Mengukur Motor &Sistem Penggerak

Ukuran yang tepat adalah aspek penting dari pemilihan motor . Jika motor berukuran terlalu kecil, motor tidak akan dapat mengontrol beban, yang menyebabkan overshoot dan dering.

Sistem over-sizing sama buruknya dengan under-sizing – mungkin mengontrol beban tetapi juga akan lebih besar dan lebih berat, serta lebih mahal dalam hal harga dan biaya operasi. Ini mungkin tidak cocok secara fisik dan tentu saja akan lebih mahal. Ini akan menghabiskan lebih banyak ruang berharga di lemari kontrol atau di lantai toko.

Apa yang harus dipertimbangkan saat membeli motor?

Terlalu sering, vendor hanya mendapat telepon yang meminta motor dengan tenaga kuda tertentu. Insinyur tersebut mungkin membeli motor dengan ukuran yang sama dengan platform sebelumnya. Mereka mungkin telah menambahkan margin keamanan yang besar untuk mengimbangi perubahan. Mereka mungkin menggunakan rasio beban dan inersia 10:1 atau 5:1 terhadap kelembaman motor – atau campuran di atas.

Tujuannya adalah untuk menentukan motor yang menyediakan kecepatan, akselerasi, dan torsi yang diperlukan untuk memposisikan beban pada lokasi yang ditentukan dan waktu yang diinginkan. Ini mungkin termasuk margin keamanan yang dirancang untuk mengkompensasi variasi motor-dua-motor atau perubahan yang diharapkan dalam kondisi kerja mesin. Namun, margin keamanan harus ditambahkan di atas perhitungan yang diinformasikan.

Kesalahan umum adalah memilih motor dengan torsi kerja kontinu yang sama dengan persyaratan torsi maksimum aplikasi (biasanya terlihat selama akselerasi/deselerasi ekstrem ). Aplikasi kontrol gerak sering terdiri dari gerakan singkat dan cepat. Memilih motor yang dinilai untuk menghasilkan torsi ini secara terus-menerus berarti pada dasarnya membayar lebih banyak motor daripada yang diperlukan.

Pengukuran Drive Motor

Untuk mengukur motor secara efektif, perlu untuk menghitung inersia beban (JL). Rasio inersia beban terhadap inersia motor (pada dasarnya, inersia rotor ) memberikan ukuran seberapa efektif motor dapat mengontrol beban. Rasio inersia yang tinggi menunjukkan sistem yang akan mengalami kesulitan mengendalikan beban. Rasio inersia yang rendah (misalnya 4:1 atau 1:1) menunjukkan bahwa motor akan melakukan pekerjaan yang sangat efektif dalam mengendalikan beban, tetapi juga menunjukkan bahwa motor mungkin terlalu besar untuk sistem

Seringkali, desainer memasukkan beban aktual, gearbox, dan motor, tetapi meninggalkan sabuk, puli, dan hal mekanis lainnya di luar persamaan. Mereka hanya pindah ke ukuran utama berikutnya atau menggunakan ukuran bingkai yang sama tetapi yang menghasilkan lebih banyak torsi. Dari sinilah seluruh pendekatan kebesaran 10% berasal.

Proses seleksi melibatkan pengumpulan data diikuti dengan analisis rinci. Ini membutuhkan pengetahuan tentang sistem mekanis, parameter operasi, dan keadaan di mana peralatan akan digunakan. Ini juga harus mencakup perincian lingkungan operasi, karena jika ini tidak dipertimbangkan pada tahap awal, sistem yang dipilih mungkin tidak cocok.

Inersia – kecenderungan suatu objek untuk menolak perubahan akselerasi – adalah salah satu tantangan utama dalam kontrol gerak . Motor harus mampu menerapkan gaya yang cukup (dalam sistem linier) atau torsi (dalam sistem rotasi) untuk mengubah percepatan beban dan melakukannya dengan cara yang terkendali.

Kendala utama yang harus dipertimbangkan selama prosedur ukuran dapat diringkas sebagai berikut:

• Torsi Puncak
• Torsi RMS
• Kecepatan maksimum
• Karakteristik torsi kecepatan motor

Selain itu, dua rezim aplikasi perlu dipertimbangkan:

• Permohonan tugas berkelanjutan
• Permohonan tugas sementara

Perbedaan antara dua rezim aplikasi ini dapat diilustrasikan dengan mesin bubut. Penggerak spindel dari mesin bubut adalah aplikasi tugas berkelanjutan, karena berjalan pada kecepatan konstan di bawah beban konstan; penggerak sumbu adalah aplikasi tugas intermiten, karena akselerasi dan deselerasi diperlukan untuk mengikuti jalur pahat yang diperlukan.

Kecepatan dan motor

Penggerak robot dan peralatan mesin terus-menerus mengubah kecepatan untuk menghasilkan profil gerakan yang diperlukan. Pemilihan rasio roda gigi dan hubungannya dengan torsi yang dihasilkan motor perlu dipertimbangkan sepenuhnya. Jika beban diperlukan untuk beroperasi pada kecepatan konstan, atau torsi, rasio roda gigi yang optimal dapat ditentukan. Dalam praktiknya, kasus yang harus dipertimbangkan mencakup akselerasi dengan dan tanpa torsi beban yang diterapkan secara eksternal dan efek inersia beban variabel.

Pengetahuan tentang kisaran kecepatan beban yang diperlukan dan perkiraan awal rasio roda gigi yang diperlukan akan memungkinkan kecepatan motor puncak untuk diperkirakan. Untuk mencegah motor tidak mencapai kecepatan yang diperlukan, karena fluktuasi tegangan suplai, kecepatan maksimum yang diperlukan harus ditingkatkan dengan faktor 1,2. Faktor ini memuaskan untuk sebagian besar aplikasi industri , tetapi dapat disempurnakan untuk aplikasi khusus, misalnya ketika sistem harus beroperasi dari pasokan terbatas seperti yang ditemukan dalam aplikasi yang beragam seperti platform minyak pesawat dan lepas pantai.

Tegangan

Karena kecepatan puncak motor tergantung pada tegangan suplai, periode tegangan rendah perlu dipertimbangkan. Sebagai pedoman, drive biasanya berukuran sehingga dapat berjalan pada kecepatan puncak pada 80% dari tegangan suplai nominal. Jika sistem diumpankan dari suplai yang rentan terhadap pemadaman listrik atau pemadaman listrik, perhatian yang besar harus diberikan untuk memastikan bahwa penggerak, pengontrolnya, dan beban terlindung dari kerusakan; ini sangat akut dengan sistem mikroprosesor, yang, jika tidak dikonfigurasi dengan benar, dapat mengunci atau mengatur ulang tanpa peringatan, yang mengarah ke kemungkinan situasi bencana.

Di mana kinerja akselerasi semuanya penting, inersia motor harus ditambahkan ke inersia beban yang dipantulkan, dan torsi yang diperlukan untuk mempercepat inersia total ini pada tingkat yang diperlukan harus ditentukan. Kombinasi penggerak motor akan dibutuhkan dengan kemampuan torsi puncak setidaknya 1,5 hingga 2 kali nilai ini untuk memastikan kemampuan torsi yang memadai.

Torsi puncak kombinasi penggerak motor harus melebihi, dengan margin aman minimal 15%, jumlah dari torsi gesekan yang diperkirakan ditambah torsi akselerasi ditambah beban torsi kontinu yang ada selama akselerasi. Jika ini tidak dapat dicapai, motor yang berbeda atau rasio roda gigi akan diperlukan.

Pada alat berat berperforma sangat tinggi, drive penyetelan otomatis terbaru dapat mengimbangi resonansi dan getaran alat berat dengan sangat efektif, mendukung kinerja yang akurat bahkan pada kecepatan yang sangat tinggi. Kompatibilitas elektromagnetik memiliki pengaruh yang cukup besar pada desain dan penerapan sistem.

Komponen transmisi daya

Persyaratan mekanis motor harus diidentifikasi pada tahap awal dalam prosedur ukuran dan pemilihan. Item yang sering diabaikan termasuk batasan dimensi dan orientasi yang dihasilkan dari desain mekanis.

Jika ini dapat diidentifikasi pada tahap awal, hal itu dapat mencegah kinerja yang tidak memuaskan setelah peralatan dipasang. Khususnya, jika motor dipasang pada posisi vertikal, shimming atau beban awal bantalan khusus mungkin diperlukan.

Dalam penentuan kebutuhan penggerak, torsi gesekan mungkin merupakan aspek yang paling sulit dari prosedur penentuan ukuran motor .

Bantalan

Dalam kasus poros yang berputar, bantalan adalah metode penopang yang paling banyak digunakan. Tersedia berbagai jenis, yang paling umum adalah roller dan bantalan bola.

Gearbox

Kereta roda gigi konvensional terdiri dari dua atau lebih roda gigi untuk mengubah kecepatan sudut dan torsi antara poros input dan output. Gearbox menyediakan alat penting untuk mengelola inersia. Gearbox mengurangi inersia dengan kuadrat rasio roda gigi. Imbalannya adalah gearbox juga mengurangi kecepatan motor . Sebagian besar motor servo beroperasi pada kecepatan antara 2000 dan 6000rpm, yang memungkinkannya beroperasi pada kecepatan yang berguna bahkan saat digunakan dengan gearbox rasio reduksi tinggi.

Roda gigi taji atau heliks biasanya digunakan dalam rangkaian roda gigi konvensional. Roda gigi pacu memiliki keuntungan dalam menghasilkan gaya aksial minimal, yang mengurangi masalah gerakan bantalan roda gigi.

Roda gigi heliks banyak digunakan dalam sistem robot karena memberikan rasio kontak yang lebih tinggi dibandingkan dengan roda gigi taji untuk rasio perubahan kecepatan yang sama, hukumannya adalah beban roda gigi aksial.

Faktor pembatas dalam transmisi roda gigi adalah kekakuan gigi roda gigi, yang dapat dimaksimalkan dengan memilih roda gigi berdiameter terbesar yang praktis untuk aplikasi, bersama-sama dengan meminimalkan reaksi balik atau gerakan yang hilang di antara masing-masing roda gigi.

Timbal dan Ballscrews

Dalam sekrup timah, ada kontak langsung antara sekrup dan mur, yang menyebabkan gesekan yang relatif tinggi dan karenanya drive tidak efisien. Untuk aplikasi presisi, sekrup bola digunakan karena gesekannya yang rendah dan karenanya respons dinamis yang baik.

Sekrup bola pada prinsipnya identik dengan sekrup timah, tetapi daya ditransmisikan ke mur melalui bantalan bola linier, di dalam ulir mur.

Penggerak Sabuk

Penggunaan sabuk bergigi atau penggerak rantai merupakan metode transmisi daya yang efektif antara motor dan beban, dengan tetap mempertahankan sinkronisasi

Dalam aplikasi penggerak linier, prosedur yang sama yang telah diterapkan pada timah dan sekrup bola dapat diterapkan pada penggerak sabuk.

Referensi yang sangat bagus tentang ukuran motor dapat ditemukan di web di:
http://www.electricmotors.com/sizing.html