如何更好地提高步進電機的節(jié)能使用
環(huán)境保護雖然可以喚醒個人和公眾的廣泛關注，但對于商業(yè)決定未免顯得蒼白無力。公司購買和安裝電機需要一個更好的商業(yè)理由，努力節(jié)省電能以使項目更加具有成本效益。安裝更節(jié)能的電機以減少能耗能夠很好地滿足這種訴求。美國新的電機效率標準已經從2010年12月19日開始執(zhí)行，使用節(jié)能電機已成為一種規(guī)定。
當談及節(jié)能電機時，你必須明白這個詞實際上就是指帶有轉子和勵磁繞組的傳統(tǒng)結構電機。
高能效是一個相對的概念，因為我們必須考慮高能效設備對整個系統(tǒng)能效的影響因素，例如循環(huán)時間或者產量。例如，如果不使用低效率的驅動裝置，例如齒輪箱，一臺80%能效的直驅扭矩電機比95%能效的伺服電機更加節(jié)能——也更能提高產量。
使用更好的電機更換低能效的電機很容易，但是卻未必能獲得更高的能效。95%能效的電機與具有90%到95%能效的斜齒-螺旋傘減速機搭配使用可以獲得很高的能效，但是與僅僅具有50%到60%的二級減速齒輪系統(tǒng)搭配使用效果就不理想了。
不同的電機具有不同的特性，必須與特定應用匹配，才能使高能效電機物盡其用。例如，較為昂貴的超高能效交流感應電機如果長期工作于半載或者空載狀態(tài)下并不會節(jié)省能源。
舉例：一個使用一臺新型超高效節(jié)能步進電機替換一臺離心泵上的老式電機的例子。葉輪尺寸可能是根據老式電機速度設計的，而更高能效的新型電機在同樣的負載下很可能會具有更高轉速，導致更高的能耗。整個系統(tǒng)也許會具有更高能效，但是所提供的額外轉速毫無用處。
建議：對提高效率確實關心的設計人員們不會想當然地更換一臺電機，而是會從整套設備的設計全局考量。如果與設計低劣的機械系統(tǒng)相連，即使一臺完美能效的電機也不能帶來很大的能源節(jié)省。在電機和負載之間的任何機械傳動設備都不可避免地具有較低能效。最高精度的行星齒輪減速機構，在全新時也只具有最高90%到95%的效率。蝸桿蝸輪減速箱的能效則更低，只有50%到60%。
提高設備效率的終極解決方案是不使用任何機械傳動機構，而使用直驅永磁伺服電機。
山社電機工程師在此列舉了一些設計方法，可以使電機具有高能效：
繞組電阻——隨著繞組電阻的增加，電機效率會降低。為了使電機效率最大化，電機的設計人員通過最大化定子槽填充量(定子槽中的銅繞線)和最小化終端繞線半徑(電機槽外銅繞線數量)以實現(xiàn)電機效率的最大化。
疊片材料——磁芯損耗的大小與材料特性和定子疊片所使用鐵的質量直接相關。而且，更薄的疊片比較厚的疊片具有更低的定子磁芯損耗。
疊片齒形幾何學——疊片齒形幾何學會影響電機內部的磁通密度。能夠提供更高磁通密度的齒形幾何學可以降低雜散損耗，并因此提高能效。
更高效率的關鍵就是減少損耗。線圈使用更多的銅可以減少定子損耗，更高等級的鐵芯硅鋼可以減少鐵芯上的損耗。更少的損耗意味著制冷所需的電能就更低，這也降低了損耗。損耗主要發(fā)生在定子和轉子上的傳導損耗以及鐵芯本身的損耗，這些損耗也被稱為磁芯損耗或者滯后損耗”
大多數工廠自動化和工業(yè)應用的目的是高效率地使用能源，帶來最高的產出。因此在投資購買步進電機之類的獨立設備產品之前，分析、建模、優(yōu)化整個系統(tǒng)是十分有必要的。
當談及節(jié)能電機時，你必須明白這個詞實際上就是指帶有轉子和勵磁繞組的傳統(tǒng)結構電機。
高能效是一個相對的概念，因為我們必須考慮高能效設備對整個系統(tǒng)能效的影響因素，例如循環(huán)時間或者產量。例如，如果不使用低效率的驅動裝置，例如齒輪箱，一臺80%能效的直驅扭矩電機比95%能效的伺服電機更加節(jié)能——也更能提高產量。
使用更好的電機更換低能效的電機很容易，但是卻未必能獲得更高的能效。95%能效的電機與具有90%到95%能效的斜齒-螺旋傘減速機搭配使用可以獲得很高的能效，但是與僅僅具有50%到60%的二級減速齒輪系統(tǒng)搭配使用效果就不理想了。
不同的電機具有不同的特性，必須與特定應用匹配，才能使高能效電機物盡其用。例如，較為昂貴的超高能效交流感應電機如果長期工作于半載或者空載狀態(tài)下并不會節(jié)省能源。
舉例：一個使用一臺新型超高效節(jié)能步進電機替換一臺離心泵上的老式電機的例子。葉輪尺寸可能是根據老式電機速度設計的，而更高能效的新型電機在同樣的負載下很可能會具有更高轉速，導致更高的能耗。整個系統(tǒng)也許會具有更高能效，但是所提供的額外轉速毫無用處。
建議：對提高效率確實關心的設計人員們不會想當然地更換一臺電機，而是會從整套設備的設計全局考量。如果與設計低劣的機械系統(tǒng)相連，即使一臺完美能效的電機也不能帶來很大的能源節(jié)省。在電機和負載之間的任何機械傳動設備都不可避免地具有較低能效。最高精度的行星齒輪減速機構，在全新時也只具有最高90%到95%的效率。蝸桿蝸輪減速箱的能效則更低，只有50%到60%。
提高設備效率的終極解決方案是不使用任何機械傳動機構，而使用直驅永磁伺服電機。
山社電機工程師在此列舉了一些設計方法，可以使電機具有高能效：
繞組電阻——隨著繞組電阻的增加，電機效率會降低。為了使電機效率最大化，電機的設計人員通過最大化定子槽填充量(定子槽中的銅繞線)和最小化終端繞線半徑(電機槽外銅繞線數量)以實現(xiàn)電機效率的最大化。
疊片材料——磁芯損耗的大小與材料特性和定子疊片所使用鐵的質量直接相關。而且，更薄的疊片比較厚的疊片具有更低的定子磁芯損耗。
疊片齒形幾何學——疊片齒形幾何學會影響電機內部的磁通密度。能夠提供更高磁通密度的齒形幾何學可以降低雜散損耗，并因此提高能效。
更高效率的關鍵就是減少損耗。線圈使用更多的銅可以減少定子損耗，更高等級的鐵芯硅鋼可以減少鐵芯上的損耗。更少的損耗意味著制冷所需的電能就更低，這也降低了損耗。損耗主要發(fā)生在定子和轉子上的傳導損耗以及鐵芯本身的損耗，這些損耗也被稱為磁芯損耗或者滯后損耗”
大多數工廠自動化和工業(yè)應用的目的是高效率地使用能源，帶來最高的產出。因此在投資購買步進電機之類的獨立設備產品之前，分析、建模、優(yōu)化整個系統(tǒng)是十分有必要的。
- 上一篇：智能步進電機驅動器運動控制內置功能介紹 2021/7/28
- 下一篇：滑臺模組為自動化機械領域帶來了便利 2021/7/28
