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I sistemi di trasporto a nastro sono i componenti di base nella maggior parte dei settori per il trasporto di materiali. Sono costituiti da una cinghia rotante azionata da un motore su rulli folli e pulegge. L'attrezzatura più semplice necessaria include pulegge, rulli folli, cinghia e trasmissione. Trovano applicazioni in un uso estensivo nei settori manifatturiero, minerario e logistico perché possono trasportare materiali ad alto tonnellaggio per lunghe distanze.
I trasportatori a nastro sono realizzati secondo un principio molto semplice in cui il nastro gira attorno a due o più pulegge. Il materiale e il nastro collegati vengono trascinati dalla puleggia azionata dal motore. La seconda puleggia è fissa e funge da guida per il nastro. Il nastro è pretensionato in modo che non scivoli ma viaggi senza problemi. La facilità con cui è progettato questo sistema lo ha reso popolare nel trasporto di materiale sfuso.
Sebbene ampiamente applicati, i sistemi di trasporto a nastro sono afflitti da una serie di problemi connessi ai loro sistemi di azionamento. I sistemi di azionamento tradizionali sono principalmente afflitti da scarsa efficienza e problemi di manutenzione causati da usura meccanica e abrasione. Inoltre, non forniscono una coppia automatica adeguata a basse velocità, compromettendo quindi la loro efficienza operativa. I problemi richiedono tecnologie di azionamento avanzate che non solo migliorino l'efficienza, ma riducano anche il consumo di energia.
La tecnologia di azionamento del nastro trasportatore ha fatto molta strada nel corso dei secoli. Dai motori a induzione dell'era passata agli attuali azionamenti a frequenza variabile (VFD), con ogni progresso per una maggiore efficienza e controllo. Gli ultimi anni hanno assistito a una rivoluzione tecnologica con i motori sincroni a magneti permanenti a bassa velocità e coppia elevata (PMSM) che sono entrati in scena con una coppia di uscita più elevata ed efficienza energetica.
La tecnologia PMSM a bassa velocità e coppia elevata è una recente innovazione nella tecnologia dei motori elettrici. I motori sono realizzati appositamente per fornire coppia elevata a bassa velocità e pertanto sono utilizzati al meglio in applicazioni come i nastri trasportatori in cui è richiesta stabilità della coppia.
La progettazione di PMSM è stabilito dal design del rotore e dalla selezione del tipo di magnete permanente. Questi sono ciò che li rende dotati di elevata densità di coppia ed efficienza operativa.
Il rotore PMSM è progettato con magneti permanenti interni che offrono un collegamento del flusso magnetico aumentato, quindi un'elevata coppia in uscita al volume. Il design mantiene la coppia di cogging al minimo e garantisce un funzionamento regolare anche a bassa velocità.
La selezione ottimale del materiale del magnete permanente è di fondamentale importanza per le specifiche delle prestazioni. I magneti in terre rare della serie Neodimio-Ferro-Boro (NdFeB) vengono utilizzati perché sono in grado di offrire elevata forza magnetica e resistenza al calore, il che è molto importante per mantenere le prestazioni in condizioni di carico variabili.
Il funzionamento a bassa velocità presenta alcuni vantaggi in termini di coppia erogata ed efficienza, entrambi essenziali nelle applicazioni dei trasportatori.
La curva coppia-velocità PMSM a bassa velocità e coppia elevata è quasi piatta nel suo intervallo operativo con una coppia costante indipendentemente dalla variazione di velocità. Ciò è vantaggioso nel contesto in cui può funzionare stabilmente all'avvio e in condizioni di carico senza la necessità di ingranaggi secondari.
I PMSM sono efficienti in termini di energia grazie alle basse perdite elettriche e alla progettazione massimizzata del circuito magnetico. Hanno un'elevata efficienza in un'ampia gamma operativa, rendendoli quindi efficienti dal punto di vista energetico per un funzionamento a lungo termine nei sistemi di trasporto in cui la priorità è la conservazione dell'energia.
L'integrazione di PMSM nei sistemi di trasporto a nastro considera un'attenta pianificazione nella progettazione del sistema, del sistema di trasmissione di potenza e della strategia di controllo.
Le architetture con trasmissione a ingranaggi e diretta svolgono un ruolo significativo nel controllo delle prestazioni e della manutenzione del sistema.
Le trasmissioni dirette riducono al minimo gli ingranaggi intermedi collegando direttamente l'albero del rullo trasportatore al motore. Sono meno complesse dal punto di vista meccanico e necessitano di manutenzione, ma richiedono un attento controllo del motore. Le trasmissioni a ingranaggi impiegano riduttori per trasformare il carattere coppia-velocità, ma introducono punti di guasto.
La trasmissione fluida della potenza dal motore ai rulli trasportatori è facilitata da meccanismi di accoppiamento ad alta coppia. L'accoppiamento stretto in applicazioni ad alta coppia come nei PMSM a bassa velocità e alta coppia è facilitato da accoppiamenti rigidi, mentre gli accoppiamenti flessibili forniscono flessibilità per adattarsi ai disallineamenti.
Le strategie di controllo ad alte prestazioni consentono di ottenere un'elevata efficienza operativa dei PMSM nelle applicazioni dei nastri trasportatori migliorando la regolazione della velocità in funzione delle condizioni di carico.
Le tecniche di controllo vettoriale senza sensori consentono un controllo preciso della velocità e della coppia del motore senza l'uso di sensori fisici. La tecnica migliora l'affidabilità, con costi e complessità di sistema inferiori, utilizzando modelli matematici per stimare la posizione del rotore.
L'applicazione di controllo della velocità adattivo al carico promette un controllo dinamico della velocità del motore in funzione della variazione in tempo reale del carico effettivo. Garantisce un risparmio energetico ottimale non sprecando potenza in eccesso durante la bassa richiesta e fornendo una coppia adeguata all'istante richiesto.
I PMSM a bassa velocità e coppia elevata sui sistemi di trasporto a nastro possiedono un aspetto di risparmio energetico molto importante rispetto ai tradizionali motori a induzione. I tradizionali motori a induzione sono a velocità costante e richiedono alcuni componenti aggiuntivi come i riduttori per fornire i livelli di coppia desiderati. La progettazione di solito comporta perdite di energia per attrito e dissipazione del calore. I PMSM, tuttavia, generano una coppia elevata a basse velocità senza riduzioni di ingranaggi e quindi eliminando le perdite di energia associate.
I PMSM consentono un maggiore risparmio energetico per diverse condizioni operative. Il risparmio energetico è anche dovuto alla capacità di fornire le migliori prestazioni senza impiegare sistemi di raffreddamento esterni. In confronto, i PMSM risparmiano energia fino al 20% rispetto all'applicazione di motori a induzione per lo stesso scopo, rendendoli un'opzione adatta per settori economici ed ecosostenibili.
La capacità di frenata rigenerativa è un vantaggio significativo dei PMSM a bassa velocità e coppia elevata. Utilizzando questa caratteristica, il motore recupera l'energia cinetica ottenuta dal sistema di trasporto in operazioni di decelerazione o discesa e la riporta in forma elettrica. L'energia recuperata può essere reimmessa nella rete elettrica o utilizzata localmente, migliorando l'efficienza energetica a livello di impianto.
La frenata rigenerativa riduce anche l'usura meccanica delle parti dei freni dei sistemi di frenata meccanica, ma favorisce costi operativi inferiori utilizzando meno spreco di energia. Tale vantaggio diventa molto importante rispetto ai casi d'uso che comportano un comportamento ricorrente di avvio-arresto o modelli di carico variabili, per cui i motori normali sprecano notevoli quantità di energia in queste situazioni.
Il funzionamento a basse velocità riduce naturalmente l'usura meccanica sui componenti del trasportatore come cinghie, pulegge e cuscinetti. L'erogazione di coppia uniforme da parte dei PMSM a bassa velocità e coppia elevata riduce al minimo le improvvise fluttuazioni di carico e le vibrazioni, prolungando la durata di questi componenti e riducendo i requisiti di manutenzione.
La rimozione dei riduttori nelle configurazioni a trasmissione diretta riduce ulteriormente le aree di potenziale guasto, portando a un miglioramento dell'affidabilità complessiva del sistema. Eliminando la meccanica coinvolta, i PMSM riducono al minimo la possibilità di guasti e i tempi di fermo associati, consentendo un funzionamento continuo anche in ambienti estremi.
Una gestione termica efficace è fondamentale per mantenere il funzionamento e la durata del motore. I PMSM a bassa velocità e coppia elevata sono progettati con sofisticate tecnologie di gestione termica che evacuano efficacemente il calore e prevengono il surriscaldamento durante condizioni operative prolungate.
In questi motori vengono utilizzati materiali isolanti affidabili e sistemi di raffreddamento ben progettati per migliorare la dissipazione del calore senza compromettere l'efficienza. In questo modo, mantengono temperature operative stabili in condizioni di carico dinamico e riducono il rischio di guasti termici e di manutenzione prematura.
ENNENG offre soluzioni su misura tramite la personalizzazione di progetti PMSM a bassa velocità e alta coppia per soddisfare le esigenze specifiche delle applicazioni. La personalizzazione avviene tramite la selezione di dimensioni, forme e metodi di controllo del motore appropriati in base ai requisiti di progetto individuali.
Lavorando a stretto contatto con i clienti nella fase di progettazione, ENNENG assicura che ogni motore sia adattato alla sua specifica applicazione. Dalle operazioni minerarie pesanti al controllo accurato nei processi di produzione, questi progetti su misura ottimizzano le prestazioni del sistema, offrendo al contempo la massima efficienza.
L'attenzione alla personalizzazione consente ai PMSM a bassa velocità e coppia elevata di ENNENG di offrire prestazioni superiori in numerose applicazioni industriali. I vantaggi della personalizzazione sono prestazioni di coppia migliorate, maggiore efficienza energetica e costi di manutenzione ridotti, il tutto su misura per esigenze operative specifiche.
Questo approccio non solo affronta problemi particolari di settori particolari, ma fornisce anche un vantaggio competitivo attraverso una maggiore produttività e un costo totale di proprietà ridotto. Applicando tecniche ingegneristiche avanzate e la conoscenza di settori specifici, ENNENG si assicura che le proprie soluzioni siano personalizzate per soddisfare gli obiettivi dei clienti verso uno sviluppo sostenibile e l'eccellenza operativa.
