4 wskazówki, które pomogą w doborze odpowiedniego i sprawnego układu napędowego

76

Silnik elektryczny to często niedoceniany bohater czwartej rewolucji przemysłowej, który może „tchnąć życie” zarówno w roboty, jak i drukarki 3D. Niestety, silniki elektryczne nie są niezniszczalne, a gdy zawiodą, mogą spowodować zatrzymanie całej linii produkcyjnej. Co więcej, pochłaniają one prawie połowę energii elektrycznej wytwarzanej w Europie. Jednak postępy poczynione w zakresie sprawności energetycznej oraz rozwój przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT), który pozwala na wprowadzenie konserwacji predykcyjnej, sprawiły, że możliwa jest teraz poprawa wydajności zarówno silników, jak i napędzanych przez nie maszyn.

Kluczem jest odpowiedni dobór silników i innych istotnych elementów wydajnego i bezpiecznego układu napędowego o odpowiedniej wielkości. Andrew Guest z firmy Distrelec dzieli się czterema przydatnymi wskazówkami, które pomogą osiągnąć sukces w tym zakresie.

Wskazówka 1 — Nie zapominaj, że wielkość ma znaczenie

Inżynierowie, bez względu na to, czy projektują samochody elektryczne, drony czy roboty współpracujące, stawiają sobie dziś za cel zmniejszenie masy i wymiarów urządzenia bez utraty mocy. Nie będzie również zaskoczeniem fakt, że rośnie zapotrzebowanie na mniejsze i lżejsze, a jednocześnie mocne silniki charakteryzujące się dobrym stosunkiem mocy do masy. Wielkość ma więc znaczenie przy wyborze układu napędowego. Oznacza to, że wszystkie jego elementy — od silników przez napędy falownikowe (o zmiennej prędkości obrotowej) po serwonapędy i siłowniki — muszą mieć odpowiedni rozmiar oraz moc.

Szczególnie przydatne mogą się tu okazać kompaktowe rozwiązania zapewniające różne poziomy mocy przy jednoczesnym ograniczeniu wymiarów do minimum. Na przykład serwonapędy z nowej serii S1 firmy Omron charakteryzują się bardzo kompaktową konstrukcją, a ich wysokość pozostaje taka sama bez względu na moc. Firma Pilz ma zaś w ofercie przekaźniki z serii PMD o stałych, niewielkich wymiarach 87 x 22,5 x 122 mm (wys. x szer. x dł.) dla wszystkich napięć roboczych, co pozwala zaoszczędzić miejsce w szafie sterowniczej bez utraty mocy.

Rozmiar siłownika również nie jest bez znaczenia. I tak nowe siłowniki kompaktowe z serii JCQ firmy SMC są nawet o 40% mniejsze (objętość) i nawet o 45% lżejsze od poprzednich modeli o tej samej średnicy cylindra.

Wskazówka 2 — Przejdź na nowy poziom sprawności

Wybór energooszczędnych silników jest nie tylko kwestią zgodności z rozporządzeniami nr 640/2009 i 4/2014 dotyczącymi ekoprojektu, które wymagają, aby wszystkie silniki o mocy znamionowej 0,75–375 kW osiągnęły co najmniej klasę sprawności IE3 (lub IE2 w połączeniu z napędem falownikowym). Dla użytkowników końcowych jest to również sposób na obniżenie zużycia energii i całkowitego kosztu eksploatacji (TCO), a dla producentów są to wyjątkowe cechy produktu.

Jak więc można osiągnąć lepszą sprawność energetyczną? Oczywistym rozwiązaniem wydaje się wybranie silnika o odpowiedniej klasie sprawności i/lub połączenie go z napędem falownikowym, ale są też inne ważne czynniki, które należy rozważyć. Na przykład nowe, w pełni mechatroniczne rozwiązanie firmy Trinamic, które łączy silnik krokowy i sterujące układy elektroniczne, pozwala na automatyczne skalowanie prądu dostosowane do obciążenia. Funkcja ta umożliwia silnikowi dostosowanie wymaganego prądu do obciążenia, dzięki czemu może przyczynić się do zmniejszenia zużycia energii nawet o 75%. To z kolei pomaga utrzymać niższą temperaturę układu, wydłuża żywotność silnika i obniża koszty.

Elementy takie jak przekaźniki przeciążeniowe mogą również odgrywać kluczową rolę w zwiększaniu sprawności energetycznej. Na przykład przekaźniki z serii Sirius firmy Siemens automatycznie wyłączają się, gdy silnik pracuje na biegu jałowym (np. praca pompy na biegu jałowym) i są wyposażone w opcję kompensacji mocy biernej dzięki funkcji monitorowania współczynnika mocy.

Wskazówka 3 — Wyprzedzaj awarie

Zmiany warunków pracy silnika, takie jak drgania, temperatura, pobór prądu czy rezystancja izolacji, mogą być oznaką zbliżającej się awarii, dlatego kluczowa jest ich obserwacja w czasie rzeczywistym. Pomogą w tym niektóre z najnowszych urządzeń opartych na IIoT do monitorowania stanu technicznego.

Przekaźniki monitorowania silnika z serii K6CM firmy Omron w sposób ciągły i automatyczny monitorują drgania, temperaturę, pobór prądu i rezystancję izolacji nawet do 10 silników. Przekaźniki te natychmiast wykrywają i sygnalizują wszelkie nieprawidłowości, wyświetlając stan silnika na pasku alarmowym w trzech kolorach: zielonym (normalny), pomarańczowym (ostrzeżenie) i czerwonym (krytyczny), co pomaga zapobiegać awariom.

Engineer using tablet check and control automation robot arms machine in intelligent factory industrial on monitoring system software. Welding robotics and digital manufacturing operation.

Kolejnym kluczowym elementem w zakresie monitorowania warunków pracy silnika są sterowniki. Podłączenie sterowników, np. tych z serii Modicon M221 firmy Schneider, do urządzeń monitorujących takich jak przekaźniki czy czujniki, umożliwia natychmiastowy dostęp do najważniejszych danych silnika z dowolnego miejsca przez Ethernet, sieć bezprzewodową lub serwery internetowe. Inżynier odpowiedzialny za konserwację może otrzymywać powiadomienia bezpośrednio na smartfon lub tablet i dokonywać konserwacji predykcyjnej, na przykład poprzez zdalną zmianę parametrów w celu uniknięcia awarii.

Na początek warto wybrać zestawy startowe sterowników, takie jak te oferowane przez firmę Siemens, które zawierają moduły zasilania i kompletne oprogramowanie wymagane do łatwej konfiguracji. Istnieje wiele opcji do wyboru — od podstawowych po zaawansowane.

Wskazówka 4 — Pamiętaj o ochronie

Urządzenia monitorujące mogą pomóc zapobiec większości awarii i wydłużyć żywotność silnika. Jednak zabezpieczenie przed takimi sytuacjami, jak nagłe przeciążenie jest również niezwykle istotne w celu ochrony silnika, napędzanej maszyny oraz operatorów. Właśnie do służą przekaźniki bezpieczeństwa.

Łatwość użytkowania i instalacji, wszechstronność oraz możliwość integracji urządzenia z infrastrukturą IIoT to tylko niektóre z najważniejszych cech, na jakie warto zwrócić uwagę przy wyborze przekaźników.

Na przykład przekaźniki z serii PMD firmy Pilz są wyposażone w technologię łączenia na wcisk, która umożliwia łatwą instalację bez użycia narzędzi. Są one również łatwe w obsłudze, gdyż odpowiednie parametry można szybko ustawić z przodu urządzenia — wystarczy zwykły wkrętak.

Przekaźniki przeciążeniowe z serii Sirius firmy Siemens mają certyfikat ATEX, co oznacza, że są przeznaczone do szerokiej gamy zastosowań — mogą być np. wykorzystane w silnikach w wykonaniu przeciwwybuchowym. Dzięki modułowi IO-Link przekaźniki te można łatwo podłączyć do sytemu sterowania wyższego poziomu i w ten sposób zintegrować ze środowiskiem automatyzacji. Funkcja ta może pomóc w zwiększeniu dostępności systemu i uprościć dokumentację systemu dzięki zintegrowanym funkcjom diagnostycznym i czytelnemu przypisywaniu parametrów.

Źródło:Distrelec

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Wprowadź swój komentarz!
Wprowadź swoje imię