¿Qué determina realmente si un motor hidráulico de CC sobrevive a su aplicación?

Un remolque volcador que levanta una plataforma vacía sin quejarse y luego se detiene a mitad de camino con una carga completa, generalmente no informa una falla en la bomba. Con mucha más frecuencia, el motor de CC que accionaba esa bomba se seleccionó basándose únicamente en los kilovatios nominales, mientras que las cifras que realmente deciden el resultado (par de torsión a la presión máxima del sistema y una clasificación honesta del ciclo de trabajo) no se controlaron.

Motor hidráulico de corriente continua Las aplicaciones tienen éxito o fallan en tres cosas: un par de arranque adaptado a la demanda de presión de la bomba, una clasificación de servicio que refleja el ciclo de trabajo real y un margen térmico dentro del compartimiento que realmente ocupa el motor. Haga bien esos tres y el resto de las especificaciones encajará en su lugar. Este artículo explica qué cubre el término, cómo se dimensiona el par de motor y bomba y qué debe verificar un comprador antes de firmar una orden de compra.

Un término, dos máquinas diferentes

En las conversaciones de compra, un motor hidráulico de CC casi siempre significa una máquina eléctrica de CC construida para hacer girar una bomba hidráulica: el núcleo de energía de un paquete de energía móvil que también lleva un pequeño depósito, una bomba de engranajes y un bloque de válvulas. Un motor hidráulico es un dispositivo completamente diferente: una unidad de engranaje, gerotor, paleta o pistón que convierte el fluido presurizado nuevamente en rotación en el punto de trabajo. Los dos suelen compartir la misma máquina, con el motor de CC presurizando el fluido aguas arriba y el motor hidráulico realizando el trabajo mecánico en una rueda, cabrestante o barrena.

La confusión es perdonable porque los dos dominios se relacionan claramente entre sí. La presión se comporta como voltaje, el flujo como corriente y el comportamiento par-velocidad se traduce de manera tan confiable que un motor de CC conectado en serie y un motor hidráulico con presión compensada comparten características de par-velocidad casi idénticas. Por lo tanto, los ingenieros que provienen del sector de la energía hidráulica a menudo pueden leer correctamente la curva de un motor de CC de inmediato. Para los fundamentos subyacentes (tipos de excitación, comportamiento de velocidad, construcción), el guía de principios y tipos de funcionamiento de motores de CC es un próximo paso sólido.

Dimensionamiento del motor para la bomba: par, velocidad y servicio

Muchas unidades de energía móviles acoplan la bomba directamente al eje estriado extendido del motor: sin correa, sin caja de cambios y sin relación detrás de la cual esconderse. El motor ve el par de presión total de la bomba a cualquier velocidad que admita el voltaje de la batería, generalmente de 2500 a 3400 rpm en sistemas de 12 V y 24 V.

La aritmética del tamaño encaja en una sola línea: el par del eje de la bomba en newton-metro es aproximadamente la presión multiplicada por el desplazamiento, dividido por 2π y nuevamente por la eficiencia mecánica. Por lo tanto, una bomba de engranajes de 2,1 cc/rev que funciona a 210 bar con una eficiencia del 85% necesita aproximadamente 8 Nm, y a 3.000 rpm, aproximadamente 2,5 kW de potencia mecánica, suficiente para extraer 230 A o más de un bus de 12 V una vez que se suman las pérdidas del cableado y del contactor. Se siguen dos consecuencias:

• El calibre del cable, la clasificación del solenoide y el estado de la batería pertenecen a las especificaciones del motor. Medio voltio perdido en el arnés reduce el par de arranque precisamente en el momento más importante.
• El ciclo de trabajo es una clasificación principal, no una nota a pie de página. Los motores de volquete y plataforma elevadora ejecutan un servicio de corta duración S2 (un levantamiento de 45 a 90 segundos seguido de un enfriamiento prolongado) o un servicio intermitente S3 con una tasa de repetición definida. El sobredimensionamiento a S1 "por seguridad" agrega costo y peso sin agregar valor; subdimensionar la clasificación de servicio cocina los devanados en meses.

La elección de la excitación completa el cuadro. Los marcos de imán permanente en la clase de diámetro de 78-79 mm ofrecen una salida compacta y eficiente a presiones moderadas, mientras que los marcos de la serie de campo bobinado de 114-127 mm producen el par de arranque muy alto que exigen los paquetes de alta presión. La segmentación de una gama de productos por diámetro de bastidor y excitación, como lo hacen los fabricantes experimentados de motores de CC, existe precisamente para que los compradores puedan moverse entre estas dos formas de curva sin cambiar de proveedor.

Los puntos de especificación que deciden el rendimiento

Cuando las cotizaciones llegan una al lado de la otra, la brecha entre un motor aceptable y uno marginal se encuentra en un puñado de líneas de pedido. La siguiente tabla reúne los puntos de control que deciden si un motor hidráulico de CC sobrevive a su aplicación; cada uno debe verificarse con el ciclo de trabajo medido en lugar del ciclo del catálogo.

Un elemento que rara vez se imprime en las hojas de datos merece atención explícita: la construcción de conexiones. Con corrientes superiores a 200 A, una unión soldada que serviría indefinidamente a un electrodoméstico puede ablandarse y fallar en el compartimento caliente de una fuente de alimentación; Las conexiones de armadura soldadas son la respuesta aceptada en estas corrientes, y confirmarlas cuesta una pregunta durante una auditoría de proveedor.

Con o sin escobillas: adaptación de la conmutación al ciclo

Por qué los diseños cepillados siguen dominando las baterías móviles

Para una fuente de alimentación que ejecuta una docena de ciclos cortos al día, una máquina con cepillo sigue siendo la opción racional por defecto. Los motores de CC con escobillas bobinados en serie ofrecen su par más alto en estado de calado, toleran voltajes elevados de la batería, no necesitan controlador en un compartimento húmedo y sucio y cuestan una fracción de un sistema sin escobillas equivalente. La vida útil de las escobillas (la objeción habitual) deja de importar en estos niveles de trabajo, porque un motor que funciona en minutos por día mide la vida útil de las escobillas en años. Los marcos cepillados con imanes permanentes intercambian algo de par de arranque por compacidad y eficiencia, lo que se adapta a paquetes de presión media en plataformas elevadoras y volquetes pequeños.

Motores de CC con escobillas para paquetes de energía hidráulica Los bastidores con cepillos de imán permanente y bobinado en serie ofrecen un fuerte par de parada sin un controlador, un valor predeterminado racional para paquetes que ejecutan ciclos diarios cortos en plataformas elevadoras y volquetes pequeños. Ver producto →

Donde la tecnología sin escobillas gana su premio

Los diseños sin escobillas cambian la economía una vez que el servicio se vuelve largo, frecuente o completamente sellado. Sin engranajes de cepillo que se desgasten y con una eficiencia unos puntos mayor, un motor BLDC rechaza menos calor hacia el gabinete, una ventaja real dentro de gabinetes hidráulicos cerrados y entornos de lavado. La conmutación electrónica también proporciona un control preciso de la velocidad, que los actuadores electrohidráulicos y las funciones de posicionamiento ponen en funcionamiento. La compensación es un controlador que se convierte en el componente crítico para la confiabilidad, por lo que en entornos móviles rudos, la máquina de cepillado con frecuencia todavía gana en riesgo total instalado.

Motores CC sin escobillas para servicio sellado Sin escobillas que se desgasten, mayor eficiencia y control electrónico de velocidad preciso, los motores BLDC se adaptan a trabajos prolongados, frecuentes o completamente cerrados donde el control y el control del calor son importantes. Ver producto →

Dónde se ganan el sustento estos motores

La misma lógica de comparación se repite en una breve lista de familias de equipos, cada una de las cuales se encuentra en un lado conocido de la división entre dispositivos móviles y estacionarios.

Los paquetes móviles se alimentan de las baterías de los vehículos: volquetes y volquetes que levantan cargas nominales en menos de dos minutos, plataformas elevadoras y niveladores de muelles que deben escapar del frío en una mañana de invierno, y motores de bombeo de camiones contrapesados ​​y de almacén que realizan cientos de ciclos cortos por turno. Ese último grupo se ubica donde la hidráulica se encuentra con la propulsión eléctrica de alto ciclo, y los proyectos que involucran equipos de logística inteligente tienden a examinar de cerca las clasificaciones de derechos.

Los paquetes estacionarios alimentados desde la red se rigen por reglas diferentes: servicio más prolongado, mejor refrigeración y, por lo general, una máquina trifásica en lugar de CC. Un motor de paquete de energía hidráulica diseñado para ciclos industriales continuos a menudo comparte dimensiones de montaje y eje con su primo móvil, lo que permite a los fabricantes de equipos estandarizar colectores para ambas fuentes de energía. Agregue actuadores electrohidráulicos, unidades de dirección y elevadores de taller a la lista, y el patrón es claro: dondequiera que una bomba necesite una ráfaga de torque desde un espacio confinado, aparece este emparejamiento.

Motor de paquete de energía hidráulica CBBD Un motor estacionario con hasta un 83 % de eficiencia, opciones de 2 o 4 polos y una brida de 113 x 113 mm, que ofrece flexibilidad de montaje y resistencia a sobretensiones para accionamientos de bombas hidráulicas. Ver producto →

Qué verificar antes de comprometerse con un proveedor

Los motores hidráulicos de CC son indulgentes con las muestras e implacables con los lotes, por lo que los compradores disciplinados verifican cuatro cosas antes de comprometerse:

1. Datos del dinamómetro en el punto de trabajo real: par a presión nominal y a temperatura de trabajo, ni un solo valor nominal citado a temperatura ambiente.
2. Construcción de conmutación y conexión: grado de las escobillas, presión del resorte y si las uniones de alta corriente están soldadas en lugar de soldadas.
3. Opciones de protección térmica: interruptores térmicos de bobinado o fusibles que protegen un ciclo de trabajo mal aplicado para que no destruya el motor.
4. Soporte a nivel de componentes: armaduras, portaescobillas y marcos de campo disponibles como piezas de repuesto, porque en las flotas de servicio la armadura es el elemento de desgaste predecible y su disponibilidad decide el plazo de reparación.

Un proveedor que diseña y enrolla sus propias armaduras, en lugar de simplemente ensamblar motores, también puede responder las preguntas detrás de las preguntas: por qué se eligió un relleno de ranura en particular, qué tolerancia de acabado del conmutador se mantiene y cómo las unidades de muestra se remontan a las herramientas de producción. Esas respuestas dicen más sobre la coherencia entre lotes que cualquier línea de una hoja de datos.

Haga coincidir el motor con la demanda de presión de la bomba, tome en serio el ciclo de trabajo y elija la conmutación por duración del ciclo y entorno: eso cubre la disciplina principal en tres oraciones. La analogía hidráulico-eléctrica hace que el paso inicial sea intuitivo; Solo la validación del punto de trabajo medida hace que el segundo y el tercero sean seguros. Los compradores que insisten en esa validación temprana, mientras la bomba y el motor aún se pueden combinar como un solo sistema, evitan muchas de las fallas que de otro modo surgirían en el campo.