如何为工业应用选择电机

选择工业电机时，有许多方面需要考虑，例如应用，操作，机械和环境问题。一般而言，选择是AC电机，DC电动机或伺服/步进电机。知道哪一个使用取决于工业应用程序，如果需要任何特殊需求。

根据电机驱动的负载类型，工业电机需要恒定或可变的扭矩和马力。负载的大小，所需的速度和加速/减速 - 特别是如果它快速和/或频繁 - 将定义所需的扭矩和马力。还需要考虑控制电机速度和位置的要求。

工业电机负载类型

工业自动化电机负载有四种类型:

• 可变马力和恒定扭矩
• 可变扭矩和恒定的马力
• 可变马力和可变扭矩
• 位置控制或扭矩控制。

可变马力和恒定扭矩的应用包括输送机，起重机和齿轮型泵。在这些应用中，扭矩是恒定的，因为负载没有变化。需要的马力可能会根据应用而变化，这使得恒速交流和直流电机是一个很好的选择。

可变扭矩和恒定的马力应用的一个例子是机器复卷纸。材料速度保持不变，这意味着马力不会改变。然而，由于辊直径增加，负载确实改变。在小型系统中，这对于直流电动机或伺服电机来说是一个很好的应用。再生功率也是一个问题，应该在施加工业电机或选择能量控制方法时考虑。具有编码器，闭环控制和全象限驱动器的AC电机可能对较大的系统有益。

风扇、离心泵和搅拌器需要可变马力和扭矩。随着工业电机速度的增加，负载输出也随着所需的马力和扭矩增加。这些类型的负载是电机效率讨论的开始，使用变速驱动器(VSDs)的逆变负载交流电机。

需要准确地移动到多个位置的线性致动器等应用需要紧密的位置或扭矩控制，并且通常需要反馈以验证正确的电机位置。伺服或步进电机是这些应用的最佳选择，但具有反馈或具有编码器的逆变器占空比电机的直流电动机通常用于钢板或纸条的紧固扭矩控制以及类似的应用。

不同工业电机类型

虽然有两个主要的电机分类-AC和DC - 在工业应用中使用超过三十种电机。

虽然有许多电机类型，但在工业应用中存在很多重叠，并且市场推动了简化电机选择。在大多数应用中，这对电机进行了实际选择。六种符合绝大多数应用的六种最常见的电机类型，都是无刷，刷子直流电机，交流鼠笼和缠绕转子电机，以及伺服和步进电机。这些电机类型符合仅在专业应用中使用的其他类型的绝大多数应用。

三种主要的工业电机应用类型

工业电机的三个主要应用是恒定速度，变速和位置（或扭矩）控制。不同的工业自动化情况需要不同的应用和问题以及他们自己的问题。

例如，如果顶部速度小于电机的基准速度，则可能需要齿轮箱。这也可以允许较小的电动机以更有效的速度运行。虽然如何在线在线信息尺寸大小，但用户必须考虑许多因素，因为有许多细节需要考虑。计算负载惯量，扭矩和速度要求用户了解负载的总质量和大小（半径）以及摩擦，齿轮箱损耗和机器循环的参数。负载变化，加速度或减速的速度，以及应用的占空比也必须考虑，或者工业电机可能会过热。

电机类型选择和尺寸确定后，用户还需要考虑环境因素和电机外壳类型，如用于冲洗的开放式框架和不锈钢外壳。

工业电机选择：3个问题

即使在所有这些决定之后，用户也需要在进行最终决定之前解决这三个问题。

1.它是一个恒定的速度应用吗？

在恒速应用中，电机通常以近似的速度运行，很少或完全不考虑加速和减速坡道。这种类型的应用程序通常使用跨线开/关控制来运行。控制电路通常由一个与接触器熔断的分支电路、一个过载的工业电机起动器和一个手动电机控制器或软起动器组成。

AC和DC电动机都适用于恒定速度应用。直流电动机以零速度提供全扭矩，并具有大安装底座。交流电机也是一个不错的选择，因为它们具有高功率因素，需要很少维护。通过比较，伺服或步进电机的高性能特性将被认为是简单的应用的矫枉过正。

2.它是变速应用吗?

变速应用通常需要紧的速度和速度变化以及定义的加速和减速坡道。降低应用中的工业电机速度，例如风扇和离心泵通常通过将消耗的功率匹配而不是以全速运行和限制或阻尼输出来提高效率。这些是输送应用的非常重要的考虑因素，例如装瓶线。

具有适当驱动器的AC和DC电机在可变速度应用中运行良好。长时间的直流电机和驱动配置是唯一的变速电机选项，并开发和经过验证的组件。即使是现在，DC电机也流行，分数马力应用，并且在低速应用中有用，因为它们可以在各种工业电机速度下为低速和恒定扭矩提供全扭矩。

然而，维护可以是DC电机的担忧，因为许多人需要换向刷，并且它们磨损从与移动部件接触。无刷直流电机消除了这个问题，但它们在前期成本上更昂贵，可用的工业电机范围较小。

对于交流感应电机而言，电刷磨损不是问题，而变频驱动器(VFD)为超过1马力的应用(如风扇和泵送应用)提供了有用的选择，从而提高了效率。为运行工业电机所选择的驱动类型可以增加一些位置意识。如果应用程序需要的话，可以将编码器添加到电机上，并且可以指定一个驱动器来使用编码器反馈。这种设置可以提供类似伺服的速度作为结果。

3.申请职位是否需要职位控制?

通过连续验证电动机的位置，通过持续验证电机的位置来实现紧密位置控制。诸如定位线性致动器的应用可以使用具有或没有反馈的步进电机或具有固有反馈的伺服电机。

步进器设计以以适度的速度精确地移动到位置，然后保持位置。如果适当尺寸，开环步进系统提供强大的位置控制。虽然没有反馈，但步进器将移动确切数量的步骤，除非它遇到超出其容量的负载中断。随着应用程序的速度和动态增加，开环步进控制可能无法满足系统要求，这需要升级到具有反馈或伺服电机系统的步进器。

闭环系统提供精确、高速的运动轮廓和精确的位置控制。与步进系统相比，伺服系统将在高速下提供更高的扭矩，而且在高动态负载或复杂运动应用中也能更好地工作。

对于低位置超调的高性能运动，反射负载惯性应尽可能与伺服电机惯性匹配。在某些应用程序中，高达10:1的不匹配就足够了，但1:1的匹配是最优的。齿轮减速是解决惯性不匹配问题的一种很好的方法，因为反映的负载惯性是按传动比的平方下降的，但齿轮箱的惯性必须包括在计算中。

应用，工业电机知识

制造商为工业应用提供各种电机。步进，伺服，AC和直流电机可以满足大多数工业自动化要求，但理想电机取决于应用。无论是恒速，变速，或位置控制应用程序 - 用户应与电机紧密合作，并驱动供应商选择右电机供应用。

布莱恩索斯勒，产品经理，AutomationDirect。由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程，CFE媒体，cvavra@cfemedia.com。

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关键概念

工业电机选择取决于许多方面，包括应用、操作、机械和环境问题。

用户应该确定是否应用是恒速或变速或是否需要位置控制。

考虑一下这一点

还有别的选择电机时应考虑注意事项？