了解負(fù)載、電機(jī)和應(yīng)用的主要類型可以幫助簡(jiǎn)化工業(yè)電機(jī)和配件的選擇。在選擇工業(yè)電機(jī)時(shí)要考慮很多方面，如應(yīng)用、操作、機(jī)械和環(huán)境問題。一般來說，可以選擇交流電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)或伺服/步進(jìn)電機(jī)。知道使用哪一種取決于工業(yè)應(yīng)用和是否有任何特殊的需要。根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載類型，工業(yè)電機(jī)需要一個(gè)恒定的或可變的扭矩和馬力。負(fù)載的大小、所需的速度和加速/減速——特別是速度快和/或頻繁時(shí)——將決定所需的扭矩和馬力。還需要考慮控制電機(jī)速度和位置的要求。

 

工業(yè)自動(dòng)化電機(jī)負(fù)載有四種類型：

 

1、 可調(diào)馬力和恒轉(zhuǎn)矩：可變馬力和恒定扭矩應(yīng)用包括輸送機(jī)、起重機(jī)和齒輪式泵。在這些應(yīng)用中，扭矩是恒定的，因?yàn)樨?fù)載不變。所需的馬力可能會(huì)根據(jù)應(yīng)用而變化，這使得恒速交流和直流電機(jī)是一個(gè)很好的選擇。

 

2、 可變扭矩和恒定馬力：變轉(zhuǎn)矩和恒馬力應(yīng)用的一個(gè)例子是機(jī)器復(fù)卷紙。材料的速度保持不變，這意味著馬力不會(huì)改變。然而，隨著軋輥直徑的增加，載荷會(huì)發(fā)生變化。在小系統(tǒng)中，這是一個(gè)很好的應(yīng)用直流電機(jī)或伺服電機(jī)。再生功率也是一個(gè)值得關(guān)注的問題，在確定工業(yè)電機(jī)的尺寸或選擇能量控制方法時(shí)應(yīng)加以考慮。交流電機(jī)與編碼器，閉環(huán)控制，和全象限驅(qū)動(dòng)器可能有利于較大的系統(tǒng)。

 

3、可調(diào)節(jié)馬力和扭矩：風(fēng)機(jī)、離心泵和攪拌器需要可變馬力和扭矩。隨著工業(yè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，負(fù)載輸出也隨著所需的馬力和扭矩的增加而增加。這些類型的負(fù)載是電機(jī)效率討論的開始，逆變器負(fù)載交流電機(jī)使用變速驅(qū)動(dòng)器(VSDs)。

 

4、位置控制或轉(zhuǎn)矩控制：像線性驅(qū)動(dòng)器這樣的應(yīng)用，需要精確地移動(dòng)到多個(gè)位置，需要緊位置或扭矩控制，經(jīng)常需要反饋來驗(yàn)證正確的電機(jī)位置。伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)是這些應(yīng)用的最佳選擇，但帶反饋的直流電機(jī)或帶編碼器的逆變器負(fù)載交流電機(jī)通常用于鋼鐵或造紙生產(chǎn)線以及類似的應(yīng)用。

 

不同的工業(yè)電機(jī)類型

 

雖然有超過36種的交流/直流電機(jī)用于工業(yè)應(yīng)用。雖然電機(jī)種類很多，但在工業(yè)應(yīng)用中有大量的重疊，市場(chǎng)已經(jīng)推動(dòng)簡(jiǎn)化電機(jī)的選擇。這在大多數(shù)應(yīng)用中縮小了電機(jī)的實(shí)際選擇范圍。六種最常見的電機(jī)類型，適用于絕大多數(shù)的應(yīng)用，是無刷和有刷直流電機(jī)，交流鼠籠和繞組轉(zhuǎn)子電機(jī)，伺服和步進(jìn)電機(jī)。這些電機(jī)類型適用于絕大多數(shù)應(yīng)用，而其他類型僅用于特殊應(yīng)用。

 

三種主要的工業(yè)電機(jī)應(yīng)用類型

 

工業(yè)電機(jī)的三個(gè)主要應(yīng)用是恒速、變速和位置(或轉(zhuǎn)矩)控制。不同的工業(yè)自動(dòng)化情況需要不同的應(yīng)用和問題以及它們自己的問題集。例如，如果最高速度小于電機(jī)的基準(zhǔn)速度，就需要一個(gè)齒輪箱。這也可以讓一個(gè)較小的馬達(dá)以更有效的速度運(yùn)行。雖然網(wǎng)上有大量關(guān)于如何確定電機(jī)尺寸的信息，但用戶必須考慮很多因素，因?yàn)橛泻芏嗉?xì)節(jié)需要考慮。計(jì)算負(fù)載慣量，扭矩和速度需要用戶了解的參數(shù)，如總質(zhì)量和大小(半徑)的負(fù)載，以及摩擦，齒輪箱損失，和機(jī)器周期。負(fù)載的變化，加速或減速的速度，以及應(yīng)用的占空比也必須考慮，否則工業(yè)電機(jī)可能會(huì)過熱。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是工業(yè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用的普遍選擇。電機(jī)類型選擇和尺寸大小后，用戶還需要考慮環(huán)境因素和電機(jī)外殼類型，如開放式框架和不銹鋼外殼的洗滌應(yīng)用。

 

 

工業(yè)電機(jī)選型的三個(gè)主要問題

 

1. 恒速應(yīng)用程序？

 

在恒速應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)通常以近似的速度運(yùn)行，很少或沒有考慮到加速和減速斜坡。這種類型的應(yīng)用程序通常使用全行開/關(guān)控制來運(yùn)行?？刂齐娐吠ǔＳ梢粋€(gè)帶有接觸器的分支電路熔斷器、一個(gè)過載工業(yè)電機(jī)起動(dòng)器和一個(gè)手動(dòng)電機(jī)控制器或軟起動(dòng)器組成。交流和直流電機(jī)都適用于恒速應(yīng)用。直流電機(jī)提供全扭矩在零速度和有一個(gè)大安裝基礎(chǔ)。交流電機(jī)也是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)樗麄冇幸粋€(gè)高功率因數(shù)，需要很少的維護(hù)。相比之下，伺服或步進(jìn)電機(jī)的高性能特性，對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用來說，會(huì)被認(rèn)為是過份的。

 

2. 變速應(yīng)用程序？

 

變速應(yīng)用通常需要緊湊的速度和速度變化，以及定義的加速和減速斜坡。在實(shí)際應(yīng)用中，降低工業(yè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如風(fēng)扇和離心泵，通常是通過與負(fù)載匹配的功率消耗來提高效率，而不是全速運(yùn)行和節(jié)流或抑制輸出。這些都是非常重要的考慮輸送應(yīng)用，如裝瓶線。交流電機(jī)和VFD的組合被廣泛用于提高效率，在各種變速應(yīng)用中工作良好。具有適當(dāng)驅(qū)動(dòng)器的交流和直流電機(jī)在變速應(yīng)用中都工作得很好。長(zhǎng)期以來，直流電機(jī)和驅(qū)動(dòng)組態(tài)一直是變速電機(jī)的唯一選擇，其部件也經(jīng)過了開發(fā)和驗(yàn)證。即使是現(xiàn)在，直流電機(jī)在變速、分馬力應(yīng)用中也很流行，在低速應(yīng)用中也很有用，因?yàn)樗鼈兛梢栽诘退贂r(shí)提供全轉(zhuǎn)矩，在各種工業(yè)電機(jī)轉(zhuǎn)速下提供恒轉(zhuǎn)矩。然而，直流電機(jī)的維護(hù)是一個(gè)需要考慮的問題，因?yàn)樵S多電機(jī)需要用電刷進(jìn)行換向，而且由于與運(yùn)動(dòng)部件接觸會(huì)磨損。無刷直流電機(jī)消除了這個(gè)問題，但他們?cè)谇捌诔杀靖嘿F，可用的工業(yè)電機(jī)范圍更小。電刷磨損不是交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的問題，而變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)為超過1馬力的應(yīng)用(如風(fēng)扇和泵送)提供了一個(gè)有用的選擇，可以提高效率。選擇驅(qū)動(dòng)類型來運(yùn)行工業(yè)電機(jī)可以增加一些位置感知。如果應(yīng)用程序需要，可以將編碼器添加到電機(jī)，并且可以指定驅(qū)動(dòng)器來使用編碼器反饋。因此，這種設(shè)置可以提供類似伺服的速度。

 

3.是否需要位置控制？

 

緊密的位置控制是通過不斷驗(yàn)證電機(jī)的位置，因?yàn)樗囊苿?dòng)。應(yīng)用如定位線性驅(qū)動(dòng)器可以使用帶或不帶反饋的步進(jìn)電機(jī)或帶有固有反饋的伺服電機(jī)。步進(jìn)器以中等速度精確移動(dòng)到某個(gè)位置，然后保持該位置。開環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的位置控制，如果適當(dāng)?shù)拇笮?。?dāng)沒有反饋時(shí)，步進(jìn)器將移動(dòng)準(zhǔn)確的步數(shù)，除非它遇到超出其能力的負(fù)載中斷。隨著應(yīng)用程序的速度和動(dòng)力學(xué)的增加，開環(huán)步進(jìn)控制可能不能滿足系統(tǒng)的要求，這就需要升級(jí)到帶反饋的步進(jìn)或伺服電機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)提供精確，高速運(yùn)動(dòng)輪廓和精確的位置控制。伺服系統(tǒng)在高速下提供比步進(jìn)器更高的轉(zhuǎn)矩，而且在高動(dòng)態(tài)負(fù)載或復(fù)雜運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中也能更好地工作。對(duì)于具有低位置超調(diào)的高性能運(yùn)動(dòng)，反射負(fù)載慣量應(yīng)盡可能與伺服電機(jī)慣量匹配。在某些應(yīng)用程序中，高達(dá)10:1的不匹配就足夠了，但是1:1的匹配是最優(yōu)的。齒輪減速是解決慣性不匹配問題的一種很好的方法，因?yàn)榉瓷漭d荷的慣性是按傳動(dòng)比的平方下降的，但必須在計(jì)算中考慮齒輪箱的慣性。