Электропривод и двигатель в чем разница

Тенденция развития электроприводов для запорной арматуры

Электрический привод (электропривод) — это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии и главным источником механической энергии в промышленности.

В отрасли арматуростроения электроприводом называют устройства, предназначенные для приведения в действие трубопроводной арматуры.

Широкая автоматизация производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства и быстрое развитие трубопроводного транспорта вызвали необходимость применения трубопроводных систем с автоматическим управлением.

Первым шагом в развитии электропривода для запорной арматуры стала конструкция мотор-редуктора с пультом управления «открыто», «стоп» и «закрыто». Ее использовали для управления шиберной задвижкой.

Точность позиционирования при этом была довольно низкой.

Внедрение плоскопараллельной задвижки уменьшило возможность возникновения протечек в трубопроводе, но потребовало более точного позиционирования, что дало толчок к созданию следующего типа привода: мотор-редуктора с концевыми выключателями. Преимуществом модернизированного мотор-редуктора являлась высокая точность позиционирования и расширение объектов обслуживания одним оператором. Однако из-за несовершенства концевых выключателей вероятность возможность аварий была очень высока.

Рисунок 1 – Мотор-редуктор

В чем состоит отличие электропривода от модернизированного мотор-редуктора?

Во-первых, специализированный электродвигатель с повышенными характеристиками пускового момента и уменьшенной инерцией.

Во-вторых, высокая степень защиты внутренних частей привода от воздействий окружающей среды и термозащита от перегрева в процессе эксплуатации.

В-третьих, большое количество по вариантам корпусов, диапазонам температур, электрических схем подключений и т.п.

Появление электропривода с односторонней муфтой крутящего момента связано с разработкой клиновой задвижки. Электропривод обеспечивал требуемый крутящий момент на закрытие, но с увеличением давления среды в трубопроводе возникла возможность протечки ее через бугельный узел (винт-гайка) при открытой задвижке. Это потребовало создания электропривода с двухсторонней муфтой, способного сжимать уплотнение на заданное усилие в положении «открыто».

В дальнейшем развитие электропривода шло по пути улучшения качества конструкции. Одной из наиболее простых и надежных конструкций электропривода можно назвать односкоростной электропривод с червячной передачей.

Конструкция односкоростного электропривода требует использования электродвигателя большой мощности и кабеля большого сечения. Данный электропривод расходует большое количество энергии. Таким образом, односкоростной электропривод экономически невыгоден.

В настоящее время разработана и испытана двухскоростная схема электропривода запорной арматуры с усилием крутящего момента. Двухскоростной электропривод состоит из электродвигателя, основного планетарного механизма, червячной передачи на путевые выключатели, цилиндрического редуктора и ручного дублера.

Рисунок 2 — Двухскоростной электропривод

Преимуществами данного электропривода становятся использование более дешевых материалов и в 2-2,5 раза меньший расход энергии по сравнению с односкоростным электроприводом.

Недостаток двухскоростного электропривода – большое количество зубчатых колес, требующих высокой точности изготовления. Кроме того, при переходе с большей скорости на меньшую (и наоборот) резко изменяются токовые характеристики электродвигателя, на что существующие системы автоматики реагируют как на аварийную ситуацию, т.е. производят отключения электропривода.

Революционные изменения, произошедшие за последние десятилетия в области микроэлектроники и информационных технологий, привели к смене концепций управления во всех сферах производства. Таким образом, широкое распространение получил программно-управляемый электропривод, в котором используется шаговый электродвигатель. Эти двигатели постоянно наращивают свою мощность при снижении габаритов, и их использование не требует применения сложных кинематических цепей и может реализоваться по упрощенной схеме.

Управляющая программа может храниться в памяти привода или транслироваться с центрального пункта управления и обеспечивать любые законы перемещения запорного органа задвижек.

Возникновение электропривода с электронным блоком управления явилось новым скачком в механизации трубопроводной арматуры. Данное поколение электроприводов дает возможность не только обеспечить высокую точность позиционирования и высокую надежность его работы, но и создает возможность диагностирования привода. Электронный блок управления позволяет контролировать обрыв и перекос фаз, фиксировать время открытия и закрытия, вести учет количества циклов срабатывания и выдавать оператору сигнал об аварийной или предаварийной ситуации.

Рисунок 3 — Интеллектуальный электропривод

Таким образом, дальнейшая тенденция развития электропривода связана с совершенствованием электронного блока и созданием электропривода с блоком управления и диагностики электроприводной арматуры, что даст возможность управлять неограниченным количеством электроприводной арматуры, своевременно диагностировав ее состояние, и предотвратить аварии.

Сервопривод или шаговый двигатель: какова разница и что выбрать?

В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Устройство шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.

Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.

На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.

Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.

К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм.

Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки

Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм.

Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки

Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м.

Время разгона — 120 об/мин за секунду

Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин.

Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды

Критерии выбора

Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:

По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.

Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.

Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.

Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.

По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Мотор-редуктор

Наша модульная система мотор-редукторов ориентируется на многообразие ваших сфер применения. Выберите для своего привода идеальный вариант из мотор-редукторов стандартного исполнения, для сервопривода, с вариатором, из нержавеющей стали или взрывозащищенных.

• Что такое мотор-редуктор?
• Как работает мотор-редуктор?
• Какие типы мотор-редукторов существуют?
• Где применяются мотор-редукторы?
• Мотор-редукторы из модульной системы SEW-EURODRIVE:
• • Стандартные мотор-редукторы
  • Мотор-редукторы с серводвигателем
  • Мотор-редукторы с вариатором
  • Мотор-редукторы из нержавеющей стали
  • Взрывозащищенные мотор-редукторы

Что такое мотор-редуктор?

Мотор-редуктор – это единый компактный узел, состоящий из редуктора и двигателя. В электроприводной технике, изготавливаемой компанией SEW-EURODRIVE, двигатель всегда электрический. Идея „агрегата из двигателя и редуктора“ восходит к патенту конструктора и предпринимателя Альберта Обермозера из г. Брухзаль от 1928 года: он изобрел так называемый „двигатель с промежуточной передачей“.

С тех пор мотор-редукторы постоянно совершенствовались, были изобретены новые типы редукторов. Двигатели постоянного тока утратили свое значение, поэтому сегодня редукторы чаще всего комбинируются с двигателями переменного тока или с серводвигателями.

Как работает мотор-редуктор?

Главным компонентом мотор-редуктора является редуктор с его ступенями – парами зубчатых колес. Они передают усилие двигателя от входной стороны к выходной. Таким образом, редуктор работает как преобразователь вращающего момента и частоты вращения.

В большинстве случаев применения редуктор замедляет скорость вращения двигателя, а вращающий момент при этом становится значительно больше, чем у электродвигателя без редуктора. Поэтому от конструкции редуктора зависит, будет ли мотор-редуктор использоваться для малых, средних или тяжелых нагрузок, для коротких или долгих периодов включенного состояния.

В зависимости от того, уменьшает или увеличивает редуктор частоту вращения двигателя (т. е. частоту вращения на входе), говорят о понижающем или повышающем редукторе. Мерой этого служит передаточное отношение i между значениями частоты вращения на входе и выходе редуктора.

Еще одним важным параметром мотор-редуктора является максимальный вращающий момент на выходном валу. Он указывается в ньютон-метрах (Нм) и является мерой усилия мотор-редуктора и нагрузки, которую он может привести в движение этим усилием.

Какие типы мотор-редукторов существуют?

Тип мотор-редуктора определяется прежде всего направлением передачи усилия в редукторе. При этом различают три основных варианта конструкции: редуктор с параллельными валами, угловой редуктор и планетарный редуктор.

Где применяются мотор-редукторы?

Возможности применения мотор-редукторов чрезвычайно разнообразны. Без мотор-редукторов остановились бы целые отрасли экономики по всему миру. Так, в промышленном производстве они приводят в движение бесчисленные конвейерные линии, поднимают и опускают грузы и перемещают самые разные товары в различных системах транспортировки из пункта А в пункт Б.

Вот лишь малая доля возможных применений:

В автомобилестроении мотор-редукторы можно встретить на каждом этапе производства от штамповки кузовных деталей до окончательной сборки. А в производстве безалкогольных напитков они перемещают бутылки, упаковки и ящики, а также применяются при розливе напитков или сортировке пустой тары. Вся внутренняя логистика производственных предприятий полностью зависит от приводов, будь то складирование, сортировка или выдача товара.

Также и в аэропортах без мотор-редукторов ничего бы уже не двигалось, и пассажиры напрасно ждали бы своего багажа в зоне выдачи.

Манипуляторы и роботы, для которых очень важна высокая динамика и точность движений, были бы немыслимы без мотор-редукторов для сервопривода.

И последнее, но не менее важное: совсем не было бы некоторых аттракционов в индустрии развлечений, и мы, наверное, не знали бы, как захватывает дух на американских горках.

‘ data-close-others=»true» data-title=»Обозначение типа » data-max-width=»90%» style=»left: 5.82%; top: 29.4288%;» >1

• R = R.. series helical gear unit (two and three stages)
• 37 = gear unit size 37
• DRE = asynchronous DRE.. series AC motor (efficiency class IE2)
• 90 = motor size 90
• L = long length
• 4 = 4-pole

The gearmotor’s serial number is used, for example, to order appropriate replacement parts.

The mains frequency to which the gearmotor can be connected.

Ratio between the motor’s rated speed and the speed at the gear unit’s output shaft in rpm (revolutions per minute), depending on the nominal frequency applied (here 50 Hz).

• Motor speed 1430 revolutions per minute
• Gear unit output speed 141 revolutions per minute

Permitted voltage range in which the gearmotor can be operated:

• Lower value: Max. voltage to which one phase (winding) of the installed motor can be subjected (here 220-242 V)
• Higher value: Max. voltage the motor’s outer conductor can accommodate (here 380-420 V)
• These values are valid for the nominal frequency applied (here 50 Hz)

Rated power and operating mode:

• Rated power in kW (here 1.5 kW)
• Here operating mode S1: Continuous operation with a constant load

Permitted current range in which the gearmotor can be operated:

• Higher value (here 6.00 A): Maximum current to which one phase (winding) of the installed motor can be subjected (corresponds to maximum voltage of 230 V)
• Lower value (here 3.45 A): Maximum current the motor’s outer conductor can accommodate (corresponds to maximum voltage of 400 V)
• These values are valid for the nominal frequency applied (here 50 Hz)

Phase shift angle with sinusoidal currents and voltages (AC motors)

Indicates how energy efficient the gearmotor is. When operating at 50 Hz, this gearmotor has an efficiency of 84% and is in line with IE2.

The mains frequency to which the gearmotor can be connected (here 60 Hz).

Ratio between the motor’s rated speed and the speed at the gear unit’s output shaft in rpm (revolutions per minute), depending on the nominal frequency applied (here 60 Hz).

• Motor speed 1745 revolutions per minute
• Gear unit output speed 173 revolutions per minute

Permitted voltage range in which the gearmotor can be operated:

• Lower value: Max. voltage to which one phase (winding) of the installed motor can be subjected (here 254-277 V)
• Higher value: Max. voltage the motor’s outer conductor can accommodate (here 440-480 V)
• These values are valid for the nominal frequency applied (here 60 Hz)

Rated power and operating mode:

• Rated power in kW (here 1.5 kW)
• Here operating mode S1: Continuous operation with a constant load

Permitted current range in which the gearmotor can be operated:

• Higher value (here 4.95 A): Maximum current to which one phase (winding) of the installed motor can be subjected (corresponds to maximum voltage of 254-277 V)
• Lower value (here 2.85 A): Maximum current the motor’s outer conductor can accommodate (corresponds to maximum voltage of 440-480 V)
• These values are valid for the nominal frequency applied (here 60 Hz)

Phase shift angle with sinusoidal currents and voltages (AC motors)

Indicates how energy efficient the gearmotor is. When operating at 60 Hz, this gearmotor has an efficiency of 85.5% and is in line with IE2.

The thermal class or insulating material classification indicates the maximum temperature to which the insulation can be subjected at the rated power. In other words, the material used for the gearmotor’s insulating system can withstand temperatures up to the one indicated.

According to the nameplate shown here, the gearmotor complies with insulating material classification B and is designed for a max. temperature of up to 130°C.

The motor’s permitted overload factor in line with NEMA Section 12.51. Indicates how much above the indicated rated power the motor can be loaded without being damaged.

The factor by which e.g. the speed changes between the gear unit’s output and input sides.

i = 10.11: 1011 revolutions per minute on the gear unit would be converted into a speed of 100 revolutions per minute

«Nm 101/83» indicates the maximum output torque – 101 Nm with 50 Hz operation and 83 Nm with 60 Hz operation.

The spatial orientation in the room/system for which the gearmotor is designed. Depending on the mounting position, a different lubricant fill quantity (oil volume) and possibly an oil expansion tank may be required.

«CLP HC-460-NSF-H1 Lebmi.Öl/0,30 l» as displayed here means:

• CLP HC-460 – fully synthetic lubricant with a viscosity of 460 mm²/s (40°C)
• NSF-H1: Classification for foodstuff applications – used when contact with food cannot be ruled out if damage occurs
• Fill quantity 0.30 liters

• More information about our lubricants

This gearmotor’s weight (here 29.108 kg)

IEC60034″ has the following meaning:

«: 3-phase motor

Degree of protection IP 54 has the following meaning:

• First number (5): Complete protection against contact, protection against internal dust accumulation
• Second number (4): Protected against spraying water

Бензин, дизель, электро, водород и гибрид: какой двигатель наиболее эффективный?

Электро

Интересно, что принцип работы электродвигателя был открыт еще в 1830-х годах, за несколько десятилетий до появления двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день существуют различные типы электродвигателей, которые работают на постоянном или переменном токе. В качестве топлива используется электричество, которое обеспечивает бортовая аккумуляторная батарея. Сегодня в основном применяются литий-ионные аккумуляторы благодаря хорошим характеристикам и длительному сроку службы. Несмотря на то, что многие модели электромобилей обладают пока еще низким запасом хода, а для зарядки потребуется в общей сложности несколько часов, электродвигатели обладают явными преимуществами. Во-первых, они не загрязняют окружающую среду, так как выбросы равны нулю. Во-вторых, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, электромотор имеет меньше деталей, которые подлежат износу, а это означает, что Вас ожидает меньше расходов на ремонт и обслуживание. В дополнение к этому, электромотор предлагает отличную динамику, так как максимальный крутящий момент уже доступен на низких оборотах двигателя.

Водород

С точки зрения эксплуатационных характеристик, близкими по духу чистым электромобилям являются электромобили на водородных двигателях. Данный тип привода использует топливный элемент для производства электроэнергии из газообразного водорода и кислорода. При этом из выхлопной трубы выделяется только вода. Помимо экологического аспекта, водородный двигатель имеет практические преимущества по сравнению с электромотором. Автомобили на водороде быстро заправляются и не нуждаются в длительной зарядке, а также обладают более широким запасом хода при меньшем весе по сравнению с электромобилями, оснащенными тяжелыми аккумуляторными батареями.

Гибрид

Менее эффективными, чем электродвигатели, но более экономичными по сравнению с двигателями внутреннего сгорания являются гибриды. В автомобилях с гибридным приводом применяются как двигатели внутреннего сгорания, так и электромоторы, что позволяет использовать преимущества обеих систем. В таких моделях аккумулятор для электродвигателя обычно заряжается во время движения от двигателя внутреннего сгорания или от восстановления энергии торможения. Более низкий расход топлива обеспечивается в основном при движении в городе, так как в большинстве случаев система автоматически переключается на электропривод при низких скоростях, таких как остановка и движение в пробках. Во время путешествий на дальние расстояния гибридные приводы практически не экономят топливо. При этом гибриды стоят на порядок выше, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Если сравнивать линейку классических двигателей внутреннего сгорания, то Вашим фаворитом легко может стать газ. Во-первых, двигатель, работающий на природном газе, более экологически чистый, чем бензиновый или дизельный мотор. Сжигание природного газа, который в принципе состоит из метана, является относительно чистым, а это означает, что при этом не образуется сажа и значительно снижается количество других загрязняющих веществ. Во-вторых, двигатель, работающий на газе, до 10% более эффективный, чем бензиновый. Помимо этого, цена на газ существенно ниже по сравнению со стоимостью бензина или дизельного топлива. Но при всех плюсах Вы должны учитывать, что за авто на газе Вам придется заплатить дополнительные тысячи евро, и к тому же газ предлагается не на каждой АЗС.

Дизель

Выбирая дизельный двигатель, клиенты сознательно платят более высокую стоимость за автомобиль с целью сэкономить в будущем на затратах на топливо, так как главный плюс дизеля – это более низкий расход топлива. В дизельных моторах воздух всасывается в камеру цилиндра, где он смешивается с дизельным топливом путем прямого впрыска. Дизельно-воздушная смесь воспламеняется самостоятельно, поэтому дизельный двигатель не нуждается в свечах зажигания. При этом давление сжатия составляет от 30 до 50 бар, а температура на 700-900 градусов Цельсия выше, чем у бензинового двигателя. Учитывая данные значения, дизель должен иметь более устойчивую конструкцию и соответственно больше весить. Тем не менее, дизель имеет более высокую плотность энергии и КПД дизеля составляет около 33%, в результате чего снижается расход топлива.

Бензин

Бензиновый двигатель обладает наименьшим КПД среди двигателей – 25%. Это означает, что 75% энергии, получаемой при сжигании бензина, преобразуется в тепло, и только 25% в движение. Но сегодня многие бензиновые двигатели оснащаются системой непосредственного впрыска, а также турбонаддувом. Данные технологии позволяют увеличить производительность мотора, а также снизить вредные выбросы. Не смотря на более низкую эффективность, бензиновый двигатель обладает другими полезными характеристиками. По сравнению с дизелем, у бензина более низкие выбросы оксида азота. Помимо этого, бензиновый двигатель дает широкий диапазон оборотов, что идеально подходит для спортивного вождения. Именно по этой причине мотоциклы ездят исключительно на бензине. В дополнение, автомобили с бензиновым двигателем являются самыми доступными по стоимости на рынке.