Comment réduire la consommation d'énergie dans les servomoteurs?
Les clients nous demandent souvent: "NotreservomoteurS consomment trop de puissance, ce qui fait dépasser les limites des factures d'électricité mensuelles. Outre la réduction des heures de fonctionnement, quelles autres solutions sont disponibles? "Beaucoup supposent" que "une consommation élevée d'énergie provient du moteur lui-même, nécessitant un remplacement de l'équipement", uniquement pour dépenser fortement pour de nouveaux moteurs avec peu d'amélioration de l'efficacité. D'autres assument aveuglément des paramètres à la baisse, ce qui entraîne un couple insuffisant et un positionnement inactif. La réalité, l'optimisation de la consommation électrique du servomoteur suit une logique claire.
Tout d'abord, clarifions: pourquoi la prise en charge de la consommation électrique du servomoteur est-elle critique?
En tant que "Cœur de puissance" de l'équipement d'automatisation,servomoteurS sont largement utilisés dans les machines-outils, les bras robotiques, les ceintures de convoyeurs et les systèmes similaires, représentant 60% à 80% de la consommation totale d'énergie de l'équipement.
La consommation d'énergie excessive gonfle non seulement les coûts d'électricité des entreprises (un seul servomoteur de 10 kW fonctionnant en continu pendant 24 heures peut entraîner des milliers de dollars de différences mensuelles sur les coûts d'électricité), mais déclenche également une série de problèmes secondaires:
Élévation de la température:La consommation d'énergie excessive augmente les pertes de cuivre et de fer dans le moteur, provoquant la montée des températures de 40 degrés normales à plus de 70 degrés. Les températures élevées accélèrent la dégradation de l'isolation et raccourcissent la durée de vie du moteur (chaque augmentation de 10 degrés réduit la durée de vie d'environ 20%).
Efficacité réduite:Les servomoteurs fonctionnant de manière inefficace présentent des scénarios "Overkill", tels que l'utilisation d'un moteur de 15 kW pour entraîner une charge de 5 kW.
Deuxièmement, méthodes de base pour réduire la consommation d'énergie du servomoteur: couverture complète sur quatre dimensions de la sélection à l'opération
RéductionservomoteurLa consommation d'énergie nécessite la fin - à - la gestion finale de la "sélection initiale" à "Fonctionnement quotidien".
Méthodes adaptées à différentes étapes correspond à des scénarios variables et ne peut pas être appliquée universellement:
1. Sélection précise: Évitez la «surclassement» pour contrôler la consommation d'énergie à la source
Prioriser les moteurs d'efficacité - élevés:Optez pour les servomoteurs avec IE3 (haute efficacité) ou IE4 (ultra - Haute efficacité). Leurs noyaux utilisent des feuilles d'acier en silicium à perte de silicium -, et leurs enroulements ont une résistance plus faible, entraînant des pertes de cuivre et de fer 20% à 30% inférieures à celles des moteurs IE2. Une usine électronique a remplacé 20 moteurs IE2 dans son atelier par des moteurs IE4, réduisant directement les coûts d'électricité mensuels de 12 000 yuans.
Sélectionnez le type de moteur en fonction des caractéristiques de charge:Pour les équipements nécessitant des départs / arrêts fréquents (par exemple, des machines d'emballage), choisissez "Low - InertiaservomoteurS "Avec des courants de démarrage inférieurs, réduisant la consommation d'énergie pendant le fonctionnement de 15% par rapport aux moteurs d'inertie - élevés. Pour les équipements nécessitant un fonctionnement de vitesse faible - prolongé (par exemple, des machines de broyage de précision), sélectionnez une efficacité plus élevée à faible teneur en moteurs à faibles vitesse que les servocons.
2. Optimiser les paramètres de contrôle:Permettre aux moteurs de "fournir de la puissance à la demande" et de réduire la consommation d'énergie inactive
Les états de fonctionnement du servomoteur sont déterminés par les paramètres du contrôleur. Les paramètres appropriés empêchent "sur - alimentation" et minimiser la consommation d'énergie inutile.
Activer le "mode veille / veille":Lorsque le moteur s'arrête (par exemple, le bras robotique attendant une pièce, le convoyeur intermittent s'arrête), activez le mode de sommeil via le contrôleur. Cela réduit le courant d'excitation de 50% - 80%, réduisant la consommation d'énergie de veille de centaines de watts à des dizaines de watts. Une ligne d'emballage alimentaire a réalisé des économies quotidiennes de 2 heures de secours à haute puissance;
Après avoir ajusté les temps d'accélération / décélération sur une ligne de tri logistique, la consommation de puissance de pointe pendant le démarrage du moteur a diminué de 40%.
Optimiser le gain de servo:Un gain excessif provoque des cycles de "dépassement de dépassement- et - de rétablissement, augmentant la consommation de puissance croissante; Un gain insuffisant entraîne des inexactitudes de positionnement. Grâce à "les tests de réponse à pas," ajuster le gain de position et le gain de vitesse pour atteindre "un dépassement zéro avec une réponse la plus rapide", réduisant la consommation d'énergie de la réglementation de 10% à 15%.
3. Optimiser la charge et la transmission: réduire la "résistance supplémentaire" à la charge du moteur plus faible
La consommation électrique du moteur est directement liée à la résistance à la charge. L'optimisation des structures mécaniques et la minimisation des pertes de transmission réduisent indirectement la puissance requise du moteur.
Réduire le frottement mécanique: lubrifier régulièrement les composants de transmission tels que les arbres de moteur, les accouplements, les vis à billes (reportez-vous aux méthodes de lubrification des vis de bille précédentes) et des guides linéaires pour abaisser le coefficient de frottement de 0,1 à moins de 0,005. Un fabricant de machines-outils a réalisé une réduction de 8% deservomoteurCouple de charge et consommation d'énergie correspondante par lubrification mensuelle des pièces de transmission.
Composants mobiles légers:Remplacez l'acier par des plastiques en alliage en aluminium ou en ingénierie pour les pièces mobiles comme les effecteurs d'extrémité des bras robotiques et les plateaux de courroie de convoyeur pour réduire le poids de la charge. Par exemple, la réduction de l'extrémité d'un bras robotique - de - Le poids de l'outillage du bras de 2 kg à 1 kg a diminué le couple de conduite du moteur de 15% et a abaissé la consommation électrique opérationnelle d'environ 12%.
Évitez le fonctionnement de surcharge:Monitor REAL - Current de temps via le contrôleur de moteur (la surcharge se produit lorsque le courant dépasse 1,2 fois la valeur nominale). Si des surcharges fréquentes se produisent, inspectez les obstructions mécaniques (par exemple, la déformation du rail de guidage, les dommages causés) ou envisagez de mettre à niveau la structure de transmission (par exemple, le remplacement des vis trapézoïdales par des vis à billes). Une ligne de production a déjà connu une surcharge de servomoteurs prolongée en raison du brouillage de rail, ce qui a entraîné une consommation d'énergie 40% plus élevée que la normale. La consommation d'énergie est revenue à la normale après avoir réparé le rail de guidage.
Troisièmement, des solutions d'optimisation de l'alimentation des servomoteurs pour différents scénarios: adaptation précise pour éviter les pièges
ServomoteurS dans différents équipements et conditions de fonctionnement ont des besoins d'optimisation de l'énergie très différents.
Méthodes d'optimisation:
Remplacez les moteurs IE2 obsolètes par des moteurs de servomotes synchrones permanentes à aimant permanent faible- répondant aux normes d'efficacité énergétique IE4;
Installez les unités de rétroaction énergétique pour récupérer l'énergie régénérative pendant le freinage;
Optimiser le gain de servo (via la fonction - du contrôleur dans la fonction "Contrôle automatique du gain") pour réduire le dépassement et le rebond;
Résultats de l'étude de cas: Pour le bras robotique de manipulation de la plaquette de la plaquette de semi-conducteur, l'efficacité du moteur s'est améliorée de 85% à 92% après l'optimisation -, économisant 20 kWh par jour tout en maintenant une précision de positionnement stable à ± 0,002 mm sans compromis.
Quatrièmement, des idées fausses courantes sur la réduction de la consommation d'énergie du servomoteur: évitez ces erreurs pour éviter l'optimisation contre-productive
1. Idée fausse 1: réduisant délibérément le couple moteur pour les économies d'énergie
Certains utilisateurs croient à tort que "le couple inférieur est égal à une consommation d'énergie inférieure", réglant intentionnellement les paramètres de couple moteur inférieurs à 80% des exigences réelles. Cela fait que le moteur échoue à entraîner la charge, ce qui entraîne des conditions de "décrochage" - où les courants de décrochage peuvent atteindre 5 à 10 fois le courant nominal, provoquant une augmentation de la consommation d'énergie et potentiellement brûler le moteur.
2. Idé conception fausse: Installation des unités de rétroaction énergétique sur tous
Les unités de rétroaction énergétique nécessitent des conditions spécifiques:Ce n'est que lorsque les moteurs freinent fréquemment (par exemple, supérieur ou égal à 50 fois par jour) que l'énergie récupérée justifie l'investissement. Pour les moteurs opérant à vitesse constante sur des périodes prolongées (par exemple, les ceintures de convoyeur) avec un freinage peu fréquente, le coût de l'unité (des milliers de yuan) peut prendre 1 à 2 ans pour récupérer.
3. Idée fausse 3: négliger la dissipation de la chaleur du moteur
Lors de l'optimisation de la consommation d'énergie, le blocage des ports de ventilation du moteur (par exemple, par la poussière -, les enceintes d'épreuve) provoquent des augmentations de température. Pour maintenir le fonctionnement, le moteur compense en dessinant des courants plus élevés, augmentant en fait la consommation d'énergie. Une usine installée à la poussière surservomoteurS, augmentant les températures de 50 degrés à 75 degrés et augmentant la consommation d'énergie de 15%.
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