Синхронний, асинхронний – яка різниця!

Зазвичай про те, які електродвигуни стоять на тому чи іншому обладнанні, його власники особливо не замислюються, але тільки доти, доки вони не виходять з ладу. А вже перші "хвороби" цих "скромних трудівників" викликають колапс неосяжних потоків вантажів. На склади України надходить багато іноземного підйомно-транспортного обладнання, і читачам буде цікаво дізнатися, які існують типи та виконання електродвигунів, які працюють у цих машинах та механізмах.

Електродвигуни - неодмінна складова підйомно-транспортного та автоматизованого обладнання: конвеєрів, автоматизованих складів, штабелерів, пакувальних автоматів та іншої складської техніки. Зазвичай ці агрегати підбирають для свого обладнання самі виробники, але все частіше буває так, що покупці та власники машин самі можуть вибирати електричні силові агрегати для потреб свого підприємства залежно, наприклад, від специфіки умов роботи окремих ділянок. У деяких випадках компанії комплектують електродвигунами одного типу техніку на всіх своїх складах та підприємствах, щоб за рахунок уніфікації процедур та запчастин скоротити витрати на техобслуговування. Іноді електродвигуни вибирають із міркувань невисокої вартості.

У складському та підйомно-транспортному устаткуванні найбільш широко застосовують електродвигуни п'яти типів:

електродвигуни постійного струму із збудженням від постійного магніту;
асинхронні електродвигуни змінного струму Їх застосовують в устаткуванні безперервного циклу, наприклад, у звичайних конвеєрах;
серводвигуни (сервомотори). Вони працюють у машинах, які повинні здійснювати точні рухи, переміщати та позиціонувати вантажі на строгопевні місця: у штабелерах, автоматичних складських системах;
лінійні асинхронні двигуни Використовуються в устаткуванні, для якого важлива насамперед висока швидкість роботи, наприклад, у сортувальних машинах;
мотор-ролики (або мотор-барабани), тобто провідні герметичні ролики, всередині яких укладено невеликі електродвигуни та редуктори. Використовуються для приводу конвеєрів, що працюють періодично. Раніше складське підйомно-транспортне обладнання оснащували електродвигунами постійного струму із збудженням від постійних магнітів. В даний час машини та автомати комплектують асинхронними електродвигунами змінного струму, застосування яких постійно розширюється.

У чому переваги асинхронних електродвигунів?

Асинхронні двигуни змінного струму простіше і дешевші за електродвигуни інших типів, тому в даний час їх застосовують все частіше. При виборі асинхронного двигуна слід враховувати два фактори – к.п.д. перетворення енергії та тип виконання агрегату.

К.п.д. У ряді країн законодавством встановлено мінімальну величину к.п.д. для електродвигунів приводів, проте багато виробників виготовляють електродвигуни за жорсткішими стандартами Національної асоціації виробників електрообладнання США (NEMA). Якщо, вибираючи електродвигун, ви бачите, що він відповідає стандарту NEMA Premium, це гарантує його високий к.п.д., надійність і економічність.

У електродвигунів звичайної якості к.п.д. дорівнює 75. 85%, у агрегатів найвищої якості – 85. 95%. Як вважають фахівці, агрегати із високим к.п.д. коштують набагато дорожче звичайних, але якщо електродвигун працюватиме безперервно, він окупиться швидко. Крім того, завдяки економіїенергії покращується екологічна обстановка, яку дедалі більше звертають увагу цивілізованих державах.

Тип виконання - важлива характеристика при виборі електродвигуна. Існує п'ять основних виконань асинхронних електродвигунів:

• ODP (Open drip proof) – «капельозахищений електродвигун відкритого виконання». Цей тип електродвигунів найбільше широко використовують у промисловості. Вони не обладнані вентилятором і мають прорізи в корпусі, через які всередину може проникнути бруд і волога, тому використовувати електродвигуни рекомендується тільки в закритих приміщеннях;

• TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled) – «закритого типу з вентиляторним охолодженням». Ці двигуни обладнані вентилятором, який створює потік повітря через їх корпус. Вентилятор герметизований, і сторонні частинки та рідини не можуть проникнути в електродвигун ззовні. Електродвигуни у виконанні TEFC часто застосовують у конвеєрах;

• TENV (Totally Enclosed Non-Ventilated Motor) – «закритого типу без охолодження». Ці електродвигуни також використовуються у підйомно-транспортному обладнанні складів, якщо є зовнішнє джерело, що створює повітряний потік для охолодження двигуна;

• TEBC (Totally Enclosed Blower-Cooled Motor) – «охолоджуваний обдуванням». Ці двигуни комплектують власним вентилятором, але розташованим та керованим зовні. Електродвигуни типу TEBC зазвичай застосовують в обладнанні високої потужності: у підйомних кранах, лебідках тощо або в обладнанні, що працює зі змінною швидкістю, де електродвигун іноді може працювати з частотою обертання, близькою до нуля;

• EPFC (Explosion Proof Fan Cooled Motor) – «у вибухозахищеному виконанні з вентиляторним охолодженням». Використовуються вумовах високого вмісту в повітрі горючих та вибухонебезпечних елементів, наприклад, парів бензину, інших нафтопродуктів, аміаку, вугільного пилу та ін.

Можливості застосування будь-якого асинхронного електродвигуна розширюються завдяки використанню електроприводу із частотним регулюванням (VFD). Асинхронні електродвигуни традиційної конструкції працюють із постійною частотою. Електропривод із частотним регулюванням дозволяє змінювати швидкість двигуна та всієї машини. У складському підйомно-транспортному устаткуванні електроприводи з частотним регулюванням дозволяють максимально збільшувати швидкість у «пікові» періоди роботи та знижувати в інший час, завдяки чому економиться енергія та засоби.

Серводвигуни

Ці двигуни займають свою особливу нішу - вони працюють в обладнанні, де потрібне точне регулювання положення та швидкості рухів. Ці пристрої спеціально розроблені як електродвигуни з якорем малого діаметра, але розвивають високий момент, що крутить. Чим менший якір, тим менша інерція і, отже, електродвигун швидше розганяється, і машина працює швидше.

Серводвигуни оснащують також системами управління зворотного зв'язку: сигналами тахометра, датчиків лінійних переміщень і аналого-цифрового перетворювача (АЦП). Завдяки управлінню сигналами від цих приладів збільшується точність рухів і регулювання швидкості машин. Серводвигуни застосовують в обладнанні та системах, де потрібна висока точність рухів: у роботизованому обладнанні, штабелерах та подібних складських машинах. Електродвигуни цього типу застосовують також у обладнанні та системах, де необхідна велика точність синхронізації – у машинах, що виконують встановлення (позиціонування) вантажів настелажах автоматизованих складів.

Лінійні асинхронні електродвигуни

Лінійні асинхронні електродвигуни – новинка у галузі складського підйомно-транспортного обладнання. Вони дозволяють значно збільшити швидкість рухів машин при чудовій їх повторюваності та точності. Лінійний асинхронний двигун генерує магнітне поле, яке переміщає повзун (пластину) двигуна. Зазвичай повзун прикріплюється до об'єкта, який повинен пересуватися магнітним полем: наприклад, у сортувальних машинах повзун електродвигуна з'єднаний з рухомим лотком розподільника.

У такій конструкції немає деталей, які б зношувалися. Лінійні електродвигуни асинхронні забезпечують точність рухів до 0,0335 мм на 1 м переміщення, тобто дозволяють виконувати прецизійні роботи. Наскільки унікальна така здатність пристроїв, ілюструє той факт, що товщина людського волосся складає близько 0,09 мм, тобто втричі більше! Швидкість роботи лінійних асинхронних електродвигунів дуже висока - до 5 м/с, а отже, тривалість робочих циклів у них невелика і продуктивність на найвищому рівні. Швидкість переміщення повзуна на різних відрізках протягом одного циклу можна змінювати, а можна задавати покрокове переміщення – це дуже корисна якість для деяких автоматичних машин.

Мотор-ролики

У Сполучених Штатах конвеєри із приводом від мотор-роликів уперше використовувала поштова служба. Конструкція їх проста. Усередині ведучого ролика встановлюється мініатюрний електродвигун постійного струму, що працює від напруги 24, і редуктор. У звичайних конвеєрах один мотор-ролик посідає 9 звичайних роликів.

За словами фахівців, якщо конвеєрпереміщає вантажі безперервним потоком, привід від зовнішніх електродвигунів економічніший. Конвеєри з мотор-роликами рентабельні і використовуються в основному в тих випадках, коли треба накопичувати вантажі на конвеєрі, а потім переміщувати їх далі або коли потрібно розділяти потік вантажів на групи і переміщати вантажі групами.

У мотор-роликів цілий "букет" переваг. Рівень шуму від конвеєрів, оснащених мотор-роликами значно нижче, ніж від звичайних конвеєрів. Вони дозволяють заощаджувати енергію: не тільки завдяки вищому к.п.д. мотор-роликів, але й тому, що конвеєр працює лише тоді, коли треба. Ще одна перевага – вищий рівень систем керування мотор-роликами. В даний час випускаються конвеєри з мотор-роликами, що розвивають швидкість до 90 м/хв, а якщо потік вантажів зменшився, можна знизити швидкість до 30 м/хв, зменшивши таким чином зношування деталей конвеєра та енергоспоживання. Нарешті, мотор-ролик практично не потребує техобслуговування. Оскільки він працює лише тоді, коли треба, його ресурс продовжується на роки. Коли електродвигун вийде з ладу, мотор-ролик замінюють іншим практично без зупинки конвеєра.