Tecniche di progettazione per una trasmissione efficiente di potenza

La trasmissione di potenza si riferisce al trasferimento di potenza meccanica da un componente o macchina a un altro. È essenziale negli ambienti manifatturieri e produttivi, dove diverse macchine e attrezzature devono lavorare insieme per produrre beni in modo efficiente. La trasmissione di potenza nella moderna automazione industriale si ottiene quando i motori elettrici trasmettono potenza attraverso vari sistemi meccanici, inclusi ingranaggi, cinghie, catene e giunti.

In uno stabilimento di produzione, un motore può alimentare un nastro trasportatore che trasporta i materiali da una macchina all'altra. La potenza trasmessa attraverso il motore viene trasferita al nastro trasportatore attraverso un sistema di ingranaggi, che consente una trasmissione della potenza fluida ed efficiente. Questo articolo evidenzia le applicazioni tipiche per la trasmissione di potenza insieme ai tipi di motori e azionamenti comunemente utilizzati.

Le tipiche applicazioni di trasmissione di potenza includono quanto segue:

Sistemi di trasporto: ampiamente utilizzati nelle applicazioni di produzione e movimentazione dei materiali per spostare prodotti o materiali da un luogo all'altro. La trasmissione di potenza aziona i nastri trasportatori, i rulli e altri componenti del sistema di trasporto.

Robot industriali: utilizzati in una varietà di applicazioni di automazione, tra cui la movimentazione dei materiali, l'assemblaggio e la saldatura. La trasmissione di potenza trasferisce la potenza meccanica dai motori del robot ai giunti e agli effettori finali.

Macchine utensili: la trasmissione di potenza aziona i mandrini di torni, fresatrici e smerigliatrici che modellano e rifiniscono parti metalliche.

Macchine per l'imballaggio: confeziona prodotti per la distribuzione e la vendita. La trasmissione di potenza aziona i trasportatori, le riempitrici, i tappatori e altri componenti dei macchinari per l'imballaggio.

Macchine da stampa: la trasmissione di potenza aziona i rulli e altri componenti dei macchinari che stampano etichette, imballaggi, pubblicazioni e altri materiali.

Attrezzature per la movimentazione dei materiali: gru, montacarichi e ascensori spostano materiali o prodotti pesanti.

Esistono diversi tipi comuni di motori e sistemi di azionamento utilizzati nella trasmissione di potenza, a seconda dell'applicazione e dei requisiti specifici.

I motori a induzione CA sono il tipo di motore più comune nelle applicazioni di trasmissione di potenza. Sono semplici, affidabili ed efficienti, il che li rende adatti ad un'ampia gamma di applicazioni. La gamma di velocità tipica di un motore a induzione CA varia a seconda del design e dell'applicazione del motore. Tuttavia, la maggior parte dei motori a induzione CA ha un intervallo di velocità compreso tra 900 e 3.600 giri al minuto (RPM) a pieno carico.

In generale, i motori a induzione CA funzionano a una velocità costante determinata dalla frequenza dell'alimentazione e dal numero di poli del motore. Ad esempio, un'alimentazione a 60 Hz e un motore a quattro poli darebbero come risultato una velocità sincrona di 1800 giri/min. La velocità operativa effettiva del motore, tuttavia, potrebbe essere leggermente inferiore alla velocità sincrona a causa dello scorrimento, che è la differenza tra la velocità sincrona e la velocità effettiva del rotore.

La velocità di un motore a induzione CA può essere controllata variando la frequenza dell'alimentazione, in genere utilizzando un convertitore di frequenza (VFD). Ciò consente al motore di funzionare a velocità inferiori e superiori alla sua velocità sincrona, fornendo una maggiore flessibilità nel controllo della velocità e della coppia del motore.

La tipica regolazione della velocità di un motore a induzione CA dipende da diversi fattori, tra cui la progettazione del motore, le caratteristiche del carico e il metodo di controllo utilizzato. Generalmente, i motori a induzione CA possono mantenere la velocità entro una certa percentuale della velocità nominale, in genere compresa tra ±0,1% e ±10% della velocità nominale, a seconda del sistema di controllo utilizzato. Alcuni motori a induzione CA specializzati, come i motori ad alta velocità utilizzati nei compressori centrifughi o nei ventilatori, possono avere un intervallo di velocità diverso. Questi motori possono funzionare a velocità fino a 15.000 giri/min o superiori.

I motori CC vengono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono un controllo preciso della velocità o quando è richiesta una coppia elevata a basse velocità. Sono azionati utilizzando una fonte di alimentazione a corrente continua (CC), che fornisce una tensione costante ai terminali del motore. La tensione fa sì che la corrente fluisca attraverso gli avvolgimenti del motore, creando un campo magnetico che interagisce con i magneti permanenti all'interno del motore. L'interazione tra i campi magnetici fa ruotare l'armatura del motore (rotore).