Servo motorlar ve tahrikler çok çeşitli endüstriyel uygulamalarda yaygın olsa da, zorlu veya tehlikeli ortamlarda çalışırken nelere dikkat edilmelidir? Çoğu durumda motorun kendisi zorlu ortamlarda çalışırken, tahrik elektroniği tehlikelerden korunur. Bu blog, motor zorlu ortamlarda çalışırken ihtiyaç duyulan servo motor performans zorluklarını ve tasarım hususlarını ele almaktadır.
Ortam türleri:
Sıcaklık Zorlukları – Tipik servo motor, 40°C ortam sıcaklığına dayanan endüstriyel bir ortam için derecelendirilmiştir. Çalışma sıcaklıkları genellikle -10°C'lik düşük ve 50°C'lik yüksek sıcaklık ortamı arasında değişecektir. Bir fırının bitişiğinde yapılan uygulamalarda veya kuyu içi bir ortamda yapılan işlemlerde, sıcaklık farklılıkları çok daha yüksek olabilir. Soğutmada, soğuk hava deposunda, kriyojenik sistemlerde veya güney kutbunda -40°C ve daha düşük sıcaklıklar olabilir.
Vakum – Standart motorlar, sınırlı bir atmosfer basıncı içinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Belirli üretim uygulamaları veya kritik montajlar, atmosferik basıncın neden olduğu etkileri sınırlamak için belirli bir işlem için bir vakum içinde çalışmayı gerektirebilir. Yüksek irtifa ve uzay ile ilgili uygulamalar da artan vakuma bağlı koşullar içinde çalışır.
Temiz Oda – Genellikle endüstriyel vakum uygulamalarıyla birlikte görülen temiz odalar, gaz giderme nedeniyle çevreye yayılan kontaminasyonlarla ilgili katı sınırlandırmalara sahiptir.
Su – Elektrik motorları ve su bir arada olmak istemezler. Standart motorlar, tasarımların çoğu IP54'e göre olmak üzere, bir IP derecelendirmesini esas alarak toz ve nem sızdırmazlık seviyeleri için derecelendirilmiştir. Islak ortamlar, IP65 ve daha yüksek derecelendirmeler gerektirir. Gıda işleme endüstrisinde, su püskürtme ve korozyona karşı korumanın gerekli olduğu çeşitli koşullar yaygın şekilde bulunur. Yüksek basınçlı yıkamalar veya daldırma devirleri de gerekli olabilir. Daldırma tipi uygulamalar, yalnızca su girişine karşı korumaya ihtiyaç duymaz, aynı zamanda daha yüksek basınç gereksinimleri için de dikkate alınmasına ihtiyaç duyar.
Hijyenik – Gıda işleme gereksinimlerinin alt kümesi olan hijyenik ortamlar yalnızca yüksek basınç ve yüksek sıcaklıkta yıkamalar gerektirmez, aynı zamanda motor yüzeylerinde patojen büyümesinin önlenmesine de ihtiyaç duyar. Alüminyum veya çelik muhafazalar kullanılarak tasarlanan motorlar, çoğu endüstriyel ortamda iyi çalışır ancak oksidasyon ve patojenleri destekleyebilecek yüzey düzensizlikleri nedeniyle hijyenik koşullarda kullanım için kabul edilemez.
Patlayıcı – Tahıl ambarlarında, un değirmenlerinde, tekstil fabrikalarında veya yanıcı gaz, toz, buhar veya lif içeren diğer tesislerde yapılan uygulamalar, özellikle bu özel tehlikelere uygun motor tasarımları gerektirir.
Radyasyon – Bir nükleer reaktörün yakınında veya yüksek seviyede radyasyonun bulunduğu belirli dış mekan ortamlarında yapılan motor uygulamaları, zamanla bozulmayı en aza indirmek için motor malzemelerinin seçiminde bir zorluk teşkil eder.
Yüksek Titreşim ve Şok – Standart servo motorlar, tipik endüstriyel ortamlardan daha fazla titreşimi idare edecek şekilde tasarlanmıştır, ancak yüksek tekrarlayan titreşim seviyeleri veya ani darbe titreşimleri için ek hususlar gereklidir.
Çevreye Bağlı Özel Hususlar
Yukarıda vurgulanan her ortam, motor tasarımcısının uyum sağlaması gereken tipik endüstriyel ortamdan sapmaları temsil eder. Bu ortam koşullarının kombinasyonlarının (zorlu soğuk ortam ve zorlu sıcam ortam) hafifletilmesi daha da zordur.
Sıcaklık Zorlukları – Tüm motorlar, motor bobinlerindeki sıcaklık artışına karşı belirli bir ortam sıcaklığını esas alarak derecelendirilir. Sıcaklık artışı, daha sonra belirli bir Sınıf derecelendirmesi (F, H vs.) olacak şekilde, bobinleri motor yalıtım sistemini esas alan maksimum kabul edilebilir sıcaklık derecelendirmesine kadar ısıtır. Sıcak bir ortam koşulunda motor, motor bobinlerinin aşırı ısınmasını önlemek için kayıpları dağıtmaya ilişkin özel becerisiyle tork üretiminde sınırlıdır. Nominal ve ortam sıcaklığındaki farkı esas alan motorun değerini azaltmak, bu ortam için yapılan bir uyarlamadır. Bir diğer husus, yüksek sıcaklık artışına izin vererek daha yüksek derecelendirilmiş bir Sınıf yalıtımına sahip yalıtım sistemi geliştirmektir. Artan sıcaklıkla başa çıkmanın diğer yöntemleri, havayı motorun üzerinden veya içinden hareket ettirerek veya özelleştirilmiş bir motor muhafazasından sıvı enjekte eden sıvı soğutmayla motoru soğutmaktır. Soğuk ortamlar motoru, yatak gresinin ne kadar iyi performans gösterdiği veya motor malzemesinin ne kadar kırılgan hale gelebileceği (kurşun tel gibi) gibi diğer yollarla etkiler. Motor malzemelesinin dikkatli seçimi ve yatak yağlaması, soğuk ortam koşullarıyla ilgili sorunları giderebilir.
Vakum – Bir vakumda, motor ısısını dağıtmak için sınırlı konveksiyon yetenekleri vardır; bu nedenle, yüksek sıcaklık sorunlarında olduğu gibi, motorun ya gücünün düşürülmesi gerekir ya da ısının motordan uzağa iletimini artırmak için bir yol kullanılmalıdır. Motor malzemesi ve yatak seçimi de, motor malzemelerinin ve yatak yağlamasının gaz giderme özellikleri nedeniyle kritik olabilir.
Temiz Oda – Malzeme seçimi, temiz oda ortamında kullanılan bir motor için kritiktir. Temiz oda sınıfı seviyesine bağlı olarak, motor yapımında kullanılan malzemeler, temiz odada bulunacak olan sıcaklık ve atmosfer basıncını esas alarak gaz giderme özellikleri için dikkatlice incelenmelidir. Kurşun tel, yatak yağı ve şaft contaları gibi malzemeler, temiz oda ortamını kontamine edebilecek gaz giderme moleküler partiküllere karşı oldukça duyarlıdır.
Su – Sızdırmazlık yöntemleri, korozyona maruz kalan iç malzemelerle temas edebilecek istenmeyen su sızıntılarını önler. Yalnızca conta eklemek, suya dayanıklı, sağlam bir tasarımla sonuçlanmayabilir. Sızdırmaz olduğu düşünülen bir motorun, aslında doğal motor ısıtma ve soğutma döngüleriyle bağlantılı dahili basınçla ilgili doğal bir sorunu olabilir. Motor sıcaklığı arttıkça, ortaya çıkan dahili basınç contalara doğru itilir. Motor soğudukça, iç basınçtaki azalma, contayı içe doğru çeker. Contanın sürekli esnemesi, sonunda contanın bozulmasına neden olacaktır. Motorun sıcaklığı arttıkça nefes almasına izin verilirse, contalarda aşınma oluşturmak için dahili basınç artmaz. Daldırma tipi elektrik motor tasarımları, dahili, aşındırıcı olmayan bir sıvı ve motor artan derinliklere daldırıldığında basınç değişikliklerine uyum sağlayan bir basınç kesesi içerir.
Hijyenik – Islak ortamlara benzer şekilde, sızdırmazlık hijyenik uygulamalarda önemlidir. Buna ek olarak, çatlaklarda ve yarıklarda patojen büyümesini önlemek için, açıkta kalan tüm motor yüzeylerinde paslanmaz çelik gereklidir. Motor gövdesi yuvarlatılmış kenarlara sahip olmalı, sıvıları toplayabilecek mafsal veya bağlantı donanımı içermemelidir ve düz alanlar montaj konumuna göre eğimli olmalıdır. Sızdırmazlık malzemeleri ve kablolar, gıda endüstrisi uygulamalarında gıda sınıfı gereksinimleri esas alınarak belirlenir. Tipik sızdırmaz gereksinimi IP69K'dır (yüksek basınç, kostik kimyasallarla yüksek sıcaklık).
Patlayıcı – Patlayıcı ortam sorunları, patlamaya neden olabilecek bir ortamda belirli gaz, buhar, elyaf veya tozun azaltılmasını gerektirir. Motor, sargılar kısa devre yaptığında ve dahili bir patlama oluşturduğunda, motor gövdesi her bir motor mafsalında potansiyel alev yollarını sınırlayacak ve içine alacak şekilde tasarlanmıştır. Belirli patlamaya dayanıklılık dereceleri, Amerika Birleşik Devletleri'nde UL, Avrupa'da ATEX veya Çin'de CCC tarafından yönetilmektedir. Derecelendirme, belirli patlama tehlikesini ve şiddetini belirtir.
Radyasyon – Radyasyon ortamları, belirli bir süre içinde radyasyon seviyesini belirleyen toplam entegre doza göre ölçülür. Motor malzemesi seçimi, bu ölçüyü esas alır. Standart motor malzemeleri yüksek radyasyon seviyelerinde kısa bir süre içinde bozulacaktır. Bununla birlikte, toplam entegre doz seviyelerine toleranslı malzeme seçimine sahip radyasyonla sertleştirilmiş bir motor, uzun süre dayanacaktır.
Titreşim ve Şok – Şokun yönü ve titreşim sıklığı, potansiyel motor hasarlarını azaltmak için en iyi seçenekleri belirleyecektir. Ortak çözümde, yatak sistemi ve geri besleme cihazının seçimi bulunur. Yüksek şok ortamında, çözücü gibi sağlam bir geri besleme cihazı, kırılgan bir cam ölçekli kodlayıcıdan daha iyi bir seçimdir. Farklı yatak tipleri veya boyutları, şok ve titreşim seviyelerine bağlı olarak uygun olabilir.
Bu koşulların her biri motor tasarımcısı için zorluklar ortaya koysa da, çok sayıda motor bu tür ortamlarda başarıyla çalıştırılmıştır. Tasarımcılar, tehlikeli veya zorlu ortama uygun doğru motor malzemeleri ve mekanik yapıyı seçmeye yardımcı olmak için benzer ortamlardaki başarılı uygulamaları incelemelidirler.
