در آزمایش اینکه موتورهای کوچک چه کاری میتوانند انجام دهند، اندازهگیری دقیق گشتاور واقعاً مهم است، بهویژه در مجموعههای کوچک موتورهای جاروبکی که جاروبکها اصطکاک زیادی ایجاد میکنند و عملکرد آنها را تحت تأثیر قرار میدهند. هنگامی که مهندسان این موارد را بررسی میکنند، رفتار توان چرخشی را در شرایط بارهای متغیر بررسی کرده و سپس رابطه سرعت با بارهای مختلف را رسم میکنند تا مشخص شود آیا همه چیز در شرایط متغیر پایدار باقی میماند یا خیر. این نوع بررسی پایداری برای رباتها و سیستمهای مشابه که نیاز به عملکرد قابل اعتمادی دارند، علیرغم تقاضاهای متغیر، بسیار مهم است. طبق برخی آزمایشهای اخیر در زمینه استانداردهای قابلیت اطمینان، موتورهایی که حتی در شرایط تغییر بار از نصف ظرفیت تا ظرفیت کامل، تغییرات سرعت خود را در حدود مثبت و منفی 5 درصد حفظ میکنند، تقریباً باعث کاهش 30 درصدی خرابی سیستم میشوند. برخی اعداد مهمی که باید مورد توجه قرار گیرند شامل:
در مورد موتورهای مستقیم کوچک با گشتاور بالا، نگاشت بازده اساساً به ما نشان میدهد که این موتورها چقدر در تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت واقعی موثر هستند. مهندسان با استفاده از اندازهگیریهای حرارتی یا مقایسه ورودی و خروجی، آزمونهایی انجام میدهند تا بفهمند در حین کارکرد، انرژی در کجا اتلاف میشود. عوامل اصلی اتلاف؟ تلفات مسی و تلفات هستهای هستند که وقتی این موتورهای کوچک به حداکثر ظرفیت بار خود میرسند، عملکرد را به شدت کاهش میدهند و اغلب باعث میشوند بازده بین ۱۵ تا ۲۰ درصد کاهش یابد. اما نقاط بهینهای نیز وجود دارند که در آنها بازده بالاتر از ۸۵ درصد باقی میماند که این موضوع برای وسایلی که با باتری محدود کار میکنند، مانند تجهیزات پزشکی قابل حمل مختلف، اهمیت زیادی دارد. استانداردهای صنعتی مانند IEC 60034-2-1 به همه کمک میکنند تا عملکرد موتور را به طور یکسان اندازهگیری کنند تا تولیدکنندگان بتوانند هنگام توسعه محصولات جدید برای بازارهای مختلف، مقایسه دقیقی داشته باشند.
تحلیل مدار موتور یا MCA به تکنسینها امکان میدهد تا مشکلات الکتریکی در موتورهای کوچک را بسیار پیش از ظهور هرگونه مشکل مکانیکی در سطح، شناسایی کنند. هنگامی که به مواردی مانند سطح امپدانس، زاویه فاز و نحوه عملکرد عایقبندی نگاه میکنیم، MCA میتواند انواع مشکلات را شناسایی کند. این روش اتصال کوتاه در سیمپیچها را زمانی که اختلاف در اندازه القایی بین سیمپیچها کمتر از ۵٪ باشد، تشخیص میدهد. عایقبندی که شروع به خرابی میکند، زمانی آشکار میشود که شاخص قطبیسازی به زیر ۲٫۰ برسد. و آن عیوب گمراهکننده در میلههای روتور؟ از طریق الگوهای غیرعادی در اندازهگیریهای فرکانس جریان خود را نشان میدهند. تحقیقات اخیر در سال ۲۰۲۳ نشان میدهد که شرکتهایی که از MCA استفاده میکنند، حدود ۴۰٪ نسبت به روشهایی که تنها به تحلیل لرزش متکی هستند، در هزینههای تعمیر صرفهجویی میکنند. این موضوع تفاوت بزرگی را در موتورهایی ایجاد میکند که در مکانهای دسترسی دشوار نصب شدهاند یا خرابی آنها عواقب فاجعهباری دارد، مانند برخی انواع تجهیزات پزشکی قابل کاشت.
اعتبارسنجی موتورهای کوچک با جاروبگر نیازمند میزهای آزمون سازگار است که بتوانند فاکتورهای شکلی و الزامات عملکردی متنوعی را پوشش دهند. بیش از ۸۰ درصد خطاهای میز آزمون ناشی از ناسازگاری در اندازهگیری گشتاور است (موسسه پونمون، ۲۰۲۳)، که لزوم استفاده از تثبیتکنندههای ماژولار را نشان میدهد. عناصر اصلی طراحی شامل:
ترمزهای پودر مغناطیسی امکان شبیهسازی دقیق بار را تا حداقل 0.1 نیوتنمتر فراهم میکنند و شرایط واقعی را در رباتیک و دستگاههای پزشکی بهدقت بازتولید میکنند. ارتباطات باس CAN یا EtherCAT جمعآوری هماهنگ دادههای سرعت، دما و بازده را در چرخههای کاری پویا تضمین میکند و زمان تنظیم مجدد را نسبت به سیستمهای سفت و سخت 70٪ کاهش میدهد، در حالی که تکرارپذیری اندازهگیری حفظ میشود.
آزمایش موتورهای کوچک دارای جاروبک نباید تنها به بررسی بارهای حالت پایدار محدود شود. استفاده در دنیای واقعی شامل چرخههای کاری پویا است که نحوه عملکرد این موتورها را در شرایط واقعی به کارگیری شبیهسازی میکند. به آن دفعات کوتاه فعالیت که با زمانهای طولانی بیکاری همراه است—مانند آنچه در ابزارهای جراحی مشاهده میشود—یا راهاندازی و توقف مداوم در سیستمهای رباتیک همکارانه فکر کنید. هنگامی که موتورها این الگوهای کاری متنوع را تجربه میکنند، تحت تنشهای مختلف حرارتی و مکانیکی قرار میگیرند. چه اتفاقی میافتد؟ پاسخ سرعت-گشتاور در شرایط تقاضای بار متغیر نامطمئن میشود و همین موضوع باعث میشود بسیاری از سیستمهای موتور فشرده در محل کار زودتر از موعد از کار بیفتند. بر اساس دادههای صنعتی از گزارش قابلیت اطمینان موتورهای سال گذشته، هر موتوری که فقط در شرایط ثابت آزمایش شود، حدود ۳۰٪ زودتر از انتظار در شرایط واقعی از کار میافتد.
هنگامی که موتورهای جریان مستقیم (DC) کوچک تحت شرایط گشتاور بالا کار میکنند، افزایش قابل توجهی در تجمع حرارت و تنش الکتریکی تجربه میکنند و این اثرات به صورت خطی نیز پیشرفت نمیکنند. در شرایط بار حداکثری، دمای داخل سیمپیچها میتواند در عرض چند ثانیه حدود ۴۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد که این امر به طور چشمگیری سرعت تخریب عایق را در طول زمان افزایش میدهد. انواع موتورهای دارای جاروبک نیز با مشکل دیگری مواجه هستند. وقتی تحت فشار شدید قرار میگیرند، کموتاتور شروع به قوس زدن بیشتر میکند و تداخل الکترومغناطیسی با سطح بالاتری ایجاد میکند که ممکن است بر الکترونیکهای مجاور تأثیر بگذارد. این موضوع برای کاربردهای حیاتی مانند قفلهای درب خودرو یا پهپادهای کوچک صنعتی که امروزه همهجا دیده میشوند، بسیار مهم است. رویههای استاندارد آزمون دیگر کافی نیستند. تولیدکنندگان باید محصولات خود را به مراتب فراتر از مقادیر ذکر شده در برگههای مشخصات ببرند تا اطمینان حاصل کنند که همه چیز در شرایط واقعی به درستی کار میکند.
دادههای از مجله سیستمهای الکترومکانیکی (2024) نشان میدهد موتورهایی که بیش از 5 ثانیه بالاتر از 70٪ گشتاور نامی کار میکنند، به ازای هر 100 ساعت عملکرد، 12٪ کارایی از دست میدهند.
قابلیت اطمینان موتورهای کوچک با آزمونهای دقیقی که متناسب با صنایع خاص طراحی شده است، مورد سنجش قرار میگیرد. به عنوان مثال در دستگاههای پزشکی، این موتورهای کوچک و پرقدرت بر اساس استانداردهای ISO تحت بررسیهای گسترده قرار میگیرند. پمپهای تزریق باید دقت مطلقی را حفظ کنند، در حالی که رباتهای جراحی باید بهصورت ایمن در کنار بافت انسانی عمل کنند. هنگامی که به کاربردهای رباتیک نگاه میکنیم، الزامات تغییر میکند. این موتورها با چالشهای کاملاً متفاوتی روبرو هستند و باید خروجی گشتاوری یکنواختی را حتی در شرایط تغییر جهت ناگهانی یا توقف و شروع مکرر حفظ کنند. مقایسه بین بخشهای مختلف نیز تفاوتهای جالبی را نشان میدهد. بر اساس مطالعات اخیر در سال ۲۰۲۳، پهپادهای نظامی حدود ۴۰ درصد بیشتر از رباتهای مصرفی معمولی میتوانند در برابر تنش حرارتی مقاومت کنند. این فرآیند دقیق اعتبارسنجی تضمین میکند که موتورهای مینی براشدار در تمام شرایط عملکرد بسیار عالی داشته باشند. آنها در تجهیزات پزشکی حیاتی بهطور دقیق و در سرعت مناسب کار میکنند یا اینکه ضربههای گشتاور قدرتمند لازم در کارخانههایی که اتوماسیون حاکم است را تولید میکنند.
اندازهگیری گشتاور در موتورهای کوچک به چه معناست؟
اندازهگیری گشتاور در موتورهای کوچک شامل ارزیابی توان چرخشی در شرایط تغییر بار است که برای عملکرد قابل اعتماد سیستمهایی مانند رباتها حیاتی است.
نگاشت بازده برای موتورهای کوچک/DC به چه صورت انجام میشود؟
نگاشت بازده برای موتورهای کوچک/DC شامل تحلیل نحوه تبدیل مؤثر برق به حرکت است و عواملی مانند تلفات مسی و تلفات هسته در حین کار را در نظر میگیرد.
تجزیه و تحلیل مدار موتور (MCA) چیست؟
MCA تکنیکی است که برای تشخیص مشکلات الکتریکی در موتورهای کوچک با ارزیابی عناصری مانند سطح امپدانس و وضعیت عایقبندی استفاده میشود و از بروز مشکلات مکانیکی پیش از وقوع جلوگیری میکند.
چرا به میزهای آزمایش انعطافپذیر برای موتورهای کوچک نیاز داریم؟
میزهای آزمایش انعطافپذیر برای پوشش فرمهای مختلف و نیازهای عملکردی لازم هستند و خطاهای ناشی از ناسازگاری در اندازهگیری گشتاور را کاهش میدهند.
2024 © شرکت موتور میکرو جیکسین شنتن - سیاست حریم خصوصی