info@zanustechnology.com
+381 11 454 10 51

Kako optimalno izabrati elektromotor

Kako optimalno izabrati elektromotor

Inženjeri razvoja se često susreću sa pitanjem kako optimalno odabrati electromotor za aplikaciju koju imaju. Ovde na primeru podataka za proizvođača maxon motor dajemo objašnjenje sa napomenom da i drugi proizvođači daju iste podatke i da se ista logika može koristiti.

Česta praksa

Mnogi inženjeri se pri izboru elektromotora za svoju aplikaciju oslanjaju na dva parametra koja lako pronalaze u data sheetovima proizvođača: snagu motora i nominalni napon. I dok snaga motora (obično proizvod nominalnog momenta i brzine motora) daje neku okvirnu sliku o tome koliko dati motor ima smisla koristiti u nekoj aplikaciji, podatak o nominalnom naponu ne znači mnogo. U svakom slučaju fokus na ova dva parametra ne vodi optimalnom izboru motora i čak može dovesti do pogrešnog izbora.

Koje je najvažniji parametar pri izboru motora?

Najvažniji parametar je nominalni moment motora. On daje informaciju koliki je to dugoročni moment koji motor može da isporuči bez pregrevanja. Moment motora linearno yavisi od struje motora, tako da je ovo ograničenje diktirano maksimalnom kontinualnom strujom koju motor može da podnese. Za aplikacije kod kojih se očekuje promenljivo opterećenje motora potrebno je izračunati očekivani dugoročni srednji moment opterećenja (RMS moment) i pri izboru on treba da bude manji od nominalnog momenta motora. Za detalje o računanju i proceni RMS momenta – pogledajte video

Česta greška je da se u izboru insistira da zapravo maksimalni očekivani moment opterećenja bude manji od nominalnog momenta motora. Za ovim nema potrebe – zapravo ovakva logika najčešće vodi u izbor predimenzionisanih motora. Elektromotori mogu da izdrže određena kratkoročna preopterećenja. Parametar koji o tome daje informaciju je termalna konstanta namotaja  (videti na Slici 1). Inženjerska praksa kaže da se motor može opteretiti momentom koji je 2 puta veći od nominalnog u trajanju od , a momentum koji je čak 3 puta veći od nominalnog u trajanju od .

Našao sam sve motore koji po momentu odgovaraju mojoj aplikaciji – šta dalje?

Sledeći korak je odabrati motor koji može da funkcioniše u radnoj tački (koju čine moment i brzina) od interesa. Ono što je često ograničavajući faktor u aplikacijama je napon napajanja – on je obično fiksiran naponom izvora ili baterija sa kojima raspolažemo. Zato je sledeći važan zadatak izabrati motor koji pri datom napajanju može da postigne neophodnu maksimalnu brzinu. Da bi na optimalan način uradili ovaj izbor važno je napustiti filozofiju po kojoj se obavezno bira motor sa nominalnim napajanjem koje odgovara naponu napajanja koje je na raspolaganju. Motor može da podnese bilo koje napajanje koje se na njega dovede bez ikakvih negativnih efekata na njegov rad, sve dok struja motora nije prevelika.

Većina proizvođača nudi motore sa različitim namotajima koji se razlikuju po brzinskoj konstanti motora  (videte Sliku 1). Ovaj parameter nam govori koliku brzinu motor razvija po Voltu napajanja i praktično je ključni parameter u određivanju koji je tip namotaja optimalan za aplikaciju koju imamo. Još jedan važan parameter je brzinsko-momentni gradijent , koji daje odnos brzine i momenta pri konstantnom naponu. Slika 1 prikazuje sve navedene ključne parametre na data sheetu proizvođača maxon motor.

Slika 1: Primer data sheeta kompanije maxon motor sa svim ključnim parametrima neophodnim za optimalan izbor elektromotora

Pri fiksnom naponu na motoru, moment i brzina koje motor može da leže na pravoj u ravni mogućih brzina i momenata. Položaj ove prave zavisi od npona napajanja motora.

Slika 2: Brzinsko-momentna linija – ilustracija. Svaki napon napajanja defineše liniju u ranvi moment-brzina koja određuje kolika je brzina motora za određeni moment koji on daje pri datoj brzini. Smanjenjem napona (regulacijom uz pomoć drajva) moguće je ostvariti sve radne tačke koje se nalaze ispod date momentno-brzinske linije. Momentno brzinska linija za nominalni napon motora je prikazana sivom bojom. Radna tačka (prikazana sivo) ispod ove linije može se postići ovim naponom napajanja, međutim tačka iznad ove linije (označena plavom) ne može biti postignuta ako se motor napaja nominalnim naponom. Međutim, ako se napon napajanja poveća (ovom naponu odgovara plava momentno-brzinska linija), motor može da radi u plavoj radnoj tački.

Optimalni namotaj motora može se izabrati kao namotaj koji ima brzinsku konstantu veću od one koja je data formulom

Gde je

 – maksimalna očekivana brzina motora

 – maksimalni potrebni moment motora

 – napon napajanja

Faktor 1.2 je inženjerski factor koji u obzir uzima moguće padove napona na drajveru koji se koristi za regulaciju rada motora.

Pri izboru treba voditi računa da ne bude izabran namotaj sa suviše velikom brzinskom konstantom, jer to znači neoptimalno korišćenje raspoloživog napona napajanja. Zbog toga treba izabrati namotaj sa najmanjom mogućom brzinskom konstantom koja ispunjava gornju nejednakost. Dodatni detalji vezani za optimalni izbor namotaja mogu se naći i sledećem video klipu

Kompanija Zanus je zastupnik maxon-a za teritoriju Srbije. Nadamo se da Vam je tekst bio koristan i da će primena napisanog podići Vašu produktivnost.

Ukoliko imate potrebu za dodatnim optimizacijama ili su Vam potrebna prilagođena rešenja, Zanus to može učiniti za Vas. Odabrali ste motor, a treba Vam prilagođeni reduktor? Odabrali ste kombinaciju motor-reduktor, a treba proizvesti specijalnu prirubnicu? Izabrali ste motor koji Vam savršeno odgovara, ali treba prilagoditi izlazno vratilo? Ovde se krije bogatstvo saradnje sa Zanusom.

Za sve dodatne informacije kliknite ovde.