유압 실린더 피스톤에 적합한 씰 선택하기: 종합 가이드
왜 어떤 유압 실린더는 다른 실린더보다 오래 지속되는지 궁금한 적이 있나요? 그 비밀은 피스톤의 씰에 있습니다. 이 기사에서는 다양한 씰이 성능에 어떤 영향을 미치는지 알아보세요.
프로젝트에 딱 맞는 모터를 고르는 방법이 궁금하신가요? 핵심은 DC, 비동기식, 동기식 등 모터의 유형과 각 모터의 고유한 장점을 이해하는 데 있습니다. 이 글에서는 부하 유형, 정격 전력, 작동 환경 등 모터 선택의 원칙을 세분화하여 설명합니다. 끝으로 모든 애플리케이션에 가장 효율적이고 비용 효율적인 모터를 선택하여 최적의 성능과 수명을 보장할 수 있는 지식을 갖추게 될 것입니다. 기계에 가장 적합한 모터를 선택하는 방법을 알아보려면 계속 읽어보세요.
모터의 종류부터 역순으로 기재해야 합니다.
모터는 크게 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다: DC 모터 및 AC 모터. AC 모터는 동기 모터와 비동기 모터의 두 가지 유형으로 더 나눌 수 있습니다.
DC 모터의 장점은 전압을 변경하여 속도를 쉽게 조절할 수 있어 더 큰 토크를 제공하고 제철소의 제분기나 광산의 호이스트와 같이 잦은 속도 조절이 필요한 부하에 적합하다는 점입니다.
그러나 주파수 변환 기술의 발달로 AC 모터도 주파수를 변경하여 속도를 조절할 수 있게 되었습니다. 가변 주파수 모터의 비용은 기존 모터보다 크게 높지는 않지만 여전히 전체 장비 비용의 상당 부분을 차지하므로 DC 모터가 비용 효율적이라는 이점을 제공합니다.
DC 모터의 가장 큰 단점은 복잡한 구조로 인해 고장 가능성이 높다는 점입니다. DC 모터에는 여자 권선, 정류자 권선, 보상 권선, 전기자 권선 등의 복잡한 권선과 슬립 링, 브러시, 정류자 등의 추가 부품이 있습니다. 따라서 제조 요구 사항이 높고 유지보수 비용이 상대적으로 높습니다.
결과적으로 DC 모터는 산업 응용 분야에서 감소하는 상태이지만 여전히 과도기적 단계에 있습니다. 사용자에게 충분한 자금이있는 경우 AC 모터의 계획을 선택하는 것이 좋습니다. 주파수 변환기를 사용하면 많은 이점을 얻을 수 있습니다.
비동기 모터의 장점은 간단한 구조, 안정적인 성능, 유지보수의 용이성, 저렴한 비용 등입니다.
또한 제조 공정도 간단합니다. 한 작업장의 노련한 기술자에 따르면, DC 모터를 조립하는 데 필요한 인건비는 비슷한 출력을 가진 동기 모터 2개 또는 비동기 모터 4개를 조립하는 데 필요한 시간이라고 합니다. 이것이 바로 비동기 모터가 산업에서 널리 사용되는 이유입니다.
비동기 모터는 다람쥐 케이지 모터와 권선 모터로 나뉘며, 가장 큰 차이점은 로터에 있습니다. 다람쥐 케이지 모터의 로터는 구리 또는 알루미늄과 같은 금속 스트립으로 만들어집니다.
중국은 대규모 알루미늄 채굴 국가이기 때문에 알루미늄은 상대적으로 저렴하고 수요가 적은 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
반면 구리는 기계적 및 전기적 특성이 더 우수하여 로터에 더 일반적으로 사용됩니다. 기술적으로 줄 끊김 문제를 해결한 후 다람쥐 케이지 모터의 신뢰성은 크게 향상되어 현재 권선형 로터 모터보다 더 우수합니다.
그러나 다람쥐 케이지 모터는 토크 출력이 낮고 시동 전류가 커서 높은 시동 토크가 필요한 부하에는 적합하지 않습니다. 모터 코어의 길이를 늘리면 토크를 높일 수 있지만 증가 폭은 제한적입니다.
반면 권선 모터는 슬립 링을 통해 로터 권선에 전력을 공급하여 회전하는 고정자 자기장에 대해 상대적으로 움직이는 로터 자기장을 형성하여 더 큰 토크를 출력합니다.
시동 과정에서 시동 전류를 줄이기 위해 방수 기능이 직렬로 연결되며, 저항 값은 전기 제어 장치로 제어됩니다. 권선 모터는 압연기 및 호이스트와 같은 애플리케이션에 적합합니다.
권선 비동기 모터는 다람쥐 케이지 모터에 비해 슬립 링, 방수 및 전기 저항과 같은 추가 부품이 있어 전체 장비 비용이 더 높습니다. 또한 비동기 모터는 DC 모터에 비해 속도 조절 범위가 상대적으로 좁고 토크가 낮습니다.
그러나 유도 소자인 고정자 권선에 전력을 공급하기 위해 그리드의 무효 전력이 필요하기 때문에 전력망에 상당한 영향을 미칩니다. 이는 고전력 유도성 기기를 그리드에 연결할 때 그리드 전압이 떨어지고 조명 밝기가 감소하는 것으로 볼 수 있습니다.
이러한 영향을 완화하기 위해 전력 공급국은 비동기 모터의 사용을 제한할 수 있습니다. 철강 및 알루미늄 공장과 같은 일부 대규모 전력 사용자는 자체 발전소를 통해 독립적인 전력망을 구성하고 비동기 모터 사용에 대한 제한을 줄입니다.
비동기 모터는 고전력 부하의 요구 사항을 충족하기 위해 무효 전력 보상 장치가 필요하지만 동기 모터는 여자 장치를 통해 그리드에 무효 전력을 공급할 수 있습니다. 전력이 클수록 동기 모터의 장점이 더욱 두드러져 동기 모터 사용으로 전환되고 있습니다.
동기식 모터의 장점은 다음과 같이 과흥분 상태에서 무효 전력을 보상하는 기능뿐만 아니라 다음과 같은 장점이 있습니다:
그러나 동기 모터는 직접 시동할 수 없으며 비동기 또는 가변 주파수 시동 방법이 필요합니다. 비동기 기동은 동기 모터의 회전자에 비동기 모터의 케이지 권선과 유사한 기동 권선을 설치하고 여자 회로에 추가 저항(여자 권선 저항 값의 약 10배)을 연결하여 폐쇄 회로를 형성하는 방식입니다. 속도가 비동기 속도(95%)에 도달하면 추가 저항이 차단됩니다. 가변 주파수 시작은 자세히 설명되어 있지 않습니다.
동기 모터가 작동하려면 여자 전류가 필요하며, 여자 전류가 없으면 모터는 비동기 모터가 됩니다. 여자는 회전자에 추가되는 DC 시스템으로 회전 속도와 극성이 고정자와 동기화됩니다. 여자에 문제가 있는 경우 모터는 스텝을 벗어나 조정할 수 없게 되어 "여자 오류" 보호 트립이 발생합니다.
여자 장치를 추가하는 것은 동기 모터의 두 번째 단점입니다. 과거에는 DC 기계에서 직접 여자를 공급했지만 지금은 대부분 실리콘 제어 정류기를 통해 여자를 공급합니다. 구조와 장비가 복잡할수록 고장 지점이 많아지고 고장률도 높아집니다.
동기 모터는 주로 호이스트, 밀, 팬, 컴프레서, 압연기 및 워터 펌프와 같은 응용 분야에 사용됩니다. 모터 선택의 원칙은 모터 성능이 생산 기계 요구 사항을 충족하는 한 간단한 구조, 저렴한 가격, 안정적인 작동 및 편리한 유지보수를 갖춘 모터를 우선시하는 것입니다.
이와 관련하여 AC 모터는 DC 모터보다, AC 비동기 모터는 AC 동기 모터보다, 다람쥐 케이지 비동기 모터는 권선 비동기 모터보다 낫습니다. 다람쥐 케이지 비동기 모터는 부하가 안정적이고 시동 및 제동에 대한 특별한 요구 사항이 없는 연속 작동 생산 기계에 선호되며 기계, 워터 펌프 및 팬에 널리 사용됩니다. 권선 비동기 모터는 교량 크레인, 광산 호이스트, 공기 압축기, 비가역 압연기 등 시동 및 제동이 빈번하고 큰 시동 및 제동 토크가 필요한 생산 기계에 권장됩니다.
동기식 모터는 중대형 워터 펌프, 공기 압축기, 호이스트, 밀 등 속도 조절이 필요하지 않거나 일정한 속도 또는 역률 개선이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
속도 조절 범위가 1:3보다 크고 지속적이고 안정적이며 부드러운 속도 조절이 필요한 생산 기계의 경우 대형 정밀 공작 기계, 갠트리 대패, 철강 압연기 및 호이스트와 같이 별도로 여자된 DC 모터, 다람쥐 케이지 비동기 모터 또는 가변 주파수 속도 조절 기능이 있는 동기 모터를 사용하는 것이 좋습니다.
큰 시동 토크와 부드러운 기계적 특성이 요구되는 생산 기계는 트램, 전기 기관차, 대형 크레인 등 직렬 또는 복합 여자 DC 모터를 사용해야 합니다.
모터의 정격 전력은 샤프트 전력 또는 용량이라고도 하는 출력 전력을 의미합니다. 모터의 구동 부하 용량을 정량화하는 핵심 파라미터이며 모터를 선택할 때 반드시 제공해야 합니다. 모터 선택의 다른 중요한 요소로는 정격 전압, 정격 전류, 역률(cos θ) 및 효율(η)이 있습니다.
모터 용량을 올바르게 선택하는 목표는 경제적이고 합리적인 방식으로 모터의 전력을 결정하여 생산 기계의 부하 요구 사항을 충족할 수 있도록 하는 것입니다. 전력이 너무 크면 장비 투자가 증가하여 낭비가 발생하고 AC 모터의 효율과 역률이 낮아집니다. 반면에 전력이 너무 작으면 모터가 과열되어 조기 손상을 입을 수 있습니다.
모터의 출력을 결정하는 주요 요소는 다음과 같습니다:
정격 전력을 선택하려면 먼저 기계의 난방, 온도 상승 및 부하 요구 사항을 기반으로 부하 전력을 계산합니다. 그런 다음 부하 전력, 작업 시스템 및 과부하 요구 사항에 따라 정격 전력이 미리 선택됩니다. 난방, 과부하 용량 및 시동 용량이 적격한지 확인해야 합니다.
그렇지 않은 경우 모든 기준이 충족될 때까지 모터를 다시 선택해야 합니다. 작업 시스템도 필수 요소이며, 지정되지 않은 경우 기본적으로 기존 S1 작업 시스템이 채택됩니다. 과부하 요구 사항이 있는 모터는 과부하 배수 및 해당 작동 시간도 제공해야 합니다.
비동기 다람쥐 케이지 모터가 팬 또는 기타 높은 관성 모멘트 부하를 구동하는 경우, 시동 용량을 확인하기 위해 부하의 관성 모멘트와 시동 저항 모멘트 곡선을 제공해야 합니다.
정격 전력 선택은 표준 주변 온도를 40℃로 가정합니다. 주변 온도가 변경되면 정격 전력을 수정해야 합니다. 인도와 같이 주변 온도가 50℃까지 올라갈 수 있는 극한의 기후 조건이 있는 지역에서는 주변 온도를 확인해야 합니다.
고도가 높을수록 모터 출력에 영향을 미칠 수 있으며, 고도가 높을수록 더 높은 모터 온도 상승 및 낮은 출력 전력. 높은 고도에서 사용되는 모터의 경우에도 코로나 현상을 고려해야 합니다.
참고로 현재 시장에서 판매되는 모터 출력 범위의 몇 가지 예는 다음과 같습니다:
모터의 정격 전압은 정격 작동 조건에서의 라인 전압을 의미합니다.
모터의 정격 전압 선택은 전원 시스템의 전원 공급 전압과 모터의 용량에 따라 달라집니다.
AC 모터의 전압 레벨 선택은 주로 사용 위치의 전원 공급 장치 전압 레벨에 따라 달라집니다.
일반적으로 저전압 네트워크는 380V에서 작동하므로 정격 전압은 380V(Y 또는 Δ 연결), 220/380V(Δ/Y 연결) 또는 380/660V(Δ/Y 연결)가 될 수 있습니다.
저전압 모터의 전력이 특정 수준(예: 300KW/380V)에 도달하면 도체의 지지 용량 제한으로 인해 전류를 늘리기가 어렵거나 너무 많은 비용이 들게 됩니다.
전압을 높이면 더 높은 출력을 얻을 수 있습니다.
고전압 전력망의 전원 공급 전압은 일반적으로 6000V 또는 10000V이지만, 다른 국가에서는 3300V, 6600V, 11000V의 전압 수준도 사용됩니다.
고전압 모터는 출력이 높고 내충격성이 강하다는 장점이 있지만, 관성이 커서 시동과 정지가 어렵다는 단점이 있습니다.
DC 모터의 정격 전압도 전원 공급 장치 전압과 일치해야 합니다.
DC 모터의 일반적인 전압 레벨은 110V, 220V 및 440V입니다.
220V가 가장 일반적으로 사용되는 전압 수준이며, 고출력 모터는 600~1000V까지 전압을 높일 수 있습니다.
AC 전원 공급 전압이 380V이고 전원 공급에 3상 브리지 실리콘 제어 정류기 회로를 사용하는 경우 DC 모터의 정격 전압은 440V가 되어야 합니다.
전원 공급에 3상 반파 실리콘 제어 정류기 전원 공급 장치를 사용하는 경우 DC 모터의 정격 전압은 220V여야 합니다.
모터의 정격 속도는 모터가 정상 조건에서 작동하는 속도를 나타냅니다. 모터와 모터가 구동하는 기계 모두 정격 속도가 있습니다.
모터의 속도를 선택할 때 너무 낮으면 모터의 단수가 많아지고 가격이 높아지므로 너무 낮아서는 안 된다는 점을 염두에 두어야 합니다. 반면에 속도가 너무 빠르면 전송 메커니즘이 복잡해지고 유지 관리가 어려워질 수 있으므로 너무 빠르지 않아야 합니다.
또한 전력이 일정할 때 모터 토크는 속도에 반비례한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 시동 및 제동에 대한 요구 사항이 낮은 경우 초기 투자, 장비 설치 공간, 유지보수 비용 측면에서 다양한 정격 속도를 비교한 후 이상적인 정격 속도를 결정할 수 있습니다.
잦은 시동, 제동, 후진이 필요한 애플리케이션의 경우 초기 투자비만 고려하기보다는 전환 과정에서의 손실을 최소화하는 데 중점을 두고 모터의 속도 비율과 정격 속도를 선택해야 합니다. 예를 들어 엘리베이터 모터는 높은 토크로 전진 및 후진을 자주 해야 하므로 속도가 낮고 부피가 크며 가격이 비쌉니다.
모터 속도가 높을 때는 모터의 임계 속도를 고려하는 것이 중요합니다. 작동 중에 로터가 진동할 수 있으며 속도에 따라 진폭이 증가합니다. 특정 속도에서는 진폭이 최대 값(공진이라고 함)에 도달하고 속도가 더 증가하면 진폭이 감소하여 특정 범위에서 안정화됩니다.
최대 진폭을 가진 이 속도를 로터의 임계 속도라고 하며 다음과 같습니다. 자연 주파수. 로터가 임계 속도로 작동하면 심한 진동이 발생하고 샤프트가 크게 구부러져 장기적으로 변형되거나 파손될 수 있습니다.
일반적으로 모터의 1차 임계 속도는 1500RPM 이상이므로 기존 저속 모터에서는 문제가 되지 않습니다. 그러나 고속 2극 모터의 경우 정격 속도가 3000RPM에 가까울 경우 임계 속도의 영향을 고려해야 하며 모터를 장시간 임계 속도로 작동해서는 안 됩니다.
마무리
일반적으로 모터의 사양은 모터가 구동할 부하 유형, 정격 전력, 전압, 속도에 대한 정보를 제공하여 추정할 수 있습니다. 그러나 이러한 기본 매개변수만으로는 부하 요구 사항을 완전히 충족하기에는 충분하지 않습니다.
고려해야 할 추가 매개변수에는 주파수, 운영 체제, 과부하 요구 사항, 절연 및 보호 등급, 관성 모멘트, 하중 저항 모멘트 곡선, 설치 방법, 주변 온도, 고도 및 실외 요구 사항 등이 있습니다. 이러한 매개변수는 특정 애플리케이션에 따라 지정해야 합니다.
모터 선택의 주요 기준은 다음과 같습니다:
모터 선택은 다음 조건에 따라 이루어져야 합니다:
모터 유형, 전압 및 속도를 선택할 때 다음과 같은 요구 사항을 고려해야 합니다. 전력 전송 시동 및 정지 빈도, 속도 조절이 필요한지 여부 등 생산 기계의 특성을 먼저 고려해야 합니다. 이를 통해 모터의 전류 유형, 즉 교류 모터를 선택할지 직류 모터를 선택할지 여부가 결정됩니다.
다음으로, 전원 공급 환경에 따라 모터의 정격 전압 크기를 선택해야 합니다. 그런 다음 생산 기계에 필요한 속도와 전송 장비의 요구 사항에 따라 정격 속도를 선택해야 합니다.
그 후 모터의 조립 위치 및 주변 환경에 따라 모터의 구조와 보호 유형을 결정해야 합니다.
마지막으로 모터의 정격 전력(용량)은 생산 기계에 필요한 전력에 따라 결정해야 합니다.
이러한 모든 요소를 고려한 후 제품 카탈로그에서 이러한 요구 사항을 충족하는 모터를 선택합니다. 카탈로그에 나열된 모터가 생산 기계의 특수 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 모터 제조업체에 맞춤 주문할 수 있습니다.
모터의 선택은 AC 및 DC, 기계 특성, 속도 조절 및 시동 기능, 보호 및 가격 측면에서 고려됩니다. 따라서 선택할 때 다음 가이드라인을 준수해야 합니다:
(1) 먼저 3상 다람쥐 케이지 유도 전동기 선택을 고려하세요.
이는 단순성, 내구성, 신뢰성, 저렴한 비용 및 손쉬운 유지보수 때문입니다. 그러나 속도 조절이 어렵고 역률이 낮으며 시동 전류가 높고 시동 토크가 작다는 단점이 있습니다. 따라서 주로 일반 공작 기계 및 100KW 미만의 출력을 가진 워터 펌프나 팬과 같은 생산 기계와 같이 기계 특성이 비교적 단단하고 특별한 속도 조절 요구 사항이 없는 일반 생산 기계 및 드라이브에 적합합니다.
(2) 권선형 로터 모터의 가격이 케이지 모터보다 높습니다.
그러나 로터에 저항을 추가하여 시동 전류를 제한하고 시동 토크를 증가시킴으로써 기계 특성을 조정할 수 있습니다. 따라서 전원 공급 용량이 작거나 모터 출력이 크거나 특정 리프팅 장비, 엘리베이터 호이스트와 같이 속도 조절이 필요한 상황에 적합합니다, 단조 프레스를 클릭하고 무거운 공작 기계의 대들보를 움직입니다.
(3) 속도 조절 범위가 1:10 미만이고 부드러운 속도 조절이 필요한 경우 슬립 모터를 먼저 선택할 수 있습니다.
이 모터는 조립 위치에 따라 수평형과 수직형으로 나눌 수 있습니다. 수평 모터의 축은 수평으로 조립되고 수직 모터의 축은 높은 고도에 수직으로 조립되므로 두 가지 유형의 모터를 서로 바꿔서 사용할 수 없습니다. 일반적인 상황에서는 가능하면 수평 모터를 선택하고 수직 모터는 수직 작동이 필요한 경우에만 고려해야합니다 (예 : 수직 깊은 우물 펌프 및 드릴링 리그)를 사용하여 전송 어셈블리를 단순화할 수 있습니다(더 비싸기 때문에).
모터에는 여러 가지 보호 유형이 있으며, 작동 환경에 따라 적절한 유형을 선택해야 합니다. 모터의 보호 유형에는 개방형, 보호형, 밀폐형, 방폭형, 수중형 등이 있습니다. 개방형은 경제성 때문에 일상적인 환경에서 일반적으로 선택되지만 건조하고 깨끗한 조건에만 적합합니다.
습기가 많고 부식이 발생하기 쉬운 환경, 먼지, 인화성 또는 부식성 환경에서는 밀폐형 타입을 선택해야 합니다. 먼지가 많고 모터 절연에 유해한 환경이지만 압축 공기로 깨끗하게 청소할 수 있는 경우 보호 유형을 선택할 수 있습니다. 수중 펌프 모터의 경우 수중 작동 중 습기가 침입하지 않도록 완전 밀폐형 타입을 선택해야 합니다. 화재 또는 폭발 위험이 있는 환경에서는 방폭형을 선택해야 합니다.
산업 환경에서 기존 생산 기계에 사용할 모터를 선택할 때는 모터의 정격 전압이 공장의 배전 전압과 동일해야 합니다. 신규 공장의 경우, 모터의 전압 선택은 선택한 배전 전압에 맞춰 고려해야 합니다.
다양한 전압 수준을 비교한 후 가장 경제적으로 실행 가능한 옵션을 기준으로 결정해야 합니다. 우리나라의 저전압 표준은 220/380V이며, 고전압은 대부분 10KV입니다. 용량이 작은 모터는 대부분 고전압이며, 정격 전압은 220/380V(D/Y 연결 방식) 및 380/660V(D/Y 연결 방식)입니다. 모터 용량이 약 200KW를 초과하는 경우 3KV, 6KV 또는 10KV의 고전압 모터를 선택하는 것이 좋습니다.
모터의 (정격) 속도 선택은 구동되는 생산 기계의 요구 사항과 변속기 어셈블리의 조건에 따라 고려해야 합니다. 분당 모터 회전 수에는 일반적으로 3000, 1500, 1000, 750, 600이 포함됩니다.
비동기 모터의 정격 속도는 슬립률로 인해 일반적으로 이 속도보다 2%~5% 낮습니다. 제조 관점에서 동일한 출력의 모터가 정격 속도가 더 높으면 전자기 토크 형태가 작아져 비용과 무게가 줄어듭니다.
또한 고속 모터는 저속 모터보다 역률과 효율이 더 높습니다.
속도가 더 빠른 모터를 선택하는 것이 더 경제적입니다. 그러나 모터와 구동 기계 사이에 상당한 속도 차이가 발생하면 속도를 높이는 변속기 단계가 더 많이 필요하므로 장비 비용과 에너지 소비가 증가합니다. 따라서 신중하게 비교한 후 최적의 선택을 해야 합니다.
일반적으로 사용하는 대부분의 모터는 4극 1500r/min 모터로, 이 모터는 광범위한 응용 분야와 우수한 역률 및 작동 효율을 가지고 있기 때문입니다.
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