Wat zijn motorbesturingen?
Motorbesturingen en aandrijvingen zijn elektrische of elektronische apparaten die de snelheid, het koppel en de positie-uitgangen van motoren regelen. De aandrijving past de stroomtoevoer naar de motor aan om de gewenste uitgang te bereiken. De besturingscircuits worden vaak geïntegreerd met de aandrijfcircuits als één zelfstandige eenheid, daarom worden de termen motoraandrijving en motorbesturing vaak door elkaar gebruikt. Er zijn vier basis typen motorbesturingen en aandrijvingen: AC, DC, servo en stappenmotor, elk met een invoer stroomtype dat wordt aangepast aan de gewenste uitgangsfunctie om te passen bij een toepassing.
AC servomotor, een DC borstelloze motor, en een stappenmotor, elektrische machine aandrijvingen en energiesystemen
Van links naar rechts, een AC-servomotor, een DC-ontbusrakende motor en een stappenmotor.
Beeldcredit: similis/Shutterstock.com
Motorcontroller en aandrijftype
AC
AC-motorbesturingen en aandrijvingen zijn elektronische apparaten die de ingangsstroom naar motoren aanpassen door meestal de frequentie van de stroom naar de motor te regelen, met als doel de uitgangssnelheid en het koppel te regelen. Belangrijke specificaties omvatten de beoogde toepassing, bedrijfsmodus van de aandrijving, motortype, omvormertype, spanningsclassificatie van het loopsysteem, vermogen, communicatie-interface, evenals elektrische specificaties voor invoer en uitvoer.
AC-motorbesturingen en aandrijvingen worden voornamelijk gebruikt in procesapplicaties om de snelheid van pompen, ventilatoren, blowers, enz. te regelen. Ze staan bekend als variabele snelheidsaandrijvingen, instelbare frequentieaandrijvingen of AC-inverters. De besturing, vaak geïntegreerd met de aandrijfcircuits, levert de controlesignalen aan de aandrijving.
DC
DC-motorbesturingen en aandrijvingen zijn elektrische apparaten die de ingangsstroom aanpassen door de constante of wisselstroombron te regelen tot een pulserende, gelijkstroomuitgang met variabele pulsduur of frequentie. Belangrijke specificaties omvatten de beoogde toepassing, bedrijfsmodus van de aandrijving, motortype, lus-systeem, spanningsclassificatie, vermogensrating, uitgangssignaaltype, communicatie-interface, evenals input- en output-elektrische specificaties. DC-motorbesturingen en aandrijvingen worden voornamelijk gebruikt om motortemperaturen en -koppel te regelen voor machinegereedschappen, elektrische voertuigen, pompen, enzovoort. De besturing, vaak geïntegreerd met de aandrijfcircuits, levert de controlesignalen aan de aandrijving.
Servomotor
Servo motor controllers en drives zijn elektronische apparaten die de ingangsstroom aanpassen door de constante of wisselstroombron te regelen tot een pulserende, stroomuitgang met variabele pulslengte of frequentie. Belangrijke specificaties omvatten de beoogde toepassing, motortype, bedieningsmodus van de drive, lus-systeem, vermogen, uitgangssignaaltype, communicatie-interface, evenals elektrische specificaties. Servo motor controllers en drives worden voornamelijk gebruikt in bewegingsregelingstoepassingen in productie- en bouwomgevingen, onder andere, en worden gebruikt om motorsnelheden, koppel en posities te regelen, en kunnen op AC of DC werken. Servo motoren worden gebruikt in vele toepassingen, waaronder machinegereedschappen, micro-positionering en robotica, naast vele andere soorten machines, zoals transportbanden of spindel aandrijfsystemen. De controller, vaak geïntegreerd met de aandrijfcircuits, levert de controlesignalen aan de drive. Servo drives worden ook wel servomotorversterkers genoemd.
Stepper
Stepper motorcontrollers en aandrijvingen zijn elektronische apparaten die de ingangsstroom aanpassen door de constante of wisselstroombron te regelen naar een pulserende, of “gestapte,” stroomuitgang.
Belangrijke specificaties omvatten de beoogde toepassing, motortype, bedieningsmodus, lus-systeem, vermogen, uitgangssignaaltype, communicatie-interface, evenals elektrische specificaties.
Stepper motor besturingseenheden en aandrijvingen worden voornamelijk gebruikt in motion control toepassingen in productie- en bouwomgevingen, onder andere, en worden gebruikt om motorsnelheden, koppel en positie te regelen. Ze worden toegepast in vele toepassingen, waaronder machinegereedschappen, micro-positionering en robotica, naast vele andere soorten machines, zoals transportbanden of OEM-apparatuur. De besturingseenheid, vaak geïntegreerd met de aandrijfcircuits, levert de regelsignalen aan de aandrijving. Stepper aandrijvingen worden ook wel pulsaandrijvingen en stapversterkers genoemd. Stepper besturingseenheden worden ook wel motorindexers genoemd.
Motorbesturingen en aandrijvingen — Toepassingen en industrieën
In tegenstelling tot servomotoren en stappenmotoren, vereisen de meeste AC- en DC-motoren geen controllers of aandrijvingen, behalve de eenvoudigste motorstartrelais en soortgelijke beveiligingsapparaten. AC-motoraandrijvingen worden gebruikt wanneer snelheidsregeling van een AC-motor wenselijk is, omdat het regelen van de snelheid in een AC-inductiemotor normaal gesproken niet wordt gedaan—eens een motor is gespecificeerd (door het aantal polen), wordt de bedrijfssnelheid vermeld op het naamplaatje. Borstelloze DC-motoren daarentegen, zijn fundamenteel snelheidsregelbaar door simpelweg de spanning die naar de motorrotor en het veld gaat te variëren. Dit kan worden gedaan met een eenvoudige rheostaat; geen controller of aandrijving is nodig. Nieuwere borstelloze DC-motoren worden niet mechanisch gecommuteerd en vereisen daarom controllers en aandrijvingen om het magnetische veld elektronisch te commuteren. Servomotoren en stappenmotoren, omdat ze positioneringsapparaten zijn in plaats van roterende bewegingsmachines, vereisen ook controllers en drivers voor hun werking.
AC-motorbesturingen worden gebruikt om de snelheden van motoren die pompen, ventilatoren, enz. aandrijven te regelen, waar anders traditionele kleppen of roosters zouden worden gebruikt om de stroom te regelen. AC-motorbesturingen worden gebruikt om de efficiëntie te verhogen door de snelheid van de pomp, ventilator, enz. precies af te stemmen op de vereisten.
DC-motor aandrijvingen worden gebruikt om permanente magneet DC-motoren te regelen die op AC-bronnen werken. DC-motoren hebben een zeer goede koppel bij lage snelheden, waardoor ze vooral geschikt zijn voor lieren, hijskranen, enzovoort, waar lasten zonder een "lopende start" omhoog moeten worden getild. Voor de komst van elektronische DC-regelingen werden DC-motoren vaak gekoppeld als motor-generator sets om gelijkstroom te produceren via AC-inductiemotoren.
Servomotorbesturingen en aandrijvingen vertrouwen op feedback van de servomotoren om positie, snelheid, versnelling, enzovoort te regelen. Fabrikanten van servomotoren leveren over het algemeen aandrijvingen die werken met hun motoren. Terwijl stappenmotoren geen feedbacklus vereisen, gebruiken sommige er wel een. Fabrikanten van stappenmotoren leveren meestal ook aandrijvingen voor hun specifieke motoren. De meeste fabrikanten van servo- en stappenmotoren bieden tabellen als gids voor welke motoren werken met welke aandrijvingen.
Overwegingen
Het kiezen van motorbesturingen en aandrijvingen begint met het kennen van het motortype. Bijbehorende subcategorieën sluiten hierop aan met deze basisinformatie.
De beslissing om AC-aandrijvingen voor inductiemotoren te gebruiken is vaak een economische keuze op basis van bedrijfskenmerken bij specifieke installaties: hoe vaak de pomp of ventilator draait tegen afgestelde kleppen of lamellenkanalen. Ten minste één fabrikant biedt een calculator (zie hieronder) om energiebesparingen van AC-aandrijvingen te bepalen op basis van specifieke bedrijfsomstandigheden. Motoren ontworpen voor gebruik met variabele snelheidsaandrijvingen zijn doorgaans rated voor invertergebruik.
Een andere overweging voor AC-aandrijvingen is de aard van de toepassing, waarbij constante koppel en variabel koppel belangrijke indelingen zijn. Voor toepassingen met variabel koppel, zoals centrifugaalventilatoren, variëren de koppelvereisten met de motorsnelheid. Voor toepassingen met constant koppel, zoals transportbanden, zijn de koppelvereisten hetzelfde ongeacht de motorsnelheid. AC-aandrijvingen zijn meestal ontworpen voor ofwel variabele of constante snelheidsapplicaties.
Geborstelde gelijkstroommotoren die op AC-stroom werken, worden meestal aangedreven met thyristor-gebaseerde brugrectificatoren die toestaan dat AC-stroom in één richting naar de motor stroomt, waardoor een gelijkstroombron wordt nagebootst. Meer informatie is te vinden in de onderstaande referenties. Leveranciers zoals Baldor bieden DC-bediening voor eenrichtings- en regeneratieve toepassingen voor DC-motoren tot 5 pk, en via het moederbedrijf (ABB) bieden ze DC-aandrijvingen tot 3000 HP. Eenrichtingsaandrijvingen vereisen meestal een rem om de motor te stoppen, terwijl regeneratieve aandrijvingen de motor in beide richtingen kunnen laten draaien en zo remkracht bieden door omkering. De opgewekte energie wordt meestal afgevoerd via omkerende weerstanden.
Geborstelde DC-motoren die op DC-systemen werken, zoals die op elektrische pallettrucks, gebruiken ook bedieningselementen voor snelheids- en richtingsveranderingen. Brushless DC, of permanente magneetmotoren, vereisen ook controllers om hun magnetische velden elektronisch te commuteren.
Servomotoren kunnen van het AC- of DC-type zijn, met DC beschikbaar als borst- en borstloze types. In alle gevallen vereisen ze bedieningselementen omdat ze feedbackapparaten zijn. Lineaire motoren zijn over het algemeen servobased en vereisen ook bedieningselementen.
Stepper-motoren vereisen over het algemeen geen feedback, maar moeten ‘gehomed’ worden bij het inschakelen zodat de motor weet waar hij zich bevindt. Vanaf dat punt telt hij stappen om de positie bij te houden. Sommige stappenmotoren plaatsen hun aandrijving direct op de motorframes.
Belangrijke attributen
Halfgeleiderapparaat
Over het algemeen worden IGBTs en SCR’s gebruikt voor apparaten met middelhoog en hoog voltage, terwijl MOSFETs worden gebruikt in toepassingen met laag vermogen.
Motorinvoerfase
Motors zijn over het algemeen enkel- of driefasige machines, verwijzend naar de fase van de wisselstroom die hen voedt. Stappenmotoren vormen hierop een uitzondering, omdat fase verwijst naar de architectuur van de stappenmotor zelf, meestal beschreven als twee- of vijffasig. Oriental Motors heeft een mooie uitleg over het verschil, hieronder geciteerd.
Behuizingen
Elektrische behuizingen worden gespecificeerd volgens NEMA- of IEC-criteria voor milieubescherming en bescherming tegen binnendringen.
Bedrijfsmode van de aandrijving
Zoals hierboven besproken, zijn AC-aandrijvingen over het algemeen ontworpen als ofwel constante koppel of variabel koppel, afhankelijk van de toepassing.
XTJ is een toonaangevende OEM-fabrikant die zich toelegt op het bieden van one-stop productieoplossingen voor Machining 6061 Aluminum van prototype tot productie. We zijn trots op ons ISO 9001 gecertificeerde systeem voor kwaliteitsbeheer en vastbesloten om waarde te creëren in elke klantrelatie. We doen dat door samenwerking, innovatie, procesverbeteringen en uitzonderlijk vakmanschap.
