By
Elke kabelfabriek, draadtreklijn en opneemstation kampt met dezelfde kernproblemen: hoge energiekosten, constant onderhoud aan de tandwielkast, irritante geluidsniveaus, hete motoren op kruipsnelheid en de eindeloze strijd om vloeroppervlak. Dit zijn klassieke motorproblemen in de kabelindustrie. Als u dagelijks in die wereld werkt, is dit geen nieuws. Wat er veranderd is, is dat u nu toegang heeft tot synchrone motoren met permanente magneet (PMSM's) die zijn gebouwd om de last rechtstreeks op werksnelheid aan te drijven, met een zeer hoog koppel, zelfs bij enkele toerentallen, in plaats van een snelle inductiemotor via een tandwielkast te dwingen.
Wanneer uw kaapstander of trommel langzaam draait, maar nog steeds een zware last trekt, kan het aandrijfsysteem energie verbruiken als een kachel. Een typische opstelling in oudere kabelmachines is een standaard inductiemotor die snel draait, gevolgd door een tandwielkast om de snelheid te verlagen. De tandwielkast stoot een deel van dat vermogen af als warmte door wrijving en olieverschuiving. De inductiemotor zelf verspilt ook energie door rotorslip.
Een normale asynchrone motor wil op een hoger toerental draaien. Om een lage trekkracht te krijgen, moet je terugschakelen. Elke mechanische trap in die stapel zorgt voor verlies en warmte. Je ziet het resultaat op je kWh-rekening.
Een laagtoerige motor met hoog koppel voor kabeltoepassingen is anders. Een synchrone permanente magneetmotor gebruikt een rotor met permanente magneten, waardoor er geen slip is en er veel minder warmte verloren gaat in de rotor.
Omdat de unit is ontworpen als directe aandrijving, draait hij al op productiesnelheid. De tandwielkast kan in veel gevallen worden verwijderd. Dat snijdt het pad af waar normaal gesproken energie zou weglekken en zorgt ervoor dat u het rendement rond de 90 procent kunt houden met een vermogensfactor van bijna 1.0, zelfs bij nominale belasting.
Simpel gezegd: er is minder elektriciteit nodig om dezelfde hoeveelheid product te verplaatsen.
Energieverspilling is slechts het eerste probleem. Het tweede is stilstand. Als u nog steeds de motor plus reductor gebruikt, weet u dit al. U stopt niet alleen voor geplande olieverversingen en afdichtingscontroles, maar ook voor trillingsgerelateerde problemen, tandwielslijtage, lagerslijtage, lekkages en uitlijnafwijkingen. Dat is een hoop handwerk voor iets dat eigenlijk "gewoon de trommel moet laten draaien".
Tandwielreductoren hebben het zwaar. Hoge ingaande snelheid, constante koppelbelasting, hitte. Na verloop van tijd ontstaat er speling, neemt het geluid toe en raakt de olie vervuild. Uiteindelijk plan je weekendstops voor revisies en beschouw je dat als normaal.
A directe aandrijving PMSM Bij kabelmachines wordt de trommel of de opnemer direct aangedreven, waardoor de reductor niet meer nodig is. Minder roterende verbindingen en minder lagers betekenen minder lekpunten. Met minder trillingen en minder mechanische belasting draait het systeem doorgaans langer tussen onderhoudsbeurten, en veel gebruikers noemen het aan de aandrijfzijde vrijwel onderhoudsvrij.
Dat scheelt overuren, maar ook verloren productietijden.
Traditionele metaaltrekapparatuur in de kabelindustrie bestaat vaak uit ingewikkelde opstellingen met meerdere componenten, zoals hogesnelheidsmotoren, tandwielkasten, koppelingen en reductoren. Dit leidt tot ingewikkelde installaties, hogere uitvalpercentages en uitdagingen bij de integratie in bestaande machines.
De meeste oudere systemen zijn afhankelijk van een reeks mechanische elementen om de benodigde snelheid en het benodigde koppel te bereiken. Dat resulteert in een ingewikkeld ontwerp dat het aantal potentiële fouten vergroot, meer expertise vereist voor de installatie en upgrades en reparaties ingewikkelder maakt.
Een direct aangedreven permanentmagneet-synchrone motor, zoals de laagtoerige PMSM met hoog koppel voor draadtrekmachines, elimineert de noodzaak van tandwielkasten en extra transmissiecomponenten. Dit vereenvoudigt de algehele structuur, verbetert de transmissie-efficiëntie, voorkomt inherente verliezen tijdens draadtrekprocessen en bespaart ruimte bij de motorinstallatie, terwijl de algehele motorefficiëntie wordt verbeterd. Door het ontwerp en proces van de vermogensstructuur te stroomlijnen, wordt de complexiteit verminderd, waardoor het systeem eenvoudiger te installeren, integreren en bedienen is in kabeltoepassingen zoals draadtreklijnen.
Trekken en spoelen vereist vaak een zeer langzame, zeer constante trekkracht. Dat is precies waar klassieke inductie-plus-tandwielkastaandrijvingen heet en schokkerig kunnen worden. Je ziet de behuizingstemperatuur stijgen. Je ziet de spanning een beetje stijgen in plaats van vlak te blijven. Je krijgt vlekken.
Inductiemotoren met een zeer laag effectief uitgangstoerental zijn van nature niet tevreden. Ze hebben de reductor nodig om het toerental te verlagen, en de reductor zorgt voor wrijving. De combinatie kan het koppel pulseren in plaats van het te voeden zoals een soepele hydraulische trek. Die puls uit zich als een rimpel in de productspanning.
Een synchrone permanente magneetmotor is synchroon. De rotor volgt het statorveld, waardoor je zelfs bij kruipsnelheid een zuiver koppel krijgt.
Omdat veel PMSM-ontwerpen in deze sector meerpolig zijn, kan het nominale toerental in het enkele cijferige toerentalbereik liggen en toch nog steeds het productiekoppel leveren.
Die langzame, zware trekkracht zonder trillingen is een van de redenen waarom veel bedrijven nu eerst kijken naar een laagtoerige motor met hoog koppel voor gebruik in het veld bij kabels, in plaats van te proberen nog een keer de oude reductor te reviseren.
Veel kabelwinkels hebben geen vrije vloeroppervlakte. Oudere stands staan dicht tegen de muur. Looppaden zijn al smal. Het plaatsen van een lange motor plus koppeling plus versnellingsbak plus rem kan fysiek pijnlijk zijn.
Mechanische reductie kost ruimte. Je stapelt apparaten op een rij en elk apparaat heeft ruimte nodig voor onderhoud. In de loop der jaren groeien die stapels als onkruid.
A direct-drive PMSM Zit waar de trommel het koppel nodig heeft. Geen lange versnellingsbak. Geen extra koppelingshuis. De hele aandrijflijn is korter en gemakkelijker toegankelijk.
Ter referentie: een typische PMSM met lage snelheid en hoog koppel, gebruikt in kabelmachines, is voorzien van een direct aandrijfsysteem, waarbij de motor direct aan de trommel of andere last is gekoppeld zonder tussenliggende tandwielkasten. Dit ontwerp garandeert een nauwkeurige regeling van het koppel, een hoog rendement en minimaal onderhoud. In tegenstelling tot traditionele systemen verbetert deze vereenvoudigde configuratie de prestaties en betrouwbaarheid, terwijl de benodigde ruimte en de complexiteit van de installatie worden verminderd.
Qingdao Enneng Motorco., Ltd. richt zich op synchrone motoren met permanente magneten voor veeleisende industriële toepassingen, zoals draadtrekmachines, transportbanden, PCP-systemen voor olievelden, bandenapparatuur en beluchtingssystemen. Het portfolio omvat direct-drive en tandwielloze ontwerpen met permanente magneten die een hoog koppel leveren bij een zeer laag basistoerental, vaak in de buurt van enkele cijfers per toeren, zonder dat een tandwielkast nodig is. Deze synchrone motoren met permanente magneten met een laag toerental en een hoog koppel worden al gebruikt in draadtrekmachines, transportbanden en continue proceslijnen. Dit is standaard productiehardware, geen pilotlab.
Gerapporteerde voordelen zijn onder andere een sterke trekkracht bij het starten, een stillere werking, minder trillingen en minder stilstanduren voor reductorwerkzaamheden.
Het bedrijf levert bijpassende aandrijfkasten om de PMSM te laten werken met een stabiel koppel en een vermogensfactor van bijna 1, vaak in het midden van het 90 procent efficiëntiebereik over een breed belastingsbereik.
Voor bedrijven die alleen op basis van cijfers en geen beloftes gesteld worden, is er direct contact beschikbaar voor het bepalen van de juiste afmetingen, het plannen van aanpassingen en het bekijken van de energiebesparingen.
Vraag 1: Waarom komen motorproblemen in de kabelindustrie zo vaak voor?
A: De meeste oudere lijnen gebruiken nog steeds een snelle inductiemotor plus een versnellingsbak. Tandwielaangrijping, hitte, slipverlies, olieverversing en trillingen spelen allemaal een rol, waardoor de kosten en stilstand toenemen met de leeftijd.
Vraag 2: Wat is het belangrijkste voordeel van een motor met een laag toerental en hoog koppel voor kabelwerkzaamheden?
A: Een meerpolige synchrone permanentmagneetmotor kan een hoog koppel leveren bij een toerental van minder dan 10% zonder reductor. Dit vermindert energieverlies, vereenvoudigt de lay-out en zorgt voor een gelijkmatige trekkracht op het product.
Vraag 3: Hoe kun je in de praktijk het geluid op de werkvloer verminderen en hoe kun je het motorgeluid in de productielijnen van kabelfabrieken verminderen?
A: De grootste bron van lawaai is vaak de versnellingsbak. Door deze te verwijderen en de last direct met een PMSM te laten rijden, verdwijnt het gejank van de tandwieloverbrenging en dalen de trillingen bij de machinist.
Vraag 4: Waarom verhoogt een direct drive PMSM voor kabelmachines de uptime?
A: Je verliest de reductor, en daarmee ook een van de onderdelen die het vaakst kapotgaan. Minder draaiende onderdelen betekent minder lekkages, minder lagerproblemen en minder noodstops voor onderhoud.
V5: Gaat het hier alleen om het besparen van elektriciteit?
A: Energie is een onderdeel ervan, maar de echte sleutel is stabiliteit. Hoog koppel bij lage snelheid, soepelere spanning, minder uitval en kortere aandrijflijnen. Die winst is terug te zien in de productkwaliteitsrapporten en in minder boze weekendoproepen.
