Hvilke faktorer skal jeg overveje, når jeg dimensionerer en servomotor?

Størrelse af en industriel servomotor er et kritisk trin i design af ethvert bevægelseskontrolsystem. At gå galt kan føre til dårlig ydeevne, hyppige fejl eller unødvendige omkostninger. I stedet for blot at vælge en motor baseret på en generel hestekræfter, involverer en professionel tilgang en detaljeret analyse af din applikations specifikke krav.

For at dimensionere en servomotor korrekt, skal du overveje følgende nøglefaktorer.

1. Bevægelsesprofilanalyse

Det første trin er at definere den nødvendige bevægelse. En bevægelsesprofil nedbryder en enkelt bevægelsescyklus i segmenter med acceleration, konstant hastighed og deceleration.

• Acceleration og decelerationstid: Dette bestemmer det maksimale drejningsmoment, der kræves for at starte og stoppe belastningen. Hurtigere ramper kræver højere drejningsmoment.

• Konstant hastighedstid: Motoren skal give et vist niveau af kontinuerligt drejningsmoment for at overvinde friktion og andre kræfter under steady-state-delen af bevægelsen.

• Opholdstid: Tiden mellem bevægelsescyklusser er afgørende for at lade motoren køle af. Det påvirker motorens evne til at håndtere den næste cyklus krav.

2. Belastning og inerti

En motors evne til at flytte en belastning er direkte knyttet til systemets inerti. Inerti er et mål for et objekts modstand mod en bevægelsesændring.

• Belastningsinerti: Dette er inertien af alt, hvad motoren skal bevæge sig, inklusive selve belastningen, gear, remskiver og andre mekaniske komponenter.

• Motor inerti: Dette er inertien af motorens rotor. Det ideelle scenarie er, at motorinertien er en lille brøkdel af den samlede systeminerti. En god tommelfingerregel er at have et belastning-til-motor-inertiforhold mellem 3:1 og 5:1 , selvom forhold op til 10:1 kan være acceptabelt med korrekt tuning. Forkert inerti kan forårsage ustabile eller svære at justere kontrolsløjfer, hvilket fører til vibrationer og dårlig positioneringsnøjagtighed.

3. Momentkrav

Moment er den rotationskraft, der produceres af motoren. Du skal overveje to typer drejningsmoment:

• Kontinuerligt drejningsmoment ( $$T_C$$

  Dette er det maksimale drejningsmoment, som motoren kan producere kontinuerligt uden overophedning. Det er nødvendigt for at overvinde steady-state kræfter som friktion og tyngdekraft. Det er det gennemsnitlige drejningsmoment over en komplet driftscyklus.

• Topdrejningsmoment ( $$T_P$$

  Dette er det maksimale drejningsmoment, som motoren kan levere i en kort periode, typisk under acceleration eller deceleration. Motorens maksimale drejningsmoment skal være højere end din applikations maksimale accelerationsmoment for at sikre dynamisk ydeevne.

Du kan bruge root mean square (RMS)-metoden til at beregne det nødvendige kontinuerlige drejningsmoment under hensyntagen til momentniveauerne og varighederne for hvert segment af bevægelsesprofilen. Det beregnede RMS-drejningsmoment skal være mindre end motorens nominelle kontinuerlige drejningsmoment ( $$T_C$$ ). På samme måde skal det krævede spidsmoment være mindre end motorens nominelle spidsmoment ( $$T_P$$ ).

4. Hastighedskrav

Motorens hastighedsklassificering er en anden kritisk faktor. Den valgte motor skal være i stand til at nå den maksimale hastighed, der kræves af din bevægelsesprofil. Du bør også overveje motorens hastighed-drejningsmomentkurve. Når hastigheden stiger, falder det tilgængelige drejningsmoment ofte. Sørg for, at motoren kan levere det nødvendige drejningsmoment ved den nødvendige hastighed.

5. Miljøfaktorer

An industriel servomotor skal modstå forholdene i dets driftsmiljø.

• Temperatur: Sørg for, at motorens driftstemperaturområde er egnet til miljøet. Høje omgivende temperaturer kan forringe motorens ydeevne.

• Ingress Protection (IP) Rating: Denne klassificering angiver motorens modstandsdygtighed over for støv og væsker. For støvede eller våde miljøer er en højere IP-klassificering afgørende for at forhindre motorskader.

• Vibration og stød: Motoren skal være mekanisk robust nok til at håndtere eventuelle vibrationer eller stød i applikationen.

Ved nøje at overveje hver af disse faktorer – bevægelsesprofil, inerti, drejningsmoment, hastighed og miljø – kan du vælge en industriel servomotor der leverer optimal ydeevne, effektivitet og lang levetid til din specifikke applikation. En grundig dimensioneringsproces sikrer ikke kun pålidelig drift, men hjælper dig også med at undgå overdimensionering, hvilket kan føre til højere omkostninger og spildt energi.