Vier tips voor het kiezen van een gedimensioneerd en efficiënt aandrijfsysteem

iStock-973143870 Distrelec1

Elektromotoren zijn de miskende helden van de vierde industriële revolutie en brengen alles in beweging, van robots tot 3D-printers. Helaas zijn ze niet onbreekbaar en kunnen ze, wanneer ze uitvallen, een volledige productielijn tot stilstand brengen.

Elektromotoren zijn ook enorme energie­verbruikers en gebruiken bijna de helft van alle elektriciteit die in Europa wordt opgewekt. Het goede nieuws is dat het nu mogelijk is om de prestaties van zowel de motoren als de machines die door deze motoren worden aange­dreven, te verbeteren, dankzij nieuwe records op het gebied van energie-efficiëntie en het Industrial Internet of Things (IIoT) dat preventief onderhoud mogelijk maakt. Het draait allemaal om het kiezen van de juiste motoren en alle andere belangrijke componenten van een ­correct gedimensioneerd, efficiënt en veilig aandrijf­systeem. Andrew Guest van Distrelec legt - aan de hand van vier handige tips - uit hoe je dit kunt bereiken.

Tip 1 - Let op: het formaat is belangrijk

Het gewicht en energieverbruik verlagen zonder dat dit ten koste gaat van het vermogen, dat is waar vele technici op dit moment naar streven, of het nu is voor elektrische auto’s, ­drones of robots. En het is dan wellicht ook niet verrassend dat de vraag naar kleinere en ­lichtere maar krachtige motoren - met een hoge vermogen-gewichtsverhouding - toeneemt. Bij het kiezen van een aandrijfsysteem is het ­formaat belangrijk. Dit betekent dat alle onderdelen van de motor tot aan de variabele toerentalregelaars (VSD’s), servoaandrijvingen en actuatoren, zowel qua grootte als qua vermogen juist gedimensioneerd moeten zijn.

Compacte oplossingen die in verschillende vermogensopties verkrijgbaar zijn en een zo klein mogelijk formaat hebben, kunnen goed van pas komen. De nieuwe S1-serie met servoaandrijving van Omron bijvoorbeeld, wordt geleverd als zeer compact ontwerp: de hoogte blijft gelijk, ongeacht het vermogen. De relais uit de PMD-serie van Pilz hebben vastgestelde, kleine afmetingen - 87 mm x 22,5 mm x 122 mm (H x B x D) - voor alle bedrijfsspanningen, waardoor ruimte in de schakelkast wordt bespaard zonder dat dit ten koste gaat van het vermogen. Bij toepassingen waarbij actuatoren zijn vereist, moet ook rekening worden gehouden met het formaat. De compacte cilinders uit de nieuwe JCQ-serie van SMC zijn bijvoorbeeld tot 40% kleiner (wat betreft volume) en tot 45% lichter dan eerdere modellen in dezelfde boringsgrootte.

Tip 2 - Til efficiëntie naar een geheel nieuw niveau

Het kiezen van energiezuinige motoren is niet alleen een kwestie van voldoen aan de Ecodesign-verordeningen 640/2009 en 4/2014, waarin wordt voorgeschreven dat alle motoren met een nominaal vermogen van 0,75-375 kW ten minste efficiëntieniveau IE3 (of IE2 indien gecombineerd met een variabele toerental­regelaar) moeten hebben. Zo kan ook worden gezorgd dat het energieverbruik en de totale eigendomskosten voor eindgebruikers worden verlaagd en dat machinebouwers een uniek verkoopargument in handen hebben.

Dus hoe kan een betere efficiëntie worden ­bereikt? Het ligt voor de hand om te kijken naar de efficiëntie van een motor en/of de mogelijkheid om deze te combineren met een variabele toerentalregelaar, maar er zijn ook andere belangrijke factoren om rekening mee te houden. Bijvoorbeeld de nieuwe, volledig mechatronische oplossing van Tinamic, die een stappenmotor met aandrijfelektronica combineert en automatische, belastingsafhankelijke stroom­aanpassing biedt. Door de motor in staat te stellen de vereiste stroom aan de belasting aan te passen, kan deze functie het energieverbruik tot 75% verlagen. Dit helpt om het systeem koeler te houden, de levensduur van de motor te verlengen en de kosten te verlagen.

Componenten zoals overbelastingsrelais kunnen ook een belangrijke rol spelen bij het ­verbeteren van de energiezuinigheid. De Sirius-serie van Siemens schakelt bijvoorbeeld automatisch uit wanneer een motor stationair draait (bijvoorbeeld wanneer een pomp stationair draait) en biedt tevens compensatie van het ­reactief vermogen dankzij de vermogens­factorbewakingsfunctie.

Tip 3 - Blijf storingen altijd een stap voor

Veranderingen in de toestand van een motor, zoals trillingen, temperatuur, stroomopname en isolatieweerstand, kunnen allemaal tekenen zijn van een dreigende storing, dus het is van essentieel belang dat deze storingen in realtime in de gaten worden gehouden. Dit is ­precies wat sommige van de nieuwste conditie­bewakingsapparaten met IIoT-functie kunnen doen.

iStock-973143870 Distrelec2

De Motorbewakingsrelais uit de K6CM-serie van Omron bewaken bijvoorbeeld automatisch en continu trillingen, temperatuur, stroominlaat en isolatieweerstand van maximaal tien motoren. Door de status van een motor op een alarmbalk in drie kleuren weer te geven - groen (normaal), oranje (waarschuwing) en rood ­(kritiek) - detecteren en rapporteren ze afwijkingen direct, zodat u storingen eenvoudiger kunt voorkomen.

Een andere belangrijke component waar ­rekening mee moet worden gehouden bij het bewaken van de component van een motor, zijn de controllers. Door aansluiting op ­bewakingsapparaten zoals bewakingsrelais of -sensoren, bieden controllers zoals de Modicon M221 van Schneider via ethernet, draadloze toegang en webservers overal direct toegang tot de kritieke gegevens van een motor.

Een ­onderhoudstechnicus kan waarschuwingen rechtstreeks op zijn smartphone of tablet ­ontvangen en preventief onderhoud uitvoeren - bijvoorbeeld door parameters op afstand te wijzigen - en zo mogelijke storingen voor­komen. Startpakketten voor controllers, zoals die van Siemens, met voedingsmodules en alle software die nodig is voor een eenvoudige ­installatie, zijn een goede manier om te beginnen. U kunt kiezen uit een groot aantal opties, van de meest eenvoudige tot de meest ­geavanceerde.

Tip 4 – Denk aan bescherming

Bewakingsapparaten kunnen de meeste storingen helpen voorkomen en de levensduur van een motor verlengen. Bescherming tegen ­gevaren zoals plotselinge overbelasting is ­echter ook essentieel voor de beveiliging van motoren, de machines die deze motoren aandrijven en de mensen die deze machines bedienen. Hier zijn veiligheidsrelais voor bedoeld. Het gebruiks- en installatiegemak en de veelzijdigheid in combinatie met de mogelijkheid om het apparaat in de IIoT-infrastructuur te integreren, zijn enkele van de belangrijkste functies waar u op moet letten.
De PMD-serie relais van Pilz beschikt bijvoorbeeld over een push-in-technologie en biedt een eenvoudige installatie zonder gereedschap. De relais zijn ook eenvoudig te gebruiken ­omdat parameters snel aan de voorkant van het ­apparaat kunnen worden ingesteld. U hebt ­alleen een schroevendraaier nodig.

De Sirius-serie overbelastingsrelais van Siemens zijn ATEX-gecertificeerd, wat betekent dat ze in diverse toepassingen kunnen worden ­gebruikt, waaronder explosieveilige motoren. Dankzij een IO-Link kunnen ze eenvoudig ­worden aangesloten op een hoger besturingsniveau en daardoor in een automatiserings­omgeving worden geïntegreerd. Deze functie kan de beschikbaarheid van het systeem ­helpen vergroten en de systeemdocumentatie helpen vereenvoudigen dankzij geïntegreerde diagnostische functies en leesbare parametertoewijzing.