Perkenalan
Otomatisasi adalah bidang dengan fokus utama pada aplikasi industri, di mana motor servo memainkan peran penting-biasanya berfungsi sebagai komponen penggerak dalam sistem yang memerlukan kontrol kecepatan atau posisi yang presisi. Perancang peralatan otomatis sering kali menghadapi tantangan dalam memilih motor yang sesuai; mengingat banyaknya model dan parameter yang ditawarkan oleh pemasok, proses seleksi dapat membingungkan bagi pendatang baru. Artikel ini berbagi wawasan praktis yang diambil dari pengalaman profesional penulis untuk membantu pembaca dalam menavigasi proses ini.
Skenario Aplikasi
Motor yang digunakan dalam sistem kontrol otomatisasi mencakup motor servo, motor stepper, dan motor-frekuensi variabel (-yang digerakkan oleh inverter). Motor servo biasanya dipilih ketika komponen tertentu memerlukan tingkat presisi yang relatif tinggi terkait kecepatan atau kontrol posisi.
Sistem penggerak frekuensi-variabel (VFD) mengontrol kecepatan motor dengan mengubah frekuensi masukan. Metode ini umumnya digunakan untuk tujuan pengaturan kecepatan saja.
Perbandingan antara motor servo dan motor stepper menunjukkan perbedaan berikut:
a) Motor servo menggunakan sistem kontrol-loop tertutup, sedangkan motor stepper biasanya beroperasi dalam mode-loop terbuka.
b) Motor servo menggunakan encoder putar untuk mengukur posisi dengan presisi tinggi, sedangkan motor stepper mengandalkan sudut langkah diskrit. Dalam penawaran produk pada umumnya, keakuratan posisi motor servo bisa jauh lebih tinggi dibandingkan motor stepper.
c) Antarmuka kontrol untuk kedua jenis motor bisa serupa (misalnya, memanfaatkan sinyal pulsa dan arah).
Catu Daya
Motor servo diklasifikasikan menjadi motor servo AC atau motor servo DC, tergantung pada sumber tenaganya. Proses pemilihannya biasanya mudah: karena peralatan otomatis standar biasanya ditenagai oleh pasokan industri 380V atau pasokan listrik 220V, seseorang harus memilih motor servo yang secara langsung kompatibel dengan sumber daya yang tersedia untuk menghindari kebutuhan konversi daya. Sistem seluler-seperti platform antar-jemput di gudang otomatis-sering menggunakan daya DC onboard dan, akibatnya, biasanya menggunakan motor servo DC.
Memegang Rem
Saat merancang suatu mekanisme, penting untuk mempertimbangkan apakah-dan dalam keadaan apa (misalnya, saat listrik padam atau sistem mati)-beban mungkin berputar atau turun karena gravitasi. Jika ada potensi putaran atau pergerakan seperti itu, sebaiknya pilih motor servo yang dilengkapi dengan rem penahan.
Perhitungan Ukuran
Berdasarkan dimensi yang telah ditentukan sebelumnya, tetapkan persyaratan posisi dan kecepatan eksekusi, lalu pilih mekanisme transmisi. Pada tahap ini, Anda dapat memilih sistem servo dan gearbox yang sesuai.
Parameter utama yang perlu dipertimbangkan selama proses pengukuran meliputi:
Kekuatan dan Kecepatan
Hitung daya dan kecepatan motor yang dibutuhkan berdasarkan jenis mekanisme dan kebutuhan kecepatan beban. Biasanya, Anda juga dapat memilih rasio girboks agar sesuai dengan karakteristik kecepatan motor yang dipilih.
Dalam praktiknya, untuk gerak horizontal, koefisien gesekan dan beban aerodinamis yang bekerja pada mekanisme transmisi seringkali tidak pasti; oleh karena itu, rumus P=T * N / 9549 tidak dapat digunakan untuk menentukan torsi yang dibutuhkan dengan presisi mutlak. Pada kenyataannya, daya puncak yang dibutuhkan dari motor servo seringkali terjadi pada fase akselerasi dan deselerasi. Penggunaan rumus T=F * R=m * a * R memungkinkan estimasi yang masuk akal mengenai torsi motor dan rasio kotak roda gigi yang diperlukan, dengan *m* mewakili massa beban, *a* mewakili percepatan beban, dan *R* mewakili radius rotasi beban.
Pertimbangan tambahan meliputi:
a) Margin tenaga motor.
b) Efisiensi mekanisme transmisi.
c) Apakah peringkat torsi input dan output gearbox memenuhi persyaratan dengan faktor keamanan yang memadai.
d) Potensi kebutuhan masa depan untuk peningkatan kecepatan.
Dalam industri tradisional tertentu-seperti manufaktur derek, yang persyaratan akselerasinya tidak terlalu ketat-desainer sering kali menggunakan rumus empiris untuk tujuan pengukuran.
Catatan: Untuk beban yang melibatkan gerakan vertikal, percepatan gravitasi harus dimasukkan dalam perhitungan.
Pencocokan Inersia
Untuk mencapai kontrol-beban dengan presisi tinggi, penting untuk mempertimbangkan apakah inersia motor sudah sesuai dengan inersia sistem.
Tidak ada penjelasan pasti yang tersedia online mengenai mengapa pencocokan inersia diperlukan. Aturan praktis yang umum adalah memastikan bahwa rasio inersia sistem yang dipantulkan (pada poros motor) terhadap inersia motor itu sendiri tidak melebihi 10:1 (meskipun batas spesifik ini dapat bervariasi menurut pabrikan-misalnya, Siemens). Rasio yang lebih rendah umumnya menghasilkan stabilitas kontrol yang lebih baik namun memerlukan motor yang lebih besar, sehingga mengurangi efektivitas-biaya. Untuk metodologi penghitungan terperinci, silakan baca sumber daya teoritis-tingkat universitas mengenai mekanisme mekanis.
Persyaratan Presisi
Setelah memperhitungkan rasio reduksi kotak roda gigi dan mekanisme transmisi, verifikasi bahwa keakuratan kontrol motor memenuhi persyaratan spesifik beban. Pastikan untuk mempertimbangkan reaksi balik (izin) di dalam kotak roda gigi, serta segala kelonggaran atau kelonggaran yang ada pada komponen transmisi.
Kompatibilitas Kontrol
Berkoordinasi dengan teknisi desain kelistrikan mengenai kompatibilitas antarmuka kontrol-khususnya, apakah metode komunikasi pengontrol servo cocok dengan PLC dan jenis encoder, dan apakah data encoder perlu diekspos.