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Ogni impianto di cavi, linea di trafilatura e stazione di avvolgimento si scontra con gli stessi problemi principali: elevati costi energetici, manutenzione costante del riduttore, livelli di rumore elevati, motori surriscaldati a velocità ridotta e la lotta senza fine per lo spazio disponibile. Questi sono i classici problemi dei motori dell'industria dei cavi. Se vi trovate in questo mondo ogni giorno, niente di tutto ciò è una novità. Ciò che è cambiato è che ora avete accesso a motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) progettati per azionare il carico direttamente alla velocità di lavoro, con una coppia molto elevata anche a giri al minuto a una sola cifra, anziché forzare un motore a induzione ad alta velocità attraverso un riduttore.
Quando il verricello o il tamburo girano lentamente ma continuano a tirare un carico reale, il sistema di azionamento può consumare energia come una stufa. Una configurazione tipica nei vecchi macchinari per cavi è un motore a induzione standard che gira velocemente, seguito da un riduttore per ridurre la velocità. Il riduttore dissipa parte di quella potenza in ingresso sotto forma di calore per attrito e taglio dell'olio. Anche il motore a induzione stesso spreca energia nello slittamento del rotore.
Un normale motore asincrono vuole funzionare a regimi più elevati. Per ottenere una forza di trazione lenta, si riduce la velocità. Ogni fase meccanica di questo sistema aggiunge perdite e calore. Il risultato si vede sulla bolletta del kWh.
Un motore a bassa velocità e alta coppia per applicazioni su cavi è diverso. Un motore sincrono a magneti permanenti utilizza un rotore con magneti permanenti, quindi non c'è slittamento e si spreca molto meno calore nel rotore.
Poiché l'unità è progettata come trasmissione diretta, funziona già a velocità di produzione. In molti casi, il riduttore può essere rimosso. Questo elimina il percorso in cui normalmente l'energia si disperderebbe e consente di mantenere un'efficienza intorno al 90% con un fattore di potenza prossimo a 1.0, anche senza carico nominale.
In parole povere: meno elettricità bruciata per spostare la stessa tonnellata di prodotto.
Lo spreco di energia è solo il primo grattacapo. Il secondo sono i tempi di fermo. Se state ancora lavorando con il layout motore più riduttore, questo lo sapete già. Vi fermate non solo per i cambi d'olio programmati e i controlli delle guarnizioni, ma anche per problemi legati alle vibrazioni, all'usura degli ingranaggi, all'usura dei cuscinetti, alle perdite, agli scostamenti di allineamento. È un sacco di lavoro manuale per qualcosa che dovrebbe "solo far girare il tamburo".
I riduttori hanno una vita dura. Alta velocità in ingresso, coppia costante, calore. Col tempo, il gioco aumenta, il rumore aumenta, l'olio si sporca. Si finisce per pianificare fermi macchina nel fine settimana per la revisione e considerarlo normale.
A PMSM a trasmissione diretta Per le macchine per cavi, il sistema aziona direttamente il tamburo o l'avvolgitore, eliminando così il riduttore. Meno giunti rotanti e meno cuscinetti significano meno punti di perdita. Con meno vibrazioni e meno stress meccanico, il sistema tende a funzionare più a lungo tra una manutenzione e l'altra e molti utenti lo considerano praticamente esente da manutenzione sul lato trasmissione.
Ciò consente di risparmiare ore di straordinario, certo, ma anche di risparmiare finestre di produzione perse.
Le tradizionali attrezzature per la trafilatura dei metalli nel settore dei cavi spesso presentano configurazioni complesse con più componenti, come motori ad alta velocità, riduttori, giunti e giunti, il che comporta installazioni complesse, tassi di guasto più elevati e difficoltà di integrazione nei macchinari esistenti.
La maggior parte dei sistemi legacy si basa su una catena di elementi meccanici per raggiungere la velocità e la coppia necessarie, il che si traduce in una progettazione complessa che aumenta i punti di potenziale guasto, richiede maggiore competenza per la configurazione e complica gli aggiornamenti o le riparazioni.
Un motore sincrono a magneti permanenti a trasmissione diretta, come il PMSM a bassa velocità e coppia elevata per macchine trafilatrici, elimina la necessità di riduttori e componenti di trasmissione aggiuntivi. Ciò semplifica la struttura complessiva, migliora l'efficienza della trasmissione, risolve le perdite intrinseche durante i processi di trafilatura e consente di risparmiare spazio di installazione del motore, migliorandone al contempo l'efficienza complessiva. Semplificando la progettazione e il processo della struttura di potenza, riduce la complessità, rendendo il sistema più facile da installare, integrare e utilizzare in applicazioni di cablaggio come le linee di trafilatura.
La trafilatura e l'avvolgimento spesso richiedono una trazione molto lenta e costante. È proprio qui che i classici motori a induzione con riduttore possono surriscaldarsi e diventare nervosi. Si nota un aumento della temperatura dell'alloggiamento. Si nota un leggero balzo della tensione invece di rimanere costante. Si formano dei segni.
I motori a induzione a velocità di uscita effettiva molto bassa non sono adatti per natura. Hanno bisogno del riduttore per ridurre i giri al minuto, e il riduttore aggiunge attrito. La combinazione può generare impulsi di coppia invece di alimentarla come un fluido tiro idraulico. Quell'impulso si manifesta come un'ondulazione nella tensione del prodotto.
Un motore sincrono a magneti permanenti è sincrono. Il rotore segue il campo magnetico dello statore, quindi si ottiene una coppia costante anche a velocità ridotta.
Poiché molti modelli PMSM in questo settore sono multipolari, la velocità nominale può essere nell'intervallo di giri al minuto a una sola cifra, continuando a fornire la coppia di produzione.
Quella trazione lenta e pesante senza vibrazioni è uno dei motivi per cui molti impianti ora prendono in considerazione prima un motore a bassa velocità e alta coppia per l'impiego sui campi di cavi, invece di provare a sostituire un altro riduttore con uno nuovo.
Molti negozi di cavi non hanno spazio libero. Le vecchie postazioni sono vicine al muro. I corridoi sono già stretti. Inserire un motore lungo, più giunto, cambio e freno, può essere fisicamente doloroso.
La riduzione meccanica richiede spazio. Si impilano dispositivi in fila e ognuno di essi necessita di spazio per la manutenzione. Nel corso degli anni, queste pile crescono come erbacce.
A PMSM a trasmissione diretta Si posiziona dove il tamburo necessita di coppia. Nessuna scatola del cambio lunga. Nessun alloggiamento del giunto aggiuntivo. L'intera trasmissione diventa più corta e più facile da raggiungere.
A titolo di riferimento, un tipico PMSM a bassa velocità e alta coppia utilizzato nelle macchine per cavi è dotato di un sistema di trasmissione diretta, in cui il motore è accoppiato direttamente al tamburo o ad altro carico senza riduttori intermedi. Questa progettazione garantisce un controllo preciso della coppia in uscita, un'elevata efficienza e una manutenzione minima. A differenza dei sistemi tradizionali, questa configurazione semplificata migliora le prestazioni e l'affidabilità, riducendo al contempo l'ingombro e la complessità dell'installazione.
Qingdao Enneng Motor Co., Ltd. si concentra sui motori sincroni a magneti permanenti per applicazioni industriali impegnative, come macchine per la trafilatura, nastri trasportatori, sistemi PCP per giacimenti petroliferi, attrezzature per pneumatici e servizi di aerazione. Il portafoglio comprende modelli a magneti permanenti con trasmissione diretta e senza riduttore, che forniscono una coppia elevata a velocità di base molto basse, spesso nell'ordine delle decine di giri/min, senza bisogno di un riduttore. Questi motori sincroni a magneti permanenti a bassa velocità e coppia elevata sono già in funzione in linee di trafilatura, nastri trasportatori e linee di processo continue: si tratta di hardware di produzione standard, non di un progetto pilota in laboratorio.
Tra i vantaggi segnalati rientrano una forte trazione all'avvio, un funzionamento più silenzioso, meno vibrazioni e meno ore di fermo per interventi sul riduttore.
L'azienda fornisce armadi di azionamento abbinati per far funzionare il PMSM con coppia stabile e fattore di potenza prossimo all'unità, spesso nell'intervallo di efficienza medio del 90 percento su un'ampia banda di carico.
Per gli impianti che desiderano numeri e non promesse, è disponibile un contatto diretto per il dimensionamento, la pianificazione dell'ammodernamento e la valutazione del risparmio energetico.
D1: Perché i problemi ai motori nel settore dei cavi sono così comuni?
R: La maggior parte delle linee tradizionali utilizza ancora un motore a induzione veloce e un riduttore. Ingranaggi, calore, perdite di scorrimento, manutenzione dell'olio e vibrazioni sono tutti fattori che si sommano, quindi costi e tempi di fermo macchina aumentano con l'età.
D2: Qual è il vantaggio principale di un motore a bassa velocità e alta coppia per i lavori sui cavi?
R: Un motore sincrono a magneti permanenti multipolari può fornire una coppia elevata a giri al minuto a una sola cifra senza riduttore. Questo riduce le perdite di energia, semplifica il layout e contribuisce a una trazione costante del prodotto.
D3: Come si può ridurre il rumore in officina e come ridurre concretamente il rumore dei motori nelle linee di produzione dei cavi?
R: La principale fonte di rumore è spesso il cambio. Rimuovendolo e azionando direttamente il carico con un PMSM, si elimina il rumore di accoppiamento degli ingranaggi e si riducono le vibrazioni nella postazione operatore.
D4: Perché un PMSM a trasmissione diretta per macchinari per cavi aiuta a ridurre i tempi di attività?
R: Perdendo il riduttore, si perde uno degli elementi più soggetti a guasti del sistema. Meno parti rotanti significano meno perdite, meno problemi ai cuscinetti e meno arresti di emergenza per manutenzione.
D5: Si tratta solo di risparmiare energia elettrica?
R: L'energia è una componente importante, ma il vero punto è la stabilità. Coppia elevata a bassa velocità, tensione più fluida, meno scarti e trasmissioni più corte. Questi miglioramenti si riflettono sulle schede tecniche di qualità del prodotto e in un minor numero di chiamate arrabbiate nel fine settimana.
