산업 자동화 모터 부하에는 4가지 유형이 있습니다.
1. 가변 마력 및 정토크: 가변 마력 및 정토크 적용 분야에는 컨베이어, 크레인, 기어 펌프 등이 있습니다. 이러한 적용 분야에서는 부하가 일정하므로 토크도 일정합니다. 필요한 마력은 적용 분야에 따라 달라질 수 있으므로 정속 AC 및 DC 모터가 적합합니다.
2. 가변 토크 및 정마력: 가변 토크 및 정마력 적용 사례의 예로는 종이를 되감는 기계가 있습니다. 재료의 속도는 일정하므로 마력은 변하지 않습니다. 그러나 롤의 직경이 증가함에 따라 부하가 변합니다. 소규모 시스템에서는 DC 모터나 서보 모터가 이러한 적용에 적합합니다. 회생 전력 또한 중요한 고려 사항이므로 산업용 모터의 크기를 결정하거나 에너지 제어 방식을 선택할 때 고려해야 합니다. 인코더, 폐루프 제어, 그리고 전사분면(full-quadrant) 드라이브를 갖춘 AC 모터는 대규모 시스템에 적합할 수 있습니다.
3. 조정 가능한 마력 및 토크: 팬, 원심 펌프, 교반기는 가변 마력 및 토크를 필요로 합니다. 산업용 모터의 속도가 증가함에 따라, 필요한 마력 및 토크에 따라 부하 출력도 증가합니다. 이러한 유형의 부하에서 모터 효율에 대한 논의가 시작되며, 가변속 드라이브(VSD)를 사용하는 AC 모터에 인버터를 부하로 사용합니다.
4. 위치 제어 또는 토크 제어: 선형 드라이브와 같이 여러 위치로 정밀하게 이동해야 하고, 정밀한 위치 또는 토크 제어가 필요하며, 모터의 정확한 위치를 확인하기 위한 피드백이 필요한 애플리케이션입니다. 이러한 애플리케이션에는 서보 또는 스테퍼 모터가 가장 적합하지만, 피드백 기능이 있는 DC 모터나 인코더가 장착된 인버터 내장 AC 모터가 철강 또는 제지 생산 라인 및 이와 유사한 애플리케이션에 일반적으로 사용됩니다.
다양한 산업용 모터 유형
산업용 AC/DC 모터는 36가지가 넘습니다. 모터의 종류는 다양하지만, 산업용 분야에서는 중복되는 부분이 많기 때문에 시장은 모터 선택의 폭을 좁히기 위해 노력하고 있습니다. 이로 인해 대부분의 응용 분야에서 모터 선택의 폭이 좁아지고 있습니다. 대부분의 응용 분야에 적합한 가장 일반적인 모터 유형은 브러시리스 및 브러시 DC 모터, AC 농형 및 권선형 로터 모터, 서보 및 스테퍼 모터입니다. 이러한 모터 유형은 대부분의 응용 분야에 적합하지만, 다른 유형은 특수 응용 분야에만 사용됩니다.
산업용 모터 응용 분야의 세 가지 주요 유형
산업용 모터의 세 가지 주요 응용 분야는 정속, 가변속, 그리고 위치(또는 토크) 제어입니다. 다양한 산업 자동화 상황에 따라 각기 다른 응용 분야와 문제가 요구되며, 고유한 문제 세트도 존재합니다. 예를 들어, 최대 속도가 모터의 기준 속도보다 낮으면 기어박스가 필요합니다. 기어박스는 더 작은 모터를 더 효율적인 속도로 구동할 수 있도록 해줍니다. 모터 크기를 결정하는 방법에 대한 정보는 온라인에 풍부하게 있지만, 고려해야 할 세부 사항이 많기 때문에 사용자가 고려해야 할 요소가 많습니다. 부하 관성, 토크, 속도를 계산하려면 부하의 총 질량과 크기(반경), 마찰, 기어박스 손실, 기계 사이클과 같은 매개변수를 이해해야 합니다. 부하, 가속 또는 감속 속도, 그리고 적용 분야의 듀티 사이클 변화도 고려해야 합니다. 그렇지 않으면 산업용 모터가 과열될 수 있습니다. AC 유도 모터는 산업용 회전 운동 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 모터 유형과 크기를 선택한 후에는 환경 요인과 모터 하우징 유형(개방형 프레임 및 스테인리스 스틸 하우징 세척 응용 분야 등)도 고려해야 합니다.
산업용 모터를 선택하는 방법
산업용 모터 선정의 세 가지 주요 문제점
1. 일정한 속도의 앱?
정속 애플리케이션에서 모터는 일반적으로 가속 및 감속 램프를 거의 또는 전혀 고려하지 않고 유사한 속도로 작동합니다. 이러한 유형의 애플리케이션은 일반적으로 완전 회선 온/오프 제어를 사용하여 구동됩니다. 제어 회로는 일반적으로 접촉기가 있는 분기 회로 퓨즈, 과부하 산업용 모터 스타터, 그리고 수동 모터 컨트롤러 또는 소프트 스타터로 구성됩니다. AC 및 DC 모터 모두 정속 애플리케이션에 적합합니다. DC 모터는 영속에서 최대 토크를 제공하고 장착 베이스가 큽니다. AC 모터는 역률이 높고 유지 보수가 거의 필요 없기 때문에 좋은 선택입니다. 반면, 서보 또는 스테퍼 모터의 고성능 특성은 간단한 애플리케이션에는 과도한 것으로 간주됩니다.
2. 가변속도 앱?
가변속 애플리케이션은 일반적으로 컴팩트한 속도 및 속도 변화, 그리고 정의된 가속 및 감속 램프를 필요로 합니다. 실제 애플리케이션에서 팬이나 원심 펌프와 같은 산업용 모터의 속도를 줄이는 것은 일반적으로 최대 속도로 작동하면서 출력을 조절하거나 억제하는 대신, 부하에 맞춰 전력 소비를 조정하여 효율을 향상시키는 것입니다. 이는 병입 라인과 같은 이송 애플리케이션에서 매우 중요한 고려 사항입니다. AC 모터와 VFDS의 조합은 효율 향상에 널리 사용되며 다양한 가변속 애플리케이션에서 효과적으로 작동합니다. 적절한 드라이브를 갖춘 AC 및 DC 모터는 모두 가변속 애플리케이션에서 효과적으로 작동합니다. DC 모터와 드라이브 구성은 오랫동안 가변속 모터에 대한 유일한 선택이었으며, 그 구성 요소는 개발 및 검증되었습니다. 현재에도 DC 모터는 가변속, 분수 마력 애플리케이션에서 널리 사용되고 있으며, 저속에서는 최대 토크를 제공하고 다양한 산업용 모터 속도에서 일정한 토크를 제공할 수 있기 때문에 저속 애플리케이션에서 유용합니다. 그러나 DC 모터는 브러시를 사용한 정류가 필요하고 가동부와의 접촉으로 인해 마모되기 때문에 유지보수가 중요합니다. 브러시리스 DC 모터는 이 문제를 해결하지만, 초기 비용이 더 많이 들고 산업용 모터의 종류도 제한적입니다. AC 유도 모터에서는 브러시 마모가 문제가 되지 않지만, 가변 주파수 드라이브(VFDS)는 팬이나 펌핑과 같이 1마력을 초과하는 애플리케이션에 유용한 옵션을 제공하여 효율을 높일 수 있습니다. 산업용 모터를 구동하기 위한 드라이브 유형을 선택하면 위치 인식 기능을 추가할 수 있습니다. 애플리케이션에 필요한 경우 모터에 엔코더를 추가할 수 있으며, 엔코더 피드백을 사용하도록 드라이브를 지정할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 구성은 서보 모터와 유사한 속도를 제공할 수 있습니다.
3. 위치 제어가 필요하신가요?
정밀한 위치 제어는 모터가 움직일 때 위치를 지속적으로 확인함으로써 달성됩니다. 선형 드라이브 위치 제어와 같은 애플리케이션에서는 피드백 유무에 관계없이 스테퍼 모터 또는 고유 피드백이 있는 서보 모터를 사용할 수 있습니다. 스테퍼 모터는 적당한 속도로 특정 위치로 정밀하게 이동한 후 그 위치를 유지합니다. 개방 루프 스테퍼 시스템은 적절한 크기의 경우 강력한 위치 제어를 제공합니다. 피드백이 없는 경우, 스테퍼 모터는 용량을 초과하는 부하 간섭이 발생하지 않는 한 정확한 스텝 수만큼 이동합니다. 애플리케이션의 속도와 동역학이 증가함에 따라 개방 루프 스테퍼 제어는 시스템 요구 사항을 충족하지 못할 수 있으며, 이 경우 피드백이 있는 스테퍼 모터 또는 서보 모터 시스템으로 업그레이드해야 합니다. 폐쇄 루프 시스템은 정밀한 고속 모션 프로파일과 정밀한 위치 제어를 제공합니다. 서보 시스템은 고속에서 스테퍼 모터보다 높은 토크를 제공하며, 높은 동적 하중이나 복잡한 모션 애플리케이션에서 더 잘 작동합니다. 위치 오버슈트가 낮은 고성능 모션의 경우, 반사 부하 관성은 서보 모터 관성과 최대한 일치해야 합니다. 일부 응용 분야에서는 최대 10:1의 부정합도 충분하지만, 1:1의 부정합이 최적입니다. 기어 감속은 관성 부정합 문제를 해결하는 좋은 방법입니다. 반사 부하의 관성이 변속비의 제곱만큼 감소하지만, 계산에는 기어박스의 관성도 고려해야 하기 때문입니다.
게시 시간: 2023년 6월 16일