญหาที่แตกต่างกัน รวมถึงชุดปัญหาเฉพาะของตนเอง ตัวอย่างเช่น หากความเร็วสูงสุดน้อยกว่าความเร็วอ้างอิงของมอเตอร์ จำเป็นต้องใช้ชุดเกียร์ ซึ่งจะช่วยให้มอเตอร์ขนาดเล็กทำงานด้วยความเร็วที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้ว่าจะมีข้อมูลมากมายทางออนไลน์เกี่ยวกับวิธีการกำหนดขนาดของมอเตอร์ แต่ก็มีปัจจัยหลายประการที่ผู้ใช้ต้องพิจารณา เนื่องจากมีรายละเอียดมากมายที่ต้องพิจารณา การคำนวณความเฉื่อยของโหลด แรงบิด และความเร็วจำเป็นต้องให้ผู้ใช้เข้าใจพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มวลรวมและขนาด (รัศมี) ของโหลด รวมถึงแรงเสียดทาน การสูญเสียของชุดเกียร์ และรอบการทำงานของเครื่องจักร นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของโหลด ความเร็วของการเร่งหรือลดความเร็ว และรอบการทำงานของการใช้งานด้วย มิฉะนั้นมอเตอร์อุตสาหกรรมอาจร้อนเกินไป มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานแบบหมุนในอุตสาหกรรม หลังจากเลือกประเภทและขนาดของมอเตอร์แล้ว ผู้ใช้ยังต้องพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและประเภทของตัวเรือนมอเตอร์ เช่น โครงเปิดและตัวเรือนสแตนเลส

วิธีการเลือกมอเตอร์อุตสาหกรรม

ปัญหาหลักสามประการในการเลือกมอเตอร์อุตสาหกรรม

1. แอปความเร็วคงที่?

ในการใช้งานที่ความเร็วคงที่ มอเตอร์มักจะทำงานที่ความเร็วใกล้เคียงกัน โดยแทบไม่คำนึงถึงการเร่งและลดความเร็ว การใช้งานประเภทนี้มักใช้ระบบควบคุมการเปิด/ปิดแบบเต็มรูปแบบ วงจรควบคุมมักประกอบด้วยฟิวส์วงจรย่อยพร้อมคอนแทคเตอร์ สตาร์ทเตอร์มอเตอร์อุตสาหกรรมแบบโอเวอร์โหลด และตัวควบคุมมอเตอร์แบบแมนนวลหรือแบบซอฟต์สตาร์ท ทั้งมอเตอร์ AC และ DC เหมาะสมกับการใช้งานที่ความเร็วคงที่ มอเตอร์ DC ให้แรงบิดเต็มที่ที่ความเร็วศูนย์และมีฐานยึดขนาดใหญ่ มอเตอร์ AC ก็เป็นตัวเลือกที่ดีเช่นกัน เนื่องจากมีค่าตัวประกอบกำลังสูงและต้องการการบำรุงรักษาน้อย ในทางตรงกันข้าม คุณสมบัติประสิทธิภาพสูงของมอเตอร์เซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์จะถือว่ามากเกินไปสำหรับการใช้งานทั่วไป

2. แอปความเร็วแปรผัน?

โดยทั่วไปแล้ว การใช้งานที่ปรับความเร็วได้นั้นจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและความเร็วรอบอย่างกะทัดรัด รวมถึงการกำหนดอัตราเร่งและการลดความเร็วรอบให้เหมาะสม ในการใช้งานจริง การลดความเร็วของมอเตอร์อุตสาหกรรม เช่น พัดลมและปั๊มหอยโข่ง มักทำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยการปรับการใช้พลังงานให้สอดคล้องกับโหลด แทนที่จะทำงานด้วยความเร็วเต็มที่และควบคุมหรือระงับกำลังขับ สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องพิจารณาสำหรับการใช้งานในการขนส่ง เช่น สายการบรรจุขวด การผสมผสานระหว่างมอเตอร์ AC และ VFDs ถูกใช้อย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและทำงานได้ดีในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้หลากหลาย ทั้งมอเตอร์ AC และ DC ที่มีระบบขับเคลื่อนที่เหมาะสมก็ทำงานได้ดีในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้ มอเตอร์ DC และรูปแบบระบบขับเคลื่อนเป็นตัวเลือกเดียวสำหรับมอเตอร์ปรับความเร็วมาอย่างยาวนาน และส่วนประกอบของมอเตอร์เหล่านี้ก็ได้รับการพัฒนาและพิสูจน์แล้ว แม้กระทั่งในปัจจุบัน มอเตอร์ DC ยังคงได้รับความนิยมในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้ แรงม้าเศษส่วน และมีประโยชน์ในการใช้งานที่ความเร็วต่ำ เนื่องจากสามารถให้แรงบิดเต็มที่ที่ความเร็วต่ำและแรงบิดคงที่ที่ความเร็วมอเตอร์อุตสาหกรรมต่างๆ อย่างไรก็ตาม การบำรุงรักษามอเตอร์ DC ถือเป็นประเด็นที่ต้องพิจารณา เนื่องจากมอเตอร์ DC หลายตัวจำเป็นต้องใช้แปรงถ่านในการสับเปลี่ยนและสึกหรอเนื่องจากการสัมผัสกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านช่วยขจัดปัญหานี้ได้ แต่มีราคาแพงกว่าในระยะแรก และมอเตอร์อุตสาหกรรมมีให้เลือกน้อยกว่า การสึกหรอของแปรงถ่านไม่ใช่ปัญหาสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ ขณะที่ไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFDS) เป็นตัวเลือกที่มีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่มีกำลังมากกว่า 1 แรงม้า เช่น พัดลมและปั๊มน้ำ ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ การเลือกประเภทไดรฟ์สำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรมสามารถเพิ่มการรับรู้ตำแหน่งได้ สามารถเพิ่มเอ็นโคเดอร์ให้กับมอเตอร์ได้หากการใช้งานต้องการ และสามารถกำหนดไดรฟ์ให้ใช้ฟีดแบ็กของเอ็นโคเดอร์ได้ ด้วยเหตุนี้ ระบบนี้จึงสามารถให้ความเร็วได้เทียบเท่ากับเซอร์โว

3. คุณต้องการการควบคุมตำแหน่งหรือไม่?

การควบคุมตำแหน่งที่แน่นหนาทำได้โดยการตรวจสอบตำแหน่งของมอเตอร์อย่างต่อเนื่องขณะเคลื่อนที่ การใช้งาน เช่น การกำหนดตำแหน่งไดรฟ์เชิงเส้น สามารถใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์แบบมีหรือไม่มีฟีดแบ็ก หรือมอเตอร์เซอร์โวแบบมีฟีดแบ็กในตัว สเต็ปเปอร์จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำด้วยความเร็วปานกลาง แล้วจึงคงตำแหน่งนั้นไว้ ระบบสเต็ปเปอร์แบบวงเปิดให้การควบคุมตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพหากมีขนาดที่เหมาะสม เมื่อไม่มีฟีดแบ็ก สเต็ปเปอร์จะเคลื่อนที่ตามจำนวนสเต็ปที่แน่นอน เว้นแต่จะพบปัญหาการขัดจังหวะของโหลดเกินขีดความสามารถ เมื่อความเร็วและพลวัตของการใช้งานเพิ่มขึ้น การควบคุมสเต็ปเปอร์แบบวงเปิดอาจไม่ตรงตามข้อกำหนดของระบบ ซึ่งจำเป็นต้องอัปเกรดเป็นระบบสเต็ปเปอร์หรือเซอร์โวมอเตอร์แบบมีฟีดแบ็ก ระบบวงปิดให้โปรไฟล์การเคลื่อนที่ความเร็วสูงที่แม่นยำและการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำ ระบบเซอร์โวให้แรงบิดสูงกว่าสเต็ปเปอร์ที่ความเร็วสูง และยังทำงานได้ดีกว่าในโหลดแบบไดนามิกสูงหรือการใช้งานที่มีการเคลื่อนที่ซับซ้อน สำหรับการเคลื่อนที่ประสิทธิภาพสูงที่มีโอเวอร์ชูตตำแหน่งต่ำ ความเฉื่อยของโหลดที่สะท้อนกลับควรสอดคล้องกับความเฉื่อยของมอเตอร์เซอร์โวให้มากที่สุด ในบางการใช้งาน ความไม่ตรงกันสูงสุด 10:1 ก็เพียงพอแล้ว แต่การจับคู่ 1:1 จะเหมาะสมที่สุด การลดเกียร์เป็นวิธีที่ดีในการแก้ปัญหาความไม่ตรงกันของความเฉื่อย เนื่องจากความเฉื่อยของภาระที่สะท้อนกลับจะลดลงด้วยกำลังสองของอัตราส่วนกำลังส่ง แต่ความเฉื่อยของกระปุกเกียร์ต้องนำมาพิจารณาในการคำนวณด้วย