Bij automatiseringsapparatuur, mobiele robots en industriële toepassingen gaat het bij motorselectie niet alleen om het controleren of de motor voldoende koppel kan leveren.

Veel ingenieurs beginnen met koppelberekening om te bepalen of de motor de belasting kan aandrijven. Het koppel alleen bepaalt echter niet volledig of een motor geschikt is voor de toepassing.

In echte projecten kan een machine normaal starten en de last met succes verplaatsen, maar nadat de doelsnelheid is bereikt, kan de motor te maken krijgen met een overmatige temperatuurstijging, onvoldoende continu vermogen of een overbelastingsalarm.

De reden is vaak niet een onjuiste koppelberekening, maar onvoldoende vermogensverificatie.

Het koppel bepaalt of de motor voldoende kracht heeft om de last te verplaatsen, terwijl het vermogen bepaalt of de motor continu het vereiste vermogen kan leveren op de doelsnelheid.

Hetzelfde koppel van 2 N.m vereist bijvoorbeeld totaal verschillende vermogensniveaus bij 100 tpm en 3000 tpm. Daarom is na de koppelberekening ook een berekening van het motorvermogen nodig om te verifiëren of de motor aan de werkelijke bedrijfsvereisten kan voldoen.

1. Waarom koppel alleen niet genoeg is voor motorselectie

Het motorvermogen kan worden begrepen aan de hand van drie sleutelfactoren: koppel, snelheid en vermogen.

Koppel vertegenwoordigt de rotatiekracht die door de motor wordt gegenereerd en bepaalt of de motor de belasting kan aandrijven.

Snelheid geeft aan hoe snel de motor draait en bepaalt de bewegingssnelheid van de apparatuur.

Vermogen combineert koppel en snelheid en geeft aan hoeveel mechanische energie de motor binnen een bepaalde tijd kan leveren.

Een fiets is een eenvoudig voorbeeld.

Bij het bergop rijden moet een berijder meer kracht op de pedalen uitoefenen, maar de rijsnelheid is meestal lager. Wanneer u met hoge snelheid op een vlakke ondergrond rijdt, kan de trapkracht lager zijn, maar de benen roteren sneller en de totale energieopbrengst neemt toe.

Als tegelijkertijd hoge snelheid en klimvermogen vereist zijn, wordt het benodigde vermogen veel hoger.

Hetzelfde principe geldt voor industriële motoren.

Een motor met voldoende koppel heeft niet noodzakelijkerwijs voldoende capaciteit voor werking op hoge- snelheden. Alleen door rekening te houden met zowel koppel als snelheid kan het werkelijke uitgangsvermogen worden geëvalueerd.

2. Hoe bereken ik het motorvermogen?

Mechanisch vermogen wordt bepaald door koppel en rotatiesnelheid.

De meest gebruikte techniekberekeningsmethode is:

Motorvermogen=Koppel x snelheid / 9550

Het berekeningsresultaat vertegenwoordigt het mechanische uitgangsvermogen van de motor.

Deze relatie laat zien dat het motorvermogen afhankelijk is van zowel koppel als snelheid.

Een hoger koppel vereist een hoger vermogen.

Hogere snelheid vereist ook meer vermogen.

Daarom moeten ingenieurs bij het selecteren van een motor niet alleen controleren of het koppel voldoende is, maar ook bevestigen of de motor het vereiste vermogen op de doelsnelheid kan houden.

3. Waarom vereist een hogere snelheid meer vermogen bij hetzelfde koppel?

Stel dat een motor hetzelfde koppel levert bij verschillende bedrijfssnelheden.

Bij een lager toerental heeft de motor relatief minder vermogen nodig.

Wanneer het toerental aanzienlijk toeneemt, moet de motor binnen dezelfde tijd meer energie leveren, waardoor het benodigde vermogen overeenkomstig toeneemt.

Dit verklaart waarom sommige machines normaal op lage snelheid kunnen werken, maar onvoldoende vermogen of overmatige verhitting ervaren wanneer ze sneller draaien.

In veel toepassingen is de beperking niet een onvoldoende koppel. Het werkelijke probleem is dat de motor niet voldoende continu vermogen kan leveren onder de vereiste bedrijfssnelheid.

4. Hoe bereken ik het vermogen voor lineaire bewegingssystemen?

Veel automatiseringssystemen maken gebruik van lineaire bewegingsmechanismen, zoals:

Kogelomloopactuators

Lineaire modules

Hefmechanismen

Systemen voor materiaalbehandeling

Voor deze toepassingen worden de stroomvereisten voornamelijk bepaald door:

Stuwkracht

Bewegende snelheid

Transmissie-efficiëntie

De basisrelatie is:

Motorvermogen=Kracht x snelheid / efficiëntie

Als een lineair mechanisme bijvoorbeeld een bepaalde stuwkracht vereist en met een bepaalde snelheid beweegt, kan het vereiste mechanische vermogen worden berekend op basis van de belastingstoestand en de transmissie-efficiëntie.

Bij het omzetten van de vereiste naar de motoras moet ook rekening worden gehouden met factoren zoals de schroefkabel, de reductieverhouding en de mechanische efficiëntie.

Of de toepassing nu een lineaire beweging of een roterende beweging is, het principe blijft hetzelfde:

Het benodigde vermogen is afhankelijk van hoeveel kracht er nodig is en hoe snel de beweging moet worden voltooid.

[Afbeelding]

5. Waarom moet er rekening worden gehouden met transmissie-efficiëntie?

In echte mechanische systemen kan motorenergie niet met 100 procent efficiëntie naar de belasting worden overgebracht.

Energieverliezen kunnen optreden door:

Wrijving van kogelomloopspindels

Verliezen van tandwielreductoren

Verliezen van riemtransmissie

Lagerwrijving

Geleiderail weerstand

Daarom moet bij de motorselectie rekening worden gehouden met het volledige transmissiesysteem en niet alleen met de belastingsvereisten.

Een lagere transmissie-efficiëntie betekent dat de motor een hoger uitgangsvermogen moet leveren om dezelfde belastingsprestaties te bereiken.

Dit is de reden waarom dezelfde toepassing mogelijk verschillende motorspecificaties vereist wanneer verschillende mechanische structuren worden gebruikt.

6. Selectie van motorvermogen vereist koppel-analyse van de snelheidscurve

Het nominale vermogen dat op een motorgegevensblad wordt weergegeven, is slechts één referentieparameter.

Om te bepalen of een motor geschikt is, moeten ingenieurs ook de koppel-snelheidscurve analyseren.

Verschillende arbeidsomstandigheden vereisen aandacht voor verschillende prestatiefactoren:

Werking op lage- snelheid:

Focus op continu koppelvermogen.

Werking op hoge-snelheid:

Focus op continu vermogen.

Acceleratie en vertraging:

Focus op het maximale koppel en de rijprestaties.

Lange- werking:

Focus op temperatuurstijging en thermische capaciteit.

Sommige motoren leveren een sterk koppel bij lage snelheid, maar verliezen hun uitgangsvermogen bij hogere snelheden.

Sommige motoren kunnen hoge piekprestaties leveren, maar kunnen onder zware belasting niet continu blijven werken.

Daarom gaat het bij het berekenen van het motorvermogen niet alleen om het selecteren van een groter vermogen. Het gaat erom te bevestigen of de motor betrouwbaar kan werken onder werkelijke werkomstandigheden.

[Afbeelding]

7. Berekening van het motorvermogen is slechts een onderdeel van de motorselectie

Vermogensberekening is een belangrijke stap, maar niet de laatste stap bij de motorselectie.

Nadat het vereiste vermogen is bepaald, moeten ingenieurs nog steeds het volgende verifiëren:

Of het piekkoppel voldoet aan de acceleratie-eisen

Of continu gebruik overmatige verwarming veroorzaakt

Of er rekening is gehouden met de transmissie-efficiëntie

Of verticale belastingen nu een houdkoppel of een rem vereisen

Of er frequente start-stopcycli bestaan

Bij een betrouwbaar motorselectieproces moet rekening worden gehouden met meerdere factoren, waaronder belastingskarakteristieken, traagheid, koppelvereisten, stroomvraag en feitelijke bedrijfsomstandigheden.

8. Drie stappen voor het berekenen van het motorvermogen

Bij praktische technische projecten kan de berekening van het motorvermogen in drie stappen worden uitgevoerd.

Stap 1: Bepaal de belastingsvereisten

Analyseren:

Laad kracht

Vereist koppel

Bedrijfssnelheid

Werkcyclus

Stap 2: Converteer vereisten naar motorparameters

Overwegen:

Overbrengingsverhouding

Schroef lood

Transmissie-efficiëntie

Bepaal vervolgens:

Uitgangskoppel van de motor

Bedrijfssnelheid van de motor

Stap 3: Controleer de motorprestaties

Rekening:

Nominaal vermogen

Continu koppel

Piekkoppel

Maximale snelheid

Temperatuurstijging

Pas nadat deze parameters zijn geverifieerd, kan worden bevestigd dat de motor geschikt is voor de toepassing.

9. Vijf veelgemaakte fouten bij de berekening van het motorvermogen

Fout 1: Alleen naar vermogen kijken en koppel negeren

Motoren met hetzelfde vermogen kunnen onder verschillende bedrijfsomstandigheden een verschillend koppel leveren. Applicaties met lage-snelheid, zware- belasting kunnen niet alleen op basis van vermogen worden geselecteerd.

Fout 2: Alleen naar koppel kijken en snelheid negeren

Een motor kan voldoende koppel hebben om de last te verplaatsen, maar slaagt er nog steeds niet in de vereiste bedrijfssnelheid te bereiken.

Fout 3: Transmissie-efficiëntie negeren

Het door de belasting vereiste vermogen is niet gelijk aan het werkelijke motorvermogenvereiste. Er moet rekening worden gehouden met mechanische verliezen.

Fout 4: Piekvermogen behandelen als continu vermogen

Topprestaties vertegenwoordigen alleen capaciteiten op de korte- termijn. De werking op lange- termijn is afhankelijk van de nominale prestaties en thermische capaciteit.

Fout 5: Alleen gegevensbladwaarden controleren zonder prestatiecurven

Een motor moet worden geëvalueerd op basis van zijn volledige koppel-snelheidskarakteristieken, en niet op basis van slechts één nominale parameter.

Samenvatting: De kernlogica van de berekening van motorvermogen

De berekening van het motorvermogen is een essentieel onderdeel van een betrouwbare motorselectie.

Het basisprincipe is:

Het koppel bepaalt of de motor de last kan verplaatsen.

Snelheid bepaalt hoe snel de apparatuur kan werken.

Het vermogen bepaalt of de motor continu het vereiste vermogen kan leveren bij de doelsnelheid.

Een compleet motorselectieproces moet het volgende omvatten:

Belastinganalyse

Koppelberekening

Vermogensverificatie

Analyse van prestatiecurves

Evaluatie van de arbeidsomstandigheden

Voor mobiele robottoepassingen, waaronder AGV-aandrijfwielen, AMR-aandrijfsystemen en laagspanningsservo-aandrijfoplossingen, richt Plutools zich op het matchen van complete aandrijfsystemen in plaats van het selecteren van componenten op basis van een enkele parameter.

Door middel van professionele technische analyses en systeemverificatie helpt Plutools klanten een hogere efficiëntie, verbeterde betrouwbaarheid en een langere levensduur voor intelligente mobiele apparatuur te bereiken.

Technische vuistregel:

Lage snelheid: focus op koppel.

Hoge snelheid: focus op kracht.

Continubedrijf: focus op warmteontwikkeling.

De definitieve motorselectie moet altijd gebaseerd zijn op volledige werkomstandigheden en verificatie van de motorprestaties.