لا يعد اختيار محرك سيرفو التيار المتردد المناسب مجرد مسألة اختيار أعلى طاقة متاحة. يعتمد الاختيار الصحيح على المحرك والحمل والسرعة وعزم الدوران والتسارع وطريقة التغذية الراجعة ومتطلبات التحكم وطريقة عمل الآلة.
بالنسبة لبناة الآلات، ومصنعي المعدات الأصلية، ومهندسي الأتمتة، فإن الفرق بين صغيرنظام سيرفو 50 واطو أنظام سيرفو 2 كيلو واتيمكن أن تكون كبيرة. قد تحتاج الآلة المدمجة فقط إلى أجهزة مؤازرة منخفضة الطاقة لتحديد الموضع أو التغذية، بينما قد تتطلب آلة CNC أو خط التعبئة أو نظام الإنتاج الآلي قدرًا أكبر بكثير من الطاقة وعزم الدوران.
ثسيرفو، المعروف أيضًا باسم Zهيجيانغ تونغهانغ E-Drive Technology Co., Ltd.، توفر محركات ومحركات مؤازرة تعمل بالتيار المتردد لتطبيقات التحكم في الحركة الصناعية. تغطي مجموعة منتجاتها مستويات مختلفة من الطاقة ومتطلبات التطبيقات، مع المنتجات المستخدمة في مجالات مثل آلات CNC، والتعبئة والتغليف، والطباعة، ومعدات النسيج، والخدمات اللوجستية، والإلكترونيات ومعدات أشباه الموصلات.
يقارن هذا الدليل فئتي الطاقة من منظور عملي لتصميم الماكينة. بدلاً من التعامل مع تصنيف الطاقة باعتباره عامل الاختيار الوحيد، فإنه يشرح كيفية عمل متطلبات الطاقة وعزم الدوران ومطابقة المحرك وأوضاع التحكم والتغذية الراجعة والتطبيق معًا.
لماذا يهم اختيار قوة محرك سيرفو
ترتبط قوة المحرك المؤازر ارتباطًا وثيقًا بكمية العمل الميكانيكي الذي يمكن للمحرك القيام به، لكن الطاقة المقدرة وحدها لا تحكي القصة بأكملها.
قد يكون لمحور الآلة حمل متوسط صغير نسبيًا ولكنه لا يزال يتطلب عزمًا كبيرًا أثناء التسارع. قد يعمل تطبيق آخر بشكل مستمر عند حمل معتدل وبالتالي يحتاج إلى مجموعة محرك ومحرك مختلفة.
هذا هو السبب في أن اختيار المؤازرة يبدأ عادةً بالمتطلبات الميكانيكية.
تشمل العوامل المهمة ما يلي:
- قوة المحرك المطلوبة
- عزم الدوران المستمر
- ذروة عزم الدوران
- سرعة التشغيل
- التسارع والتباطؤ
- تحميل الجمود
- دورة العمل
- ناقل الحركة الميكانيكي
- ردود فعل التشفير
- واجهة التحكم
- بيئة التثبيت
بالنسبة لآلية تحديد المواقع الصغيرة، فإن استخدام نظام مؤازر أكبر بكثير قد يضيف تكلفة غير ضرورية ومساحة للخزانة. بالنسبة لجهاز ذو حمل ثقيل أو سريع التغير، فإن تحديد محرك أقراص صغير جدًا قد يحد من الأداء.
الهدف هو العثور على مجموعة مؤازرة تتوافق مع الماكينة بدلاً من مجرد اختيار التصنيف الأكبر.
ماذا يعني 50 واط في نظام المؤازرة؟
ينتمي محرك سيرفو بقدرة 50 وات إلى نهاية الطاقة المنخفضة لمجموعة أجهزة صناعية. تُظهر معلومات منتج THSERVO تكوينات محرك سيرفو تبدأ من 0.05 كيلو وات، بما في ذلك محرك 40ST-AM00130 مُدرج بقوة 0.05 كيلو وات، وتيار مقنن 1.2 أمبير، وعزم دوران مقدر 0.159 نيوتن متر في المحرك المطابق للمعلومات لمحركه بقدرة 2 كيلو وات.
يعد هذا أمرًا مهمًا لأنه يوضح أن المحرك منخفض الطاقة يمكن أن يكون جزءًا من نظام مؤازر حتى عندما تدعم منصة القيادة المتاحة نطاق محرك أوسع بكثير.
يمكن النظر في نظام مؤازر من فئة 50 واط عندما يكون للآلة حمل ميكانيكي خفيف نسبيًا ولا تزال بحاجة إلى التحكم في حركة الحلقة المغلقة.
يمكن أن تشمل التطبيقات المحتملة آليات التشغيل الآلي المدمجة، ووحدات تحديد المواقع الصغيرة، وأنظمة التغذية الخفيفة، وغيرها من المعدات التي يكون فيها خرج المحرك المطلوب محدودًا.
ومع ذلك، لا ينبغي اختيار التطبيق فقط لأن الجهاز يبدو صغيرًا من الناحية المادية.
قد تتطلب الآلية المدمجة ذات التسارع العالي أو القصور الذاتي المنعكس الكبير عزمًا أكبر مما يوحي به حجمها المادي.
يجب دائمًا حساب الحمل الميكانيكي قبل اختيار المحرك النهائي ومجموعة القيادة.
فهم فئة محرك سيرفو 2 كيلو واط
يعد نظام المؤازرة بقدرة 2 كيلو وات فئة طاقة أكبر بكثير.
تم تحديد محرك سيرفو أحادي المحور بقدرة 2 كيلو وات من THSERVO مع طاقة خرج 2000 وات ومدخل تيار متردد ثلاثي الطور 220 فولت. يدعم المنتج أوضاع التحكم في الموضع والسرعة والركض وعزم الدوران. تشتمل خيارات تعليقات التشفير المدرجة على أجهزة تشفير تزايدية مكونة من 2500 سطر وأجهزة تشفير مطلقة 17/23 بت.
تم تصميم المنتج لتطبيقات الحركة الديناميكية ويتم تقديمه خصيصًا لآلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي والتوجيه وآلات التعبئة والتغليف ووضع العلامات وخطوط التجميع الآلية ومعدات النسيج والطباعة.
وبالتالي فإن فئة 2 كيلو واط تكون أكثر منطقية عندما تتطلب الآلة خرج محرك أكبر بكثير مما يمكن أن يوفره نظام مؤازر صغير.
تشمل العوامل النموذجية التي قد تقود المهندس نحو نطاق الطاقة هذا ما يلي:
- ارتفاع الحمل الميكانيكي
- متطلبات تسريع أكبر
- أكبر الجمود الدورية
- دورات إنتاج أكثر تطلبًا
- متطلبات عزم دوران أعلى
- آليات تحديد المواقع أكبر
- معدات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أو التعبئة والتغليف
لا يزال المحرك الفعلي بحاجة إلى المطابقة مع محرك الأقراص. لا يعني محرك بقوة 2 كيلو وات أن كل محرك بقدرة 2 كيلو وات له نفس عزم الدوران أو خصائص التشغيل.
50 واط مقابل 2 كيلو واط: فرق الطاقة الأساسي
الفرق العددي بين 50 واط و2 كيلو واط واضح ومباشر.
50 واط يساوي 0.05 كيلو واط.
2 كيلو واط يساوي 2000 واط.
ولذلك، فإن 2 كيلو واط لديها 40 ضعف القوة الاسمية لـ 50 واط.
| غرض | فئة 50 واط | فئة 2 كيلو واط |
|---|---|---|
| القوة الاسمية | 50W | 2,000W |
| الطاقة بالكيلوواط | 0.05kW | 2kW |
| القوة النسبية | 1× | 40× |
| مستوى التحميل النموذجي | ضوء | أعلى |
| متطلبات عزم الدوران | أدنى | أعلى |
| نوع الآلة | آليات مدمجة | المعدات الصناعية |
| متطلبات مجلس الوزراء | عموما أصغر | أكبر عموما |
| المتطلبات الديناميكية | يعتمد التطبيق | مناسبة للحركة الأكثر تطلبًا |
| أولوية الاختيار | حركة مدمجة | الحمل والأداء |
هذا لا يعني أن أجهزة مؤازرة بقدرة 2 كيلو وات ستحرك دائمًا حملًا أسرع 40 مرة أو تنتج عزم دوران 40 مرة.
ترتبط القوة وعزم الدوران والسرعة.
بالنسبة لاختيار المؤازرة، يحتاج المهندسون إلى النظر إلى المواصفات الفعلية للمحرك ونقطة التشغيل الميكانيكية بدلاً من تحويل الطاقة مباشرة إلى افتراض عزم الدوران.
القوة ليست مثل عزم الدوران
يعد عزم الدوران أحد أهم العوامل في اختيار المؤازرة.
العلاقة الأساسية بين القوة الميكانيكية وعزم الدوران وسرعة الدوران تعني أنه يمكن ربط نفس القوة بمستويات مختلفة من عزم الدوران اعتمادًا على سرعة التشغيل.
لهذا السبب، يجب على منشئ الآلة أن يطرح سؤالين منفصلين:
ما مقدار الطاقة التي يحتاجها الجهاز؟وما مقدار عزم الدوران الذي يحتاجه المحرك بالسرعة المطلوبة؟
هذه الأسئلة مترابطة ولكنها ليست متطابقة.
على سبيل المثال، يتضمن جدول مطابقة المحرك بقدرة 2 كيلو وات الخاص بـ THSERVO العديد من تكوينات المحرك. يتم عرض محرك واحد بقدرة 2 كيلو وات، وهو 130ST-AM07730، بقدرة مقدرة تبلغ 2.4 كيلووات وعزم دوران مقدر يبلغ 7.7 نيوتن متر، في حين أن نماذج المحركات الأخرى في نفس الجدول المطابق لها قيم مختلفة للطاقة وعزم الدوران.
تُظهر معلومات محرك T3a/T3L من THSERVO أيضًا أحجام مختلفة لإطارات المحرك وتقييمات عزم الدوران عبر مجموعة منتجاتها.
وهذا يوضح نقطة مهمة:لا ينبغي استخدام تصنيف الطاقة كبديل للتحقق من مواصفات عزم الدوران الفعلية للمحرك.
عند اختيار نظام مؤازر، قارن عزم الدوران المستمر للمحرك وعزم الدوران الأقصى المطلوب مع ملف تعريف الحمل الخاص بالماكينة.
كيف يؤدي تحميل القصور الذاتي إلى تغيير التحديد
يمكن أن يكون لقصور الحمولة تأثير كبير على اختيار المؤازرة.
قد لا تتطلب الآلة قدرًا كبيرًا من عزم الدوران أثناء التشغيل الثابت ولكنها قد تتطلب عزمًا أكبر بكثير أثناء تسريع الحمل الثقيل.
تشمل الأمثلة ما يلي:
- طاولات دوارة
- بكرات
- البكرات الكبيرة
- آليات التغذية
- منصات تحديد المواقع
- أنظمة الناقل
- محاور الآلات الآلية
لا يحتاج المحرك فقط إلى التغلب على الحمل أثناء تحركه. كما يحتاج أيضًا إلى تسريع وإبطاء الحمل خلال الوقت المطلوب.
وهذا هو السبب في أن جهازين لهما سرعات تشغيل مماثلة يمكن أن يتطلبا تقييمات مؤازرة مختلفة.
قد تعمل آلية القصور الذاتي المنخفض بفعالية مع نظام مؤازر صغير.
قد تحتاج الآلية ذات القصور الذاتي العالي إلى محرك أكبر ومحرك أكبر حتى لو كانت سرعة التشغيل النهائية متواضعة نسبيًا.
بالنسبة لتطبيقات OEM، يعد حساب القصور الذاتي للحمل المنعكس عند عمود المحرك جزءًا مهمًا من عملية الاختيار.
متطلبات التسارع والتباطؤ
يعد وقت دورة الماكينة عاملاً آخر يمكن أن يؤثر على اختيار المؤازرة.
تقضي بعض الآلات معظم وقت تشغيلها بسرعة ثابتة. يقوم البعض الآخر بالتسريع والتوقف والرجوع وإعادة الوضع بشكل متكرر.
تعد معدات التعبئة والتغليف ووضع العلامات أمثلة جيدة على الآلات التي يمكن أن تكون فيها الحركة المتكررة مهمة. قد تتطلب معدات CNC أيضًا حركة سريعة بين المواضع قبل العودة إلى حركة القطع الخاضعة للتحكم.
في هذه التطبيقات، يحتاج المحرك إلى عزم دوران كافٍ أثناء التسارع والتباطؤ.
تصف THSERVO محركها بقدرة 2 كيلو وات بأنه مخصص لتطبيقات الحركة الديناميكية وتدرج التغليف وCNC والتجميع الآلي ومعدات النسيج والطباعة من بين تطبيقاتها.
وبالتالي فإن الاختيار الصحيح لا يعتمد فقط على متوسط حمل التشغيل ولكن أيضًا على ملف تعريف حركة الماكينة.
عند مقارنة نظام منخفض الطاقة ونظام 2 كيلو واط، يجب على المهندسين فحص ما يلي:
- وقت التسارع
- وقت التباطؤ
- السرعة القصوى
- عدد مرات البدء والتوقف
- تردد الانعكاس
- تحميل الجمود
- زمن الدورة المطلوبة
يمكن لهذه التفاصيل أن تُحدث فرقًا أكبر من الأبعاد المادية للجهاز.
أوضاع التحكم ومتطلبات الحركة
يجب أيضًا اختيار محرك سيرفو وفقًا للطريقة التي يجب التحكم بها في الماكينة.
يدعم محرك سيرفو أحادي المحور بقدرة 2 كيلو وات من THSERVO ما يلي:
السيطرة على الموقف
التحكم في السرعة
التحكم في عزم الدوران
عملية JOG
يسرد المنتج أيضًا خيارات إدخال النبض والتناظرية، بما في ذلك إدخال النبض + التناظري ±10 فولت وإدخال إشارة النبض، مع اتصال RS485 لمراقبة المعلمات.
يمكن للآلات المختلفة استخدام أوضاع التحكم هذه بطرق مختلفة.
التحكم في الموقف
يكون التحكم في الموضع مفيدًا عندما يحتاج المحور إلى الانتقال إلى موضع محدد.
يمكن أن تتضمن الأمثلة النموذجية آليات الفهرسة ومحاور تحديد المواقع.
التحكم في السرعة
يكون التحكم في السرعة مفيدًا عندما يكون الحفاظ على سرعة الدوران المطلوبة هو المطلب الرئيسي.
التحكم في عزم الدوران
يمكن أن يكون التحكم في عزم الدوران مهمًا في التطبيقات التي تحتاج إلى تنظيم عزم دوران المحرك كجزء من عملية الماكينة.
عملية JOG
يمكن أن تكون عملية JOG مفيدة أثناء إعداد الماكينة واختبارها وضبطها وصيانتها.
يجب تأكيد وضع التحكم المطلوب قبل تحديد محرك الأقراص لأن محرك الأقراص يحتاج إلى الاتصال بشكل صحيح بوحدة التحكم في الماكينة.
جدول اختيار عملي 50 واط مقابل 2 كيلو واط
يجب أيضًا اختيار محرك سيرفو وفقًا للطريقة التي يجب التحكم بها في الماكينة.
| عامل الاختيار | فئة 50 واط | فئة 2 كيلو واط |
|---|---|---|
| مستوى الطاقة | 0.05kW | 2kW |
| القوة الاسمية النسبية | 1× | 40× |
| نوع التحميل | واجب خفيف | تطبيقات ذات تحميل أعلى |
| متطلبات عزم الدوران | أقل عموما | أعلى عموما |
| مقياس الآلة | مدمج | صناعي |
| تسارع الطلب | يعتمد التطبيق | مناسبة للحركة الأكثر تطلبًا |
| الاستخدام النموذجي | آليات صغيرة | التصنيع باستخدام الحاسب الآلي، التعبئة والتغليف، التجميع، الطباعة |
| تعليق | يعتمد على النظام المختار | الخيارات الإضافية/المطلقة المتاحة على محرك الأقراص المدرج |
| يتحكم | يعتمد على محرك الأقراص المحدد | الموقع، السرعة، عزم الدوران، JOG |
| مدخل | يعتمد على النظام المختار | تيار متردد ثلاثي الطور 220 فولت على المنتج المدرج |
| أولوية الاختيار | الاكتناز والإخراج المطلوب | الحمل وعزم الدوران والمتطلبات الديناميكية |
الأخطاء الشائعة عند اختيار محرك سيرفو
يجب أيضًا اختيار محرك سيرفو وفقًا للطريقة التي يجب التحكم بها في الماكينة.
الاختيار بالقوة وحدها
قد يؤدي تحديد محرك الأقراص فقط لأن تصنيف الطاقة الخاص به يبدو مناسبًا إلى مزيج غير صحيح من المحرك والمحرك.
ويجب أيضًا مراعاة عزم الدوران والسرعة.
تجاهل التسارع
قد يكون للآلة متوسط حمل منخفض ولكن تتطلب عزم دوران أعلى بكثير أثناء التسارع.
تجاهل الجمود
يمكن أن يؤدي القصور الذاتي للحمل العالي إلى جعل المحرك المناسب غير مناسب لوقت الدورة المطلوب.
اختيار محرك الأقراص قبل المحرك
يجب التعامل مع المحرك والمحرك كنظام متطابق.
توفر THSERVO معلومات مطابقة المحرك جنبًا إلى جنب مع محركها بقدرة 2 كيلو وات، مما يوضح نماذج المحركات المختلفة والطاقة المقدرة والتيار وعزم الدوران وقيم التحميل الزائد.
نسيان واجهة وحدة التحكم
قبل طلب محرك أقراص، تأكد مما إذا كان الجهاز يستخدم النبض أو التناظري أو RS485 أو طريقة اتصال أخرى.
تجاهل شروط التثبيت
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة والأسلاك والتأريض وتهوية الخزانة والتداخل الكهربائي على التشغيل الفعلي للماكينة.
كيفية اختيار نظام المؤازرة المناسب خطوة بخطوة
يمكن أن تظل عملية الاختيار العملية بسيطة نسبيًا.
حساب الكتلة المتحركة والاحتكاك والمقاومة الميكانيكية ونسبة النقل.
تحديد السرعة المستمرة المطلوبة والسرعة القصوى.
تحديد كل من عزم الدوران المستمر وعزم الدوران الأقصى المطلوب أثناء التسارع.
احسب القصور الذاتي للحمل المنعكس على عمود المحرك.
حدد عدد مرات تسارع الآلة وتباطؤها وتوقفها ورجوعها إلى الخلف.
اختر محركًا يلبي متطلبات عزم الدوران والسرعة المحسوبة.
تأكد من أن محرك الأقراص متوافق مع متطلبات طاقة المحرك والتيار والمشفر والجهد والتحكم.
تحقق من التوافق مع PLC الخاص بالجهاز، أو وحدة التحكم في الحركة، أو وحدة التحكم CNC، أو أي نظام تحكم آخر.
تأكد من مصدر الطاقة ودرجة الحرارة المحيطة والرطوبة ومساحة الخزانة والأسلاك والتأريض.
قبل الانتهاء من عملية الشراء، قم بتقييم المحرك والمحرك وجهاز التشفير وجهاز التحكم وناقل الحركة الميكانيكي ودورة التشغيل كنظام واحد.
خاتمة
يجب أن يعتمد الاختيار بين نظام مؤازر تيار متردد بقدرة 50 وات و2 كيلو وات على المتطلبات الفعلية للماكينة بدلاً من تصنيف الطاقة وحده.
يمكن اعتبار محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد بقوة 50 وات لتطبيقات الحركة المدمجة ومنخفضة الطاقة حيث يكون الحمل الميكانيكي خفيفًا نسبيًا. تعد وحدة التحكم في محرك سيرفو AC بقدرة 2 كيلو وات أكثر ملاءمة عندما يتطلب التطبيق مستوى طاقة أعلى بكثير ويمكن للمحرك المقابل ومجموعة القيادة تلبية عزم الدوران والسرعة والأداء الديناميكي المطلوب.
بالنسبة لمصنعي الآلات، فإن العوامل الأكثر أهمية هي عزم الحمل، وسرعة التشغيل، والتسارع، والقصور الذاتي، ودورة العمل، وردود فعل التشفير، ووضع التحكم، والتوافق الكهربائي.
توفر معلومات منتج THSERVO مثالاً مفيدًا عن أهمية مطابقة المحرك. يدعم محركها بقدرة 2 كيلو وات أوضاع تحكم متعددة وخيارات تشفير، في حين تتضمن معلومات مطابقة المحرك تكوينات مختلفة للمحرك ذات خصائص مختلفة للطاقة والتيار وعزم الدوران والحمل الزائد.
وبالتالي فإن نظام المؤازرة المناسب ليس بالضرورة هو الخيار الأصغر أو الأكبر المتاح. إنها المجموعة التي تتوافق مع متطلبات التشغيل الحقيقية للجهاز وتوفر الأداء المناسب للتطبيق المقصود.
بالنسبة لمصنعي المعدات الأصلية وشركات الأتمتة التي تقوم بتقييم حلول المؤازرة، يعد توفير سرعة المحرك وعزم الدوران المطلوب وقصور الحمل وطريقة التحكم وإمدادات الطاقة وتفاصيل التطبيق للمورد طريقة عملية للحصول على تكوين أكثر ملاءمة قبل تقديم الطلب.