มีสี่ประเภทมอเตอร์ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมโหลด:

1. กำลังม้าปรับได้และแรงบิดคงที่: การใช้งานที่ต้องการกำลังม้าแปรผันและแรงบิดคงที่ ได้แก่ สายพานลำเลียง เครน และปั๊มเกียร์ ในการใช้งานเหล่านี้ แรงบิดจะคงที่เนื่องจากภาระคงที่ กำลังม้าที่ต้องการอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน ซึ่งทำให้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงแบบความเร็วคงที่เป็นตัวเลือกที่ดี

2. แรงบิดแปรผันและกำลังม้าคงที่: ตัวอย่างหนึ่งของการใช้งานแรงบิดแปรผันและกำลังม้าคงที่คือเครื่องม้วนกระดาษ ความเร็วของวัสดุยังคงเท่าเดิม ซึ่งหมายความว่ากำลังม้าไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของม้วนเพิ่มขึ้น ภาระก็จะเปลี่ยนแปลงไป ในระบบขนาดเล็ก นี่เป็นวิธีการใช้งานที่ดีสำหรับมอเตอร์ DCหรือมอเตอร์เซอร์โว พลังงานหมุนเวียนก็เป็นอีกประเด็นที่ควรพิจารณาเมื่อกำหนดขนาดของมอเตอร์อุตสาหกรรมหรือเลือกวิธีการควบคุมพลังงาน มอเตอร์กระแสสลับที่มีตัวเข้ารหัส การควบคุมแบบวงปิด และไดรฟ์แบบเต็มควอดแรนต์ อาจเป็นประโยชน์ต่อระบบขนาดใหญ่

3. กำลังและแรงบิดที่ปรับได้: พัดลม ปั๊มแรงเหวี่ยง และเครื่องกวนต้องการกำลังและแรงบิดที่ปรับเปลี่ยนได้ เมื่อความเร็วของมอเตอร์อุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น กำลังเอาต์พุตก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย พร้อมกับกำลังและแรงบิดที่ต้องการ โหลดประเภทนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการอภิปรายเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมอเตอร์ โดยอินเวอร์เตอร์จะโหลดมอเตอร์ AC โดยใช้ตัวขับความเร็วแปรผัน (VSD)

4. การควบคุมตำแหน่งหรือการควบคุมแรงบิด: การใช้งาน เช่น ระบบขับเคลื่อนเชิงเส้น ซึ่งต้องการการเคลื่อนที่ที่แม่นยำไปยังหลายตำแหน่ง จำเป็นต้องมีการควบคุมตำแหน่งหรือแรงบิดที่เข้มงวด และมักต้องการการป้อนกลับเพื่อตรวจสอบตำแหน่งมอเตอร์ที่ถูกต้อง มอเตอร์เซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเหล่านี้ แต่โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ DC ที่มีการป้อนกลับหรือมอเตอร์ AC ที่มีอินเวอร์เตอร์และตัวเข้ารหัสก็ถูกนำมาใช้ในสายการผลิตเหล็กหรือกระดาษ และการใช้งานที่คล้ายคลึงกัน

 

มอเตอร์อุตสาหกรรมประเภทต่างๆ

แม้ว่าจะมีมากกว่า 36 ชนิดก็ตามมอเตอร์ AC/DCใช้ในงานอุตสาหกรรม แม้ว่าจะมีมอเตอร์หลายประเภท แต่ก็มีการใช้งานที่ทับซ้อนกันมากในงานอุตสาหกรรม และตลาดได้ผลักดันให้การเลือกมอเตอร์ง่ายขึ้น ซึ่งทำให้ตัวเลือกมอเตอร์ที่ใช้งานได้จริงในงานส่วนใหญ่แคบลง มอเตอร์ 6 ประเภทที่ใช้กันทั่วไปและเหมาะสมกับงานส่วนใหญ่ ได้แก่ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านและแบบมีแปรงถ่าน มอเตอร์ AC แบบกรงกระรอกและแบบขดลวด มอเตอร์เซอร์โว และมอเตอร์สเต็ปเปอร์ มอเตอร์ประเภทเหล่านี้เหมาะสมกับงานส่วนใหญ่ ในขณะที่ประเภทอื่น ๆ ใช้เฉพาะในงานพิเศษเท่านั้น

 

สามประเภทหลักมอเตอร์อุตสาหกรรมแอปพลิเคชัน

มอเตอร์อุตสาหกรรมมีการใช้งานหลัก 3 ประเภท ได้แก่ การควบคุมความเร็วคงที่ การควบคุมความเร็วแปรผัน และการควบคุมตำแหน่ง (หรือแรงบิด) สถานการณ์การทำงานอัตโนมัติในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกันนั้นต้องการการใช้งานและปัญหาที่แตกต่างกัน รวมถึงชุดปัญหาเฉพาะของแต่ละสถานการณ์ด้วย ตัวอย่างเช่น หากความเร็วสูงสุดน้อยกว่าความเร็วอ้างอิงของมอเตอร์ จะต้องใช้เกียร์บ็อกซ์ ซึ่งจะช่วยให้มอเตอร์ขนาดเล็กทำงานที่ความเร็วที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้ แม้ว่าจะมีข้อมูลมากมายทางออนไลน์เกี่ยวกับวิธีการกำหนดขนาดของมอเตอร์ แต่ผู้ใช้ต้องพิจารณาปัจจัยหลายอย่างเนื่องจากมีรายละเอียดมากมายที่ต้องคำนึงถึง การคำนวณความเฉื่อยของโหลด แรงบิด และความเร็ว จำเป็นต้องให้ผู้ใช้เข้าใจพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น มวลรวมและขนาด (รัศมี) ของโหลด รวมถึงแรงเสียดทาน การสูญเสียในเกียร์บ็อกซ์ และรอบการทำงานของเครื่องจักร การเปลี่ยนแปลงของโหลด ความเร็วในการเร่งหรือลดความเร็ว และรอบการทำงานของการใช้งานก็ต้องนำมาพิจารณาด้วย มิฉะนั้นมอเตอร์อุตสาหกรรมอาจร้อนเกินไป มอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานการเคลื่อนที่แบบหมุนในอุตสาหกรรม หลังจากเลือกประเภทและขนาดของมอเตอร์แล้ว ผู้ใช้ยังต้องพิจารณาปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและประเภทของตัวเรือนมอเตอร์ เช่น โครงแบบเปิด และการใช้งานตัวเรือนสแตนเลสที่ต้องล้างทำความสะอาดด้วย

วิธีการเลือกมอเตอร์อุตสาหกรรม

ปัญหาหลักสามประการของมอเตอร์อุตสาหกรรมการเลือก

1. แอปที่มีความเร็วคงที่?

ในการใช้งานที่ความเร็วคงที่ มอเตอร์มักจะทำงานที่ความเร็วใกล้เคียงกันโดยไม่คำนึงถึงการเร่งหรือลดความเร็ว การใช้งานประเภทนี้มักใช้การควบคุมแบบเปิด/ปิดเต็มวงจร วงจรควบคุมมักประกอบด้วยฟิวส์วงจรย่อยพร้อมคอนแทคเตอร์ สตาร์เตอร์มอเตอร์อุตสาหกรรมแบบป้องกันการโอเวอร์โหลด และตัวควบคุมมอเตอร์แบบแมนนวลหรือซอฟต์สตาร์เตอร์ ทั้งมอเตอร์ AC และ DC เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความเร็วคงที่ มอเตอร์ DC ให้แรงบิดเต็มที่ที่ความเร็วศูนย์และมีฐานยึดขนาดใหญ่ มอเตอร์ AC ก็เป็นตัวเลือกที่ดีเช่นกันเพราะมีค่าตัวประกอบกำลังสูงและต้องการการบำรุงรักษาน้อย ในทางตรงกันข้าม คุณลักษณะประสิทธิภาพสูงของมอเตอร์เซอร์โวหรือสเต็ปเปอร์อาจถือว่ามากเกินไปสำหรับการใช้งานที่เรียบง่าย

2. แอปที่ปรับความเร็วได้?

โดยทั่วไปแล้ว การใช้งานที่ปรับความเร็วได้นั้นต้องการความเร็วที่กระชับและการเปลี่ยนแปลงความเร็ว รวมถึงการกำหนดอัตราเร่งและลดความเร็ว ในการใช้งานจริง การลดความเร็วของมอเตอร์อุตสาหกรรม เช่น พัดลมและปั๊มแบบแรงเหวี่ยง มักทำเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยการปรับการใช้พลังงานให้เหมาะสมกับภาระงาน แทนที่จะทำงานที่ความเร็วเต็มที่แล้วค่อยลดหรือระงับเอาต์พุต สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องพิจารณาสำหรับการใช้งานในการลำเลียง เช่น สายการบรรจุขวด การผสมผสานระหว่างมอเตอร์ AC และ VFDS (Variable Frequency Drive) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและทำงานได้ดีในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้หลากหลายประเภท ทั้งมอเตอร์ AC และ DC ที่มีไดรฟ์ที่เหมาะสมทำงานได้ดีในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้ มอเตอร์ DC และการกำหนดค่าไดรฟ์นั้นเป็นตัวเลือกเดียวสำหรับมอเตอร์ที่ปรับความเร็วได้มาเป็นเวลานานแล้ว และส่วนประกอบต่างๆ ก็ได้รับการพัฒนาและพิสูจน์แล้ว แม้กระทั่งในปัจจุบัน มอเตอร์ DC ก็ยังเป็นที่นิยมในการใช้งานที่ปรับความเร็วได้ กำลังม้าต่ำ และมีประโยชน์ในการใช้งานที่ความเร็วต่ำ เนื่องจากสามารถให้แรงบิดเต็มที่ที่ความเร็วต่ำและแรงบิดคงที่ที่ความเร็วต่างๆ ของมอเตอร์อุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม การบำรุงรักษามอเตอร์ DC เป็นปัญหาที่ต้องพิจารณา เนื่องจากหลายตัวต้องใช้การสลับกระแสด้วยแปรงถ่านและสึกหรอเนื่องจากการสัมผัสกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านช่วยแก้ปัญหานี้ได้ แต่มีราคาเริ่มต้นสูงกว่า และมีตัวเลือกมอเตอร์อุตสาหกรรมให้เลือกน้อยกว่า การสึกหรอของแปรงถ่านไม่ใช่ปัญหาสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับ ในขณะที่ไดรฟ์ปรับความถี่ (VFDS) เป็นตัวเลือกที่มีประโยชน์สำหรับงานที่มีกำลังมากกว่า 1 แรงม้า เช่น พัดลมและปั๊มน้ำ ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ การเลือกประเภทไดรฟ์เพื่อใช้งานมอเตอร์อุตสาหกรรมสามารถเพิ่มความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งได้ สามารถเพิ่มตัวเข้ารหัส (encoder) เข้ากับมอเตอร์ได้หากงานนั้นต้องการ และสามารถระบุไดรฟ์ให้ใช้การป้อนกลับจากตัวเข้ารหัสได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือ การตั้งค่านี้สามารถให้ความเร็วที่คล้ายกับเซอร์โวได้

3. คุณต้องการระบบควบคุมตำแหน่งหรือไม่?

การควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำทำได้โดยการตรวจสอบตำแหน่งของมอเตอร์อย่างต่อเนื่องขณะที่มันเคลื่อนที่ แอปพลิเคชันเช่นการกำหนดตำแหน่งของไดรฟ์เชิงเส้นสามารถใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่มีหรือไม่มีการป้อนกลับ หรือมอเตอร์เซอร์โวที่มีการป้อนกลับในตัว มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำด้วยความเร็วปานกลางแล้วคงตำแหน่งนั้นไว้ ระบบสเต็ปเปอร์แบบวงเปิดให้การควบคุมตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพหากเลือกขนาดได้เหมาะสม เมื่อไม่มีการป้อนกลับ มอเตอร์สเต็ปเปอร์จะเคลื่อนที่ตามจำนวนสเต็ปที่แน่นอน เว้นแต่จะพบกับการขัดจังหวะโหลดที่เกินขีดความสามารถ เมื่อความเร็วและพลวัตของแอปพลิเคชันเพิ่มขึ้น การควบคุมสเต็ปเปอร์แบบวงเปิดอาจไม่ตรงตามข้อกำหนดของระบบ ซึ่งจำเป็นต้องอัพเกรดเป็นระบบมอเตอร์สเต็ปเปอร์หรือเซอร์โวที่มีการป้อนกลับ ระบบวงปิดให้โปรไฟล์การเคลื่อนที่ความเร็วสูงที่แม่นยำและการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำ ระบบเซอร์โวให้แรงบิดที่สูงกว่ามอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ความเร็วสูง และยังทำงานได้ดีกว่าในโหลดไดนามิกสูงหรือแอปพลิเคชันการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อน สำหรับการเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพสูงโดยมีการโอเวอร์ชูตตำแหน่งต่ำ แรงเฉื่อยของโหลดสะท้อนควรตรงกับแรงเฉื่อยของมอเตอร์เซอร์โวให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในบางการใช้งาน ความไม่ตรงกันของอัตราทดเกียร์สูงสุดถึง 10:1 ก็เพียงพอแล้ว แต่การจับคู่ที่ 1:1 นั้นเหมาะสมที่สุด การลดอัตราทดเกียร์เป็นวิธีที่ดีในการแก้ปัญหาความไม่ตรงกันของแรงเฉื่อย เนื่องจากแรงเฉื่อยของภาระสะท้อนจะลดลงตามกำลังสองของอัตราทดเกียร์ แต่ต้องคำนึงถึงแรงเฉื่อยของเกียร์ในการคำนวณด้วย