Silniki prądu stałego - aplikacje w popularnych urządzeniach i maszynach

Klasycznym rodzajem silników prądu stałego są napędy szczotkowe, wyposażone w mechaniczny komutator. Charakteryzuje je wysoka jakość wykonania i kultura pracy. Pomimo zużywających się szczotek, które zmuszają do okresowej konserwacji tych silników, są one niedrogim i bardzo funkcjonalnym rozwiązaniem. Dodatkową zaletą jest ich proste sterowanie w porównaniu do silników bezszczotkowych oraz wyższa odporność na zakłócenia i trudne warunki środowiskowe. Firmą, która od ponad 60 lat rozwija technologię napędów prądu stałego, jest niemiecki producent Buehler Motor. Duże doświadczenie pozwala przygotowywać nie tylko standardowe i sprawdzone silniki, ale również rozwiązania do konkretnej aplikacji.

STANDARDOWE SILNIKI SZCZOTKOWE

Jednym z tradycyjnych modeli silników szczotkowych prądu stałego jest 1.13.063.402. Jest to silna jednostka napędowa o średnicy 63,5 mm długości z wałkiem 8 mm, o masie 1600 g. Przy znamionowym napięciu zasilania 24 V_DC pobierany prąd ma wartość 8,5 A. Silnik ma moment znamionowy 40 Ncm przy prędkości 3400 obr./min. Warto podkreślić, że ten standardowy silnik może być dostosowany do wymagań klienta np. poprzez modyfikację długości wału z obu stron czy też inne łożyskowanie bądź dodanie kół zębatych.

W wersji podstawowej urządzenie cechuje się IP40, jednakże można zastosować dodatkowe uszczelnienia zwiększające stopień ochrony. Ciekawą modyfikacją jest zmiana uzwojenia tego silnika, co pozwala m.in. na dostosowanie prędkości obrotowej. Gdy do tego dodamy jeszcze przekładnię planetarną np. PLE 60 o przełożeniu i=320:1, silnik można zastosować do automatycznego załączania i rozłączania w wymagającej aplikacji, jaką są przełączniki energetyczne. W standardowym wykonaniu z przekładnią planetarną tego rodzaju silnik jest często implementowany do napędzania kas rolkowych używanych np. w hipermarketach.

WERSJE ZE ZINTEGROWANĄ PRZEKŁADNIĄ

Często wybieranym rozwiązaniem są silniki szczotkowe ze zintegrowaną przekładnią planetarną, ślimakową lub zębatą, których przełożenia pozwalają na uzyskanie znamionowych momentów obrotowych ponad 60 Nm. Wśród nich wyróżniającym się modelem jest 1.61.050.443. Silnik o wadze 1150 g ma średnicę 39 mm i wałek 14 mm. Przy zasilaniu napięciem 12 V_DC pobierany prąd znamionowy ma wartość 3,6 A. Znamionowy moment obrotowy 290 Ncm osiąga przy prędkości 61 obr./min. Przekładnia zębata o przełożeniu 46,7:1 ma trzy stopnie przełożenia. Napęd ten znajduje wiele zastosowań w automatyce produkcyjnej, np. w automatyzacji linii produkcyjnych w przemyśle spożywczym. Służy tam na przykład do poruszania łopatkami mieszającymi surowiec czy nożami do porcjowania produktu.

SILNIKI DO AUTOMATÓW WENDINGOWYCH

Specjalną linią silników są niewielkie napędy przeznaczone do zastosowań w różnorodnych automatach sprzedażowych i podobnych - takich jak bankomaty, biletomaty, parkomaty czy automaty z napojami lub jedzeniem. Dziś, gdy trudno sobie wyobrazić codzienne życie bez obecności tych urządzeń, warto uświadomić sobie, co pozwala na ich sprawną i niezawodną pracę.

Bardzo popularnym napędem pracującym w automatach wendingowych jest silnik prądu stałego firmy Buehler Motor typu 1.61.065.xxx. Charakteryzuje go przede wszystkim kompaktowa budowa oraz cicha i niezawodna praca. Silnik wraz z przekładnią ma 40 mm wysokości, 29 mm szerokości i 43,3 mm długości. Maksymalny moment obrotowy mieści się w zakresie od 6,3 do 42 Ncm w zależności od przełożenia przekładni. Ze względu na specjalną budowę przekładni, która umożliwia wyprowadzenie wału napędowego z obydwu stron, a sama jest umieszczona obok silnika, całkowita wielkość napędu nie będzie się zwiększać przy wyborze innych parametrów silnika.

STEROWANIE PRACĄ SILNIKÓW

Wspomniana na początku cecha wyróżniająca silniki szczotkowe prądu stałego to łatwość sterowania. Firma WObit dla jeszcze łatwiejszej kontroli i implementacji tych napędów przygotowała sterownik SID1812E o prądzie maksymalnym 12 A dedykowany dla silników o mocy maksymalnej do 180 W. Urządzenie pozwala na regulację prędkości i kierunku obrotów silnika, przystosowane jest również do współpracy z enkoderem zamontowanym na wale silnika. Dzięki temu możliwe jest precyzyjne określenie prędkości, przyspieszenia lub pozycji silnika z dokładnością zależną od zastosowanego enkodera.

SID1812E jest zasilany napięciem 10-25 V_DC i wyposażony w cztery wejścia do obsługi zewnętrznych elementów, dwa wyjścia tranzystorowe o obciążalności 500 mA oraz w łącze USB, opcjonalnie interfejs RS-485. Sterownik współpracuje z programem SID1812E-PC umożliwiającym konfigurowanie parametrów regulacyjnych sterownika oraz tworzenie list instrukcji do wykonania. Pozwala to na wykonywanie prostych sekwencji i złożonych trajektorii ruchu a także reagowania na sygnały zewnętrzne, pochodzące np. z czujników krańcowych.

SILNIKI Z ELEKTRONICZNĄ KOMUTACJĄ

Poza silnikami komutatorowymi Buehler Motor od kilku lat systematycznie rozszerza swoją ofertę o silniki BLDC, które zdobyły już sobie wiernych klientów. Silniki z elektroniczną komutacją są coraz chętniej stosowane ze względu na brak mechanicznie zużywających się szczotek, dzięki czemu żywotność tych urządzeń jest znacznie dłuższa niż silników DC. Jednym z popularniejszych modeli jest 1.25.058.401 o średnicy 62 mm, długości 142 mm i o masie 2200 g. Silnik zasilany napięciem 24 V pobiera prąd o wartości 8,6 A. Napęd wyposażony jest w 3 czujniki Halla, które wraz z trzema uzwojeniami są wyprowadzone na zewnątrz. Znamionowa prędkość obrotowa wynosi 4200 obr./min przy momencie znamionowym 40 Ncm i mocy 360 W. Konstrukcja mechaniczna silnika bazuje na czterobiegunowym rotorze z magnesami NdFeB zamontowanym na łożyskach kulkowych w obudowie zabezpieczonej przed korozją.

Podobnie jak w przypadku napędów szczotkowych można zwiększyć funkcjonalność silników BLDC, modyfikując uzwojenie, długość wałka czy dodatkowo wyposażając go w enkoder bądź hamulec. Więcej informacji można uzyskać, wchodząc na stronę www.silniki.com oraz pod numerem 61 222 74 22.

P.P.H. WObit E. K. J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl