Klasyfikacja i zastosowanie silników

Jak wszyscy wiemy, silnik jest ważną częścią układu przeniesienia napędu i sterowania. Wraz z rozwojem nowoczesnej nauki i technologii, nacisk silnika w praktycznych zastosowaniach zaczął przesuwać się z prostej przekładni na skomplikowane sterowanie; zwłaszcza prędkość i położenie silnika. , precyzyjna kontrola momentu obrotowego. Jednakże silnik ma różną konstrukcję i metody napędu w zależności od zastosowania. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że wybór jest bardzo skomplikowany, dlatego warto dokonać podstawowej klasyfikacji ze względu na zastosowanie wirującej maszyny elektrycznej. Poniżej będziemy stopniowo wprowadzać najbardziej reprezentatywne, najczęściej stosowane i najbardziej podstawowe silniki w silniku - silniki sterujące oraz silniki mocy i silniki sygnałowe.

Silnik sterujący
Silnik sterujący używany jest głównie do precyzyjnego sterowania prędkością i położeniem oraz pełni funkcję „siłownika” w układzie sterowania. Można podzielić na silnik serwo, silnik krokowy, silnik momentowy, silnik reluktancyjny z przełączaniem, silnik bezszczotkowy prądu stałego i tak dalej.
Silnik serwo
Serwosilniki są szeroko stosowane w różnych układach sterowania do przekształcania sygnału napięcia wejściowego na mechaniczny sygnał wyjściowy na wale silnika i przeciągania sterowanych elementów w celu osiągnięcia celów kontrolnych. Ogólnie rzecz biorąc, serwomotor wymaga kontrolowania prędkości silnika za pomocą przyłożonego sygnału napięciowego; prędkość może się zmieniać w sposób ciągły wraz ze zmianą przyłożonego sygnału napięciowego; moment obrotowy może być kontrolowany przez wyjście prądowe sterownika; silnik odbija się szybko, głośność powinna być mała, a moc sterująca powinna być mała. Silniki serwo są stosowane głównie w różnych systemach sterowania ruchem, zwłaszcza w systemie serwo.

Serwosilnik ma prąd stały i przemienny. Najwcześniejszym serwomotorem jest ogólny silnik prądu stałego. Gdy dokładność sterowania nie jest wysoka, jako serwosilnik używany jest ogólny silnik prądu stałego. Wraz z szybkim rozwojem technologii silników synchronicznych z magnesami trwałymi, większość serwomotorów odnosi się do synchronicznych serwomotorów prądu przemiennego z magnesami trwałymi lub bezszczotkowych silników prądu stałego.
2. Silnik krokowy
Tak zwany silnik krokowy to siłownik, który przetwarza impulsy elektryczne na przemieszczenie kątowe. Mówiąc bardziej ogólnie, gdy sterownik krokowy odbiera sygnał impulsowy, napędza silnik krokowy, aby obrócił się o ustalony kąt w ustawionym kierunku. Możemy kontrolować przemieszczenie kątowe silnika, kontrolując liczbę impulsów, aby osiągnąć precyzyjne pozycjonowanie. Jednocześnie prędkość i przyspieszenie silnika można kontrolować poprzez kontrolowanie częstotliwości impulsów, aby osiągnąć cel regulacji prędkości. Obecnie do częściej stosowanych silników krokowych zaliczają się reaktywne silniki krokowe (VR), silniki krokowe z magnesami trwałymi (PM), hybrydowe silniki krokowe (HB) i jednofazowe silniki krokowe.

Różnica między silnikiem krokowym a zwykłym silnikiem polega głównie na jego napędzie impulsowym. Dzięki tej funkcji silnik krokowy można połączyć z nowoczesną technologią sterowania cyfrowego. Jednakże silnik krokowy nie jest tak dobry jak tradycyjny serwomotor prądu stałego sterowany w pętli zamkniętej pod względem dokładności sterowania, zakresu zmian prędkości i wydajności przy niskich prędkościach; dlatego jest stosowany głównie w zastosowaniach, w których wymagania dotyczące dokładności nie są szczególnie wysokie. Silniki krokowe są szeroko stosowane w różnych dziedzinach praktyki produkcyjnej ze względu na ich prostą konstrukcję, wysoką niezawodność i niski koszt. Zwłaszcza w dziedzinie obrabiarek CNC, ponieważ silniki krokowe nie wymagają konwersji A/D, cyfrowy sygnał impulsowy jest bezpośrednio przekształcany na przemieszczenie kątowe, dlatego został uznany za najbardziej idealny siłownik obrabiarki CNC.
Oprócz zastosowania na maszynach CNC, silniki krokowe mogą być również stosowane w innych maszynach, takich jak silniki w automatycznych podajnikach, jako stacje dyskietek ogólnego przeznaczenia, a także w drukarkach i ploterach.
Ponadto silniki krokowe również mają wiele wad; silniki krokowe mogą normalnie pracować przy niskich prędkościach ze względu na częstotliwość rozruchu silników krokowych bez obciążenia, ale nie mogą uruchamiać się przy wyższych prędkościach niż przy określonej prędkości, czemu towarzyszy ostre wycie; Dokładność sterownika podziału producenta może się znacznie różnić. Im większy numer podziału, tym trudniej jest kontrolować dokładność; a silnik krokowy charakteryzuje się większymi wibracjami i hałasem podczas obracania się z małą prędkością.
3. Silnik momentowy
Tak zwany silnik momentowy to płaski, wielobiegunowy silnik prądu stałego z magnesami trwałymi. Twornik ma więcej szczelin, liczbę komutatorów i przewodów szeregowych, aby zmniejszyć tętnienie momentu obrotowego i pulsację prędkości. Silnik momentowy ma dwa rodzaje silnika momentu obrotowego prądu stałego i silnika momentu obrotowego prądu przemiennego.

Wśród nich silnik momentowy prądu stałego ma małą reaktancję indukcyjną, więc czas reakcji jest bardzo dobry; jego wyjściowy moment obrotowy jest proporcjonalny do prądu wejściowego, niezależnie od prędkości i położenia wirnika; można go bezpośrednio podłączyć do obciążenia przy niskiej prędkości, gdy jest on bliski stanu zablokowanego. Bez redukcji przekładni można wytworzyć wysoki stosunek momentu obrotowego do bezwładności na wale obciążenia i wyeliminować błąd systemu wynikający z zastosowania przekładni redukcyjnej.
Silniki momentowe prądu przemiennego można podzielić na synchroniczne i asynchroniczne. Obecnie stosuje się asynchroniczne silniki klatkowe, które charakteryzują się niską prędkością i dużym momentem obrotowym. Ogólnie rzecz biorąc, silnik momentu obrotowego prądu przemiennego jest często stosowany w przemyśle tekstylnym, a jego zasada działania i konstrukcja są takie same jak w przypadku jednofazowego silnika asynchronicznego. Ponieważ jednak wirnik klatkowy ma duży opór elektryczny, jego właściwości mechaniczne są miękkie.
4. Przełączany silnik reluktancyjny
Silnik reluktancyjny z przełączaniem to nowy typ silnika regulującego prędkość. Jego konstrukcja jest niezwykle prosta i solidna, jego koszt jest niski, a jego wydajność regulacji prędkości jest doskonała. Jest silnym konkurentem tradycyjnych silników sterujących i ma duży potencjał rynkowy. Jednakże występują również problemy, takie jak tętnienie momentu obrotowego, hałas i wibracje, które wymagają pewnego czasu na optymalizację i dostosowanie do rzeczywistego zastosowania rynkowego.

5. Bezszczotkowy silnik prądu stałego
Bezszczotkowy silnik prądu stałego (BLDCM) został opracowany na bazie szczotkowego silnika prądu stałego, ale jego prąd napędowy to bezkompromisowy prąd przemienny; bezszczotkowy silnik prądu stałego można podzielić na bezszczotkowy silnik momentowy i bezszczotkowy silnik momentowy. . Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa rodzaje prądów zasilających silnik bezszczotkowy, jeden to fala trapezowa (zwykle „fala prostokątna”), a drugi to fala sinusoidalna. Czasami ten pierwszy nazywany jest bezszczotkowym silnikiem prądu stałego, drugi nazywany jest serwomotorem prądu przemiennego i jest również rodzajem serwosilnika prądu przemiennego.

Aby zmniejszyć moment bezwładności, bezszczotkowe silniki prądu stałego przyjmują zwykle „smukłą” konstrukcję. Bezszczotkowe silniki prądu stałego mają znacznie mniejszą masę i objętość niż szczotkowe silniki prądu stałego, a odpowiadający im moment bezwładności można zmniejszyć o 40% do 50%. Ze względu na obróbkę materiałów z magnesami trwałymi, ogólna moc bezszczotkowych silników prądu stałego wynosi poniżej 100 kW.
Silnik ma dobrą liniowość właściwości mechanicznych i charakterystyk regulacji, szeroki zakres prędkości, długą żywotność, łatwą konserwację i niski poziom hałasu, a także nie ma szeregu problemów powodowanych przez szczotki. Dlatego tego rodzaju silnik ma świetny system sterowania. Potencjał zastosowania.