Что на самом деле определяет, выдержит ли гидравлический двигатель постоянного тока свое применение?

Прицеп-самосвал, который без жалоб поднимает пустую платформу, а затем глохнет на полпути при полной загрузке, обычно не сообщает о неисправности насоса. Гораздо чаще двигатель постоянного тока, приводящий в действие этот насос, выбирался только на основе номинальной мощности в киловаттах, в то время как цифры, которые фактически определяют результат — крутящий момент при пиковом давлении в системе и честный номинальный рабочий цикл — оставались без проверки.

Гидравлический двигатель постоянного тока приложения успешны или терпят неудачу по трем причинам: пусковой момент, соответствующий требуемому давлению насоса, номинальный режим работы, отражающий реальный рабочий цикл, и тепловой запас внутри отсека, который фактически занимает двигатель. Сделайте эти три правильно, и остальная часть спецификации встанет на свои места. В этой статье разбирается, что включает в себя этот термин, какой размер пары мотор-насос и что покупатель должен проверить перед подписанием заказа на поставку.

Один термин, две разные машины

В разговорах о покупке гидравлический двигатель постоянного тока почти всегда означает электрическую машину постоянного тока, предназначенную для вращения гидравлического насоса — силового ядра мобильного силового агрегата, который также несет в себе небольшой резервуар, шестеренчатый насос и блок клапанов. Гидравлический двигатель — это совершенно другое устройство: зубчатый, героторный, лопастной или поршневой блок, который преобразует жидкость под давлением обратно во вращение в точке работы. Эти два типа часто используют одну и ту же машину: двигатель постоянного тока нагнетает жидкость на входе, а гидравлический двигатель выполняет механическую работу на колесе, лебедке или шнеке.

Путаница простительна, поскольку эти два домена четко сопоставляются друг с другом. Давление ведет себя как напряжение, расход – как ток, а зависимость крутящего момента от скорости настолько надежна, что последовательно соединенный двигатель постоянного тока и гидравлический двигатель с компенсацией давления имеют почти одинаковые характеристики крутящего момента и скорости. Поэтому инженеры, работающие в области гидроэнергетики, часто могут сразу правильно прочитать кривую двигателя постоянного тока. Что касается основополагающих принципов — типов возбуждения, скоростного поведения, конструкции — руководство по принципам и типам работы двигателей постоянного тока это надежный следующий шаг.

Подбор двигателя к насосу: крутящий момент, скорость и нагрузка

Многие мобильные силовые агрегаты соединяют насос непосредственно с удлиненным шлицевым валом двигателя — без ремня, без коробки передач и передаточного числа, за которым можно было бы спрятаться. Двигатель воспринимает полный крутящий момент насоса на любой скорости, которую поддерживает напряжение батареи, обычно от 2500 до 3400 об/мин в системах 12 В и 24 В.

Арифметика определения размеров укладывается в одну строку: крутящий момент на валу насоса в ньютон-метрах равен примерно произведению давления на рабочий объем, деленному на 2π и снова на механический КПД. Таким образом, шестеренчатому насосу объемом 2,1 куб.см/об, работающему при давлении 210 бар с КПД 85 %, требуется примерно 8 Нм, а при 3000 об/мин это составляет около 2,5 кВт механической мощности — достаточно, чтобы потреблять 230 А или более от шины 12 В, когда присоединяются потери в проводке и контакторе. Отсюда следуют два последствия:

• Сечение кабеля, номинал соленоида и состояние аккумулятора указаны в спецификации двигателя. Половина вольта, потерянная в ремнях безопасности, снижает крутящий момент именно в тот момент, когда это важно.
• Рабочий цикл — это основной рейтинг, а не сноска. Двигатели самосвала и гидроборта работают в кратковременном режиме S2 (подъем от 45 до 90 секунд с последующим длительным охлаждением) или в прерывистом режиме S3 с определенной частотой повторения. Увеличение размера до S1 «в целях безопасности» увеличивает стоимость и вес, не увеличивая ценность; занижение номинального режима работы приводит к сварке обмоток в течение нескольких месяцев.

Выбор возбуждения дополняет картину. Рамы с постоянными магнитами диаметром 78–79 мм обеспечивают компактную и эффективную производительность при умеренном давлении, а рамы серии с намотанным полем диаметром 114–127 мм обеспечивают очень высокий пусковой крутящий момент, который требуется для агрегатов высокого давления. Сегментирование ассортимента продукции по диаметру корпуса и возбуждению, как это делают опытные производители двигателей постоянного тока, существует именно для того, чтобы покупатели могли перемещаться между этими двумя формами кривой, не меняя поставщиков.

Точки спецификации, определяющие производительность

Когда котировки располагаются рядом друг с другом, разрыв между приемлемым и маргинальным двигателем оказывается в нескольких позициях. В таблице ниже собраны контрольные точки, которые определяют, выдержит ли гидравлический двигатель постоянного тока свое применение — каждую из них следует проверять на соответствие измеренному рабочему циклу, а не каталожному циклу.

Особого внимания заслуживает один момент, который редко упоминается в технических описаниях: конструкция соединения. При токе выше 200 А паяное соединение, которое прослужило бы бытовому прибору неопределенное время, может размягчиться и выйти из строя в горячем отсеке силового агрегата; паяные соединения якоря являются общепринятым ответом при этих токах, и их подтверждение стоит одного вопроса во время аудита поставщика.

Щеточный или бесщеточный: соответствие коммутации циклу

Почему матовый дизайн по-прежнему доминирует в мобильных блоках питания

Для силовой установки, которая выполняет дюжину коротких циклов в день, щеточная машина остается рациональным вариантом по умолчанию. Коллекторные двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой обеспечивают максимальный крутящий момент при остановке, выдерживают скачки напряжения аккумуляторной батареи, не требуют контроллера во влажном и грязном отсеке и стоят лишь часть эквивалентной бесщеточной системы. Срок службы щеток (обычное возражение) перестает иметь значение при таких режимах работы, поскольку двигатель, работающий несколько минут в день, измеряет срок службы щеток годами. Щеточные рамы с постоянными магнитами обменивают некоторый пусковой крутящий момент на компактность и эффективность, что подходит для агрегатов среднего давления на гидробортах и ​​небольших самосвалах.

Коллекторные двигатели постоянного тока для гидравлических агрегатов Щеточные рамы с последовательной обмоткой и постоянными магнитами обеспечивают высокий крутящий момент без контроллера, что является рациональным вариантом по умолчанию для аккумуляторов, работающих с короткими ежедневными циклами на гидробортах и небольших самосвалах. Посмотреть продукт →

Где бесщеточные системы заслужили свое признание

Бесщеточные конструкции меняют экономику, когда работа становится длительной, частой или полностью герметичной. Благодаря отсутствию подверженного износу щеточного механизма и эффективности на несколько пунктов выше, двигатель BLDC отводит меньше тепла в корпус, что является реальным преимуществом внутри закрытых гидравлических шкафов и промывочных сред. Электронная коммутация также обеспечивает точный контроль скорости, который приводят в действие электрогидравлические приводы и функции позиционирования. Компромисс заключается в том, что контроллер становится критически важным компонентом, поэтому в простых мобильных средах щеточная машина часто по-прежнему выигрывает по общему установленному риску.

Бесщеточные двигатели постоянного тока для герметичного режима работы Благодаря отсутствию изнашиваемых щеток, более высокой эффективности и точному электронному контролю скорости двигатели BLDC подходят для длительной, частой или полностью закрытой работы, где важны отвод тепла и контроль. Посмотреть продукт →

Где эти моторы зарабатывают себе на жизнь

Та же логика сопоставления повторяется в коротком списке семейств оборудования, каждое из которых находится на известной стороне разделения между мобильным и стационарным оборудованием.

Мобильные аккумуляторы питаются от автомобильных аккумуляторов: самосвальные и самосвальные кузова, поднимающие номинальные грузы менее чем за две минуты, гидроборты и доклевеллеры, которые должны выдерживать холод зимним утром, а также насосные двигатели противовесных и складских грузовиков, которые совершают сотни коротких циклов в смену. Последняя группа находится там, где гидравлика встречается с электроприводом с большим циклом, а проекты, включающие в себя интеллектуальное логистическое оборудование склонны внимательно изучать рейтинги пошлин.

Стационарные блоки, питающиеся от сети, действуют по другим правилам: более длительный срок службы, лучшее охлаждение и обычно трехфазная машина вместо постоянного тока. Гидравлический силовой агрегат, предназначенный для непрерывных промышленных циклов, часто имеет те же размеры монтажа и вала, что и его мобильный аналог, что позволяет производителям оборудования стандартизировать коллекторы для обоих источников энергии. Добавьте к этому списку электрогидравлические приводы, блоки рулевого управления и подъемники для мастерских, и картина станет ясна: везде, где насосу требуется прирост крутящего момента в ограниченном пространстве, это сочетание проявляется.

Гидравлический двигатель CBBD Стационарный электродвигатель с КПД до 83 %, 2- или 4-полюсный вариант и фланцем 113 x 113 мм, обеспечивающий гибкость монтажа и устойчивость к перенапряжениям для приводов гидравлических насосов. Посмотреть продукт →

Что необходимо проверить перед заключением договора с поставщиком

Гидравлические двигатели постоянного тока не прощают ошибок в выборке и не прощают ошибок в партиях, поэтому дисциплинированные покупатели перед совершением покупки проверяют четыре вещи:

1. Данные динамометра в реальной рабочей точке: крутящий момент при номинальном давлении и при рабочей температуре, ни одного номинального значения не указано при комнатной температуре.
2. Конструкция коммутации и подключения: сорт щетки, давление пружины, а также то, паяны ли сильноточные соединения, а не паяны.
3. Варианты тепловой защиты: намоточные термовыключатели или предохранители, которые защищают двигатель от неправильного применения рабочего цикла.
4. Поддержка на уровне компонентов: якоря, щеткодержатели и полевые рамы доступны в качестве запасных частей, поскольку в сервисных парках якорь является элементом предсказуемого износа, и его доступность определяет время ремонта.

Поставщик, который проектирует и наматывает свои собственные якоря, а не только собирает двигатели, может также ответить на вопросы, стоящие за вопросами: почему было выбрано конкретное заполнение паза, какой допуск на отделку коллектора выдерживается и как образцы единиц прослеживаются до производственного инструмента. Эти ответы говорят больше о согласованности между партиями, чем любая строка таблицы данных.

Подберите двигатель в соответствии с требуемым давлением насоса, серьезно отнеситесь к рабочему циклу и выберите коммутацию в зависимости от длины цикла и окружающей среды — это описывает основную дисциплину в трех предложениях. Гидравлически-электрическая аналогия делает первый шаг интуитивно понятным; только измеряется, проверка рабочих точек делает вторую и третью безопасными. Покупатели, которые настаивают на ранней проверке, пока насос и двигатель все еще могут быть объединены в одну систему, избегают многих сбоев, которые в противном случае возникают в полевых условиях.