NEMA 17 beperžangos nuolatinės srovės variklis: aukštos tikslumo, priežiūros nereikalaujantis sprendimas pramoninėms automatizavimo sistemoms

Nema 17 bešardinis nuolatinės srovės variklis išsiskiria išskirtine eksploatacijos trukme ir beveik visiškai nepriklausoma nuo techninės priežiūros veikla, taip sprendžiant vieną svarbiausių problemų varikliuose veikiamose sistemose. Tradiciniai šardiniai varikliai reikalauja reguliarios techninės priežiūros dėl anglies šerdžių nusidėvėjimo, todėl kyla nuolatinės eksploatacinės sąnaudos ir galima prastovų rizika. Bešardinė konstrukcija visiškai pašalina šią problemą pakeisdama mechanines šerdis elektroninėmis perjungimo sistemomis, kurios normalios eksploatacijos metu visiškai nenusidėvi. Šis esminis konstrukcinis pagerinimas keičia bendrąsias savininkystės sąnaudas, nes vartotojams nebėra būtini numatyti techninės priežiūros intervalai arba netikėtos šerdžių gedimų rizika, kuri gali sustabdyti gamybą. Nuolatinio magnetinio rotorius sąveikauja su elektroniniu būdu valdomais statoriaus apvyniojimais tik per magnetinius laukus, taip sukurdamas jokio fizinio sąlyčio tarp judančių dalių variklio korpuso viduje. Šis bekontaktinis veikimo principas užtikrina, kad pagrindiniai dėvėjimosi mechanizmai, būdingi šardiniams varikliams, tiesiog neegzistuoja Nema 17 bešardinių nuolatinės srovės variklių konstrukcijoje. Gamintojo kokybės kontrolė užtikrina, kad guolių komplektai atitinka griežtus specifikacijų reikalavimus ilgai trunkančiai tarnavimo trukmei – dažnai viršijančiai 20 000 valandų nuolatinės veiklos laikotarpį normaliomis sąlygomis. Elektroninės valdymo sistemos naudoja kietosios būsenos perjungimo komponentus be judančių dalių, dar labiau prisidedant prie bepriežiūrinės veiklos charakteristikos. Vartotojai gauna numatytas veikimo charakteristikas, kurios išlieka nuoseklios visą variklio eksploatacijos laikotarpį, pašalinant veikimo blogėjimo riziką, kuri būdinga šardinėms alternatyvoms. Sumažėjusi techninės priežiūros apkrova reiškia mažesnius personalo poreikius įrangos priežiūros komandoms ir pašalina būtinybę sandėliuoti keičiamas šerdis arba planuoti reguliarius aptarnavimo intervalus. Kritinėse aplikacijose pasiekiamos patikimumo pranašumai, nes netikėto variklio gedimo rizika žymiai sumažėja, leidžiant nuolatinę veiklą be varikliui būdingų pertraukų. Bešardinė konfigūracija taip pat pašalina šerdžių dulkių susidarymą – tai ypač svarbu valymo kameros sąlygomis ar aplinkose, kur reikia minimalizuoti dalelių užterštumą. Šis ilgaamžiškumo pranašumas ypač vertingas sunkiai pasiekiamose įrengimo vietose, kur variklio keitimas reikalautų didelių išmontavimo ar sistemos išjungimo procedūrų.

NEMA 17 bešvarinis nuolatinės srovės variklis užtikrina nepasiekiama tikslumo valdymo galimybes, kurios leidžia taikyti jį tiksliai pozicionuojamoms ir dinamiškai reaguojančioms aplikacijoms. Elektroniniai komutavimo sistemos nedelsdamos reaguoja į valdymo signalus, užtikrindamos tikslų laiko valdymą variklio pagreitinimui, lėtinimui ir pozicionavimui – tokių galimybių negali pasiūlyti mechaninės šepečių sistemos. Šepečių trinties nebuvimas pašalina šepečių varikliuose būdingą „lipčiojo judėjimo“ (stick-slip) reiškinį, užtikrindamas lygų judėjimą net labai žemomis greičio reikšmėmis. Ši lygi veiksmo charakteristika yra esminė aplikacijoms, kuriose reikalaujama nuolatinės judėjimo kokybės, pvz., tikslaus apdirbimo operacijoms ar aukštos raiškos pozicionavimo sistemoms. NEMA 17 bešvarinių nuolatinės srovės variklių agregatuose integruotos pažangios atgalinio ryšio sistemos pateikia realiuoju laiku padėties ir greičio informaciją, leisdamos uždarojo ciklo valdymą išskirtinio tikslumo lygiu. Koduoklių skaitmeninės rezoliucijos dažnai siekia tūkstančius impulsų viename apsisukime, verčiant variklio veleno padėtį tiksliais skaitmeniniais atgalinio ryšio signalais, kuriuos valdymo sistemos gali apdoroti tiksliai pozicionuoti. Elektroninis perjungimo mechanizmas leidžia kintamo laiko valdymą, optimizuojant sukimo momentą visame greičio diapazone ir užtikrinant nuolatinį našumo pobūdį tiek aukštais greičiais, tiek mikrožingsniavimo aplikacijose. Dinaminės reakcijos galimybės leidžia greitai keisti sukimosi kryptį ir pasiekti trumpus nusistovėjimo laikus – tai ypač svarbu aplikacijoms, kuriose dažnai vyksta paleidimo ir sustabdymo ciklai arba kurios reikalauja sudėtingų judėjimo profilių. Trys fazės suvyniotos į vijas konfigūracija užtikrina subalansuotas elektromagnetines jėgas, pašalinančias „koging“ efektą ir užtikrinančias lygų sukimo momento perdavimą visuose apsisukimuose. Vartotojai gauna pakartojamumo specifikacijas, kurios tinkamai suprojektuotose sistemose dažnai pasiekia submikroninį tikslumą, leisdamos tikslų gamybos procesus, kurie reikalauja nuolatinių rezultatų. Skaitmeninis valdymo sąsajos jungtis priima aukšto dažnio žingsnių signalus, leisdama pasiekti itin mažus padėties pokyčius, kurių tradicinės variklių technologijos patikimai pasiekti negali. Greičio reguliavimas lieka stabilus esant kintantiems apkrovos sąlygoms dėl elektroninės valdymo sistemos galimybės realiuoju laiku koreguoti srovės padavimą remiantis atgalinio ryšio signalais. Šis tikslus valdymas taikomas ne tik padėčiai, bet ir sukimo momentui: elektroninės sistemos gali riboti išvesties sukimo momentą, kad būtų išvengta pažeidimų delikatiems komponentams ar apdirbamiems gaminiams. Tikslaus valdymo ir dinaminės reakcijos derinys daro NEMA 17 bešvarinių nuolatinės srovės variklių sistemas idealiai tinka reikalaujančioms aplikacijoms, kur tradiciniai varikliai nepatenkina našumo reikalavimų.

NEMA 17 beperžangų nuolatinės srovės variklis pasižymi aukšta energijos naudingumo ir šiluminio valdymo charakteristikomis, kurios užtikrina reikšmingų eksploatacinių privalumų ir sąnaudų taupymą palyginti su tradicinėmis variklių technologijomis. Beperžangų konstrukcija pašalina varžos nuostolius, susijusius su šepetėlių kontaktu, kai elektrinė energija vietoj naudingos mechaninės darbos virsta šiluma. Šis esminis naudingumo pagerėjimas paprastai lemia 15–25 % geresnį energijos naudojimą palyginti su atitinkamais šepetėliniais varikliais, kas tiesiogiai susiveda į mažesnius elektros sąnaudų išlaidas naudotojams. Elektroniniai komutavimo sistemos optimizuoja srovės padavimo laiką, kad maksimaliai panaudotų magnetinį lauką, užtikrindamos, jog elektrinė įvesties energija verčiama į mechaninę išvesties energiją su minimaliais nuostoliais. Nuolatinio magnetinio rotoriaus konstrukcija nereikalauja jokios elektros energijos magnetinio lauko generavimui, skirtingai nuo apvyniotų rotorų variklių, kurie sunaudoja papildomą energiją elektromagnetinio lauko sukūrimui. Dėl šepetėlių trinties pašalinimo ir elektroniniais valdikliais valdomų optimizuotų srovės padavimo profilių šilumos gamyba lieka žymiai žemesnė. Šis sumažintas šiluminis išėjimas leidžia pasiekti didesnį galios tankį, todėl kompaktiškoje formoje galima įmontuoti galingesnius variklius be šiluminio valdymo problemų. Žemesnės eksploatacijos temperatūros pratęsia visų variklio komplekto komponentų tarnavimo laiką, įskaitant guolius, apvijas ir elektroninius komponentus. Šiluminė stabilumas užtikrina nuoseklią veikimą, nes variklis nekelia temperatūros sąlygotų parametrų pokyčių, kurie būdingi šepetėliniams varikliams. Elektroninės valdymo sistemos įtraukia šiluminės apsaugos funkcijas, kurios stebi veikimo sąlygas ir koreguoja veikimo parametrus, kad būtų išvengta perkaitimo pažeidimų. Energijos atgavimo galimybės lėtėjimo ciklu metu leidžia NEMA 17 beperžangų nuolatinės srovės variklių sistemoms grąžinti energiją į maitinimo šaltinį, dar labiau gerinant bendrą sistemos efektyvumą taikymuose, kuriuose dažnai vyksta pagreitinimo ir lėtėjimo ciklai. Gerėjantis naudingumas sumažina aušinimo sistemų reikalavimus uždarose įrenginio vietose, todėl mažėja tiek pradinių įrangos sąnaudos, tiek nuolatinės energijos sąnaudos šiluminiam valdymui. Kintamojo greičio veikimas išlaiko aukštą naudingumą visame veikimo diapazone, skirtingai nuo vieno greičio variklių, kurie veikia efektyviai tik nominaliuoju greičiu. Sumažinta šilumos gamyba taip pat naudinga kaimyninėms įrangoms ir komponentams, nes mažinamas šiluminis įtempis sistemos montavimuose. Šie šiluminiai ir naudingumo privalumai kaupiasi laikui bėgant, užtikrindami vis reikšmingesnį sąnaudų taupymą, kai kaupiamos eksploatacijos valandos, todėl NEMA 17 beperžangų nuolatinės srovės variklis tampa ekonomiškai patraukliu pasirinkimu energijos sąnaudoms kontroliuojančioms aplikacijoms.