1. Determinare le caratteristiche del carico
Tipo di carico:Carico rotatorio (ad esempio, piattaforma girevole) o carico lineare (ad esempio, vite di comando).
Inerzia del carico (J_load):
Calcolare il momento di inerzia del carico (può essere calcolato utilizzando un software CAD o formule standard).
Il rapporto di inerzia (inerzia del carico/inerzia del rotore del motore) è un parametro fondamentale:
Macchinari generali:Consigliato Inferiore o uguale a 5:1
Risposta dinamica elevata (ad esempio, robotica):Inferiore o uguale a 3:1
Posizionamento di precisione (ad esempio, apparecchiature per semiconduttori):Inferiore o uguale a 1:1
Resistenza all'attrito:Misurare o stimare la forza di attrito delle guide o degli ingranaggi (T_friction).
2. Analizzare il profilo di movimento
Traiettoria del movimento:Traccia la curva velocità-tempo (o angolo-tempo).
Parametri chiave:
Velocità massima (v_max)
Accelerazione/Decelerazione (a)
Tempo di accelerazione/decelerazione (t_acc, t_dec)
Tempo di esecuzione rispetto al tempo di sosta (ciclo di lavoro).
Calcoli di esempio:
Coppia di accelerazione:T_acc=J_totale × (dove è l'accelerazione angolare;=Δω / t_acc)
Coppia a velocità-costante:T_cost=T_attrito + T_esterno (ad esempio, forza di taglio)
Coppia di decelerazione:T_dec=J_totale × - T_attrito
3. Calcolare i valori della coppia chiave
Coppia di picco (T_peak):
T_picco=max(T_acc, T_cost, T_dec)
Questo valore deve essere inferiore alla coppia di picco del motore (tipicamente da 2 a 3 volte la coppia nominale).
Coppia efficace (T_rms):
T_rms=√[(T_acc²·t_acc + T_cost²·t_cost + T_dec²·t_dec) / (t_acc + t_cost + t_dec + t_idle)]
Questo valore deve essere inferiore alla coppia nominale del motore.
4. Determinare i requisiti di velocità
La velocità massima (N_max) deve essere inferiore alla velocità nominale del motore (notare il declassamento della coppia che si verifica alle alte velocità).
Verifica della capacità di sovraccarico:A N_max, verificare se la coppia richiesta rientra nella regione operativa del motore.
5. Selezione del tipo di motore
Motori rotativi:
Motori a bassa-inerzia:Elevata reattività (ad esempio, robotica).
Motori ad alta-inerzia:Stabilità sotto carichi pesanti (ad esempio, assi di avanzamento delle macchine utensili).
Motori lineari:Richiedono azionamenti specializzati (nessuna catena di trasmissione meccanica; alta precisione).
Corrispondenza dei parametri chiave:
Coppia nominale del motore Maggiore o uguale a T_rms
Coppia di picco del motore maggiore o uguale a T_peak
Velocità nominale maggiore o uguale a N_max
6. Parametri chiave per la selezione dell'azionamento
Capacità corrente di uscita:
Corrente continua > Corrente nominale del motore
Corrente di picco > Corrente di picco del motore (tipicamente progettata con un margine di sovraccarico del 150%–200%).
Corrispondenza della tensione:
La tensione di ingresso (monofase-220 V/tri-380 V fase) deve corrispondere all'alimentazione della rete elettrica.
La tensione del bus CC deve essere sufficiente a sopportare la forza elettromotrice posteriore del motore (soprattutto alle alte velocità).
Gestione dell'energia rigenerativa:
Resistore di frenatura-integrato? Calcolo della potenza nominale del resistore esterno:
P_resistore=(J_totale × ω²) / (2 × t_dec)
Per i sistemi ad alta-inerzia o le applicazioni che comportano avviamenti/arresti frequenti, è necessario selezionare un'unità di feedback dell'energia rigenerativa.
7. Requisiti funzionali e di interfaccia
Modalità di controllo:
Controllo della posizione (impulsi/bus di campo)
Controllo della velocità (ingresso analogico)
Controllo di coppia (ad esempio, applicazioni di avvolgimento).
Sistema di feedback:
Tipo di encoder (incrementale/assoluto) e risoluzione (17 bit o superiore per un posizionamento di precisione).
Supporto per doppi codificatori (per il controllo completo-a circuito chiuso).
Bus di comunicazione:
EtherCAT, CANopen, PROFINET ecc.; deve essere compatibile con il protocollo PLC a monte.
Funzioni di sicurezza:
STO (Safe Torque Off) conforme ai livelli di integrità di sicurezza SIL3 / PLe.
8. Idoneità ambientale
Classe di protezione (grado IP):IP20 (per installazione in armadio) o IP65 (per installazione senza armadio di protezione).
Intervallo di temperatura:Grado industriale (da -da 10 gradi a 50 gradi); potrebbe essere necessario un declassamento per ambienti ad alta temperatura.
Vibrazioni/Shock: Compliant with IEC 60068-2-6 standards (e.g., vibration >5g potrebbe richiedere un montaggio rinforzato).
9. Verifica dell'integrazione del sistema
Software di simulazione:Utilizzare gli strumenti di selezione forniti dal produttore (ad esempio, Siemens Sizer, Yaskawa SigmaSize+) per verificare le prestazioni dinamiche.
Compatibilità elettrica:
Lunghezza del cavo da-a-motore:(I reattori di uscita sono necessari per cavi lunghi).
Filtri EMC:(Deve essere conforme alla norma IEC 61800-3).
Progettazione termica:Calcolare la perdita di potenza (P_loss ≈ Drive Efficiency × I²) e garantire uno spazio adeguato per la dissipazione del calore.
10. Marchio e Servizio
Supporto tecnico: il produttore fornisce servizi di ottimizzazione dei parametri?
Disponibilità ricambi:Per le industrie critiche (ad esempio, apparecchiature mediche), è richiesta una fornitura garantita di pezzi di ricambio per 10 anni o più.
Ottimizzazione dei costi:A condizione che i requisiti prestazionali siano soddisfatti, confrontare i costi totali del ciclo di vita (compreso il consumo energetico).
Considerazioni sulla selezione
Margini di sicurezza:Per coppia e velocità, si consiglia di riservare un margine del 15%–20% per far fronte a variazioni di carico impreviste.
Compatibilità-di terze parti:Quando si utilizzano marche diverse, verificare che il protocollo dell'encoder del motore sia compatibile con l'azionamento (ad esempio, Hiperface DSL, BiSS-C).
Soppressione armonica: High-power drives (>5 kW) richiedono l'installazione di reattori di ingresso per mitigare le armoniche di rete.
Rigidità dinamica:Per le applicazioni di posizionamento ad alta-precisione, prestare molta attenzione ai guadagni dell'anello di velocità e di posizione e selezionare un'unità con elevate capacità di risposta dinamica.
Lista di controllo finale:
Il rapporto di inerzia rientra in un intervallo ragionevole.
T_rms < Coppia nominale del motore.
T_peak < Coppia di picco del motore.
La risoluzione dell'encoder soddisfa la precisione di posizionamento richiesta.
La soluzione per la gestione dell’energia rigenerativa è completa e adeguata.
Seguendo i passaggi sopra descritti è possibile evitare problemi comuni-come allarmi di sovraccarico, jitter di posizionamento o arresti termici-. Si consiglia di collaborare con il team tecnico del fornitore per verificare la soluzione scelta, soprattutto in nuovi scenari applicativi.