Chaque ingénieur de mouvement s'est tenu devant une armoire de commande contenant deux fiches techniques de moteur, essayant de décider si un travail est vraiment un travail de 2 kW ou vraiment un travail de 5,5 kW. Le surdimensionnement d'un servomoteur consomme de l'espace dans l'armoire et un budget énergétique ; sous-le sous-dimensionnement apparaît six mois plus tard sous la forme d'une surchauffe lors d'une chaude journée d'été, ou d'un vieillissement accéléré du condensateur du bus- dû à une surcharge chronique. Les deux notes les plus souvent comparées dans les domaines de l'emballage, de la CNC, de la robotique et des lignes d'assemblage d'aliments lourds-sont les suivantes :Servomoteur à axe unique-de 2 kWet leEntraînement de servomoteur haute performance de 5,5 kW. Cet article regroupe les deux évaluations sur les dimensions qui décident réellement d'un couple de charge continu, de la marge d'accélération maximale, de la consommation d'énergie à l'entrée CA et du cycle de vie thermique - de sorte que le choix est fait sur des chiffres et non sur l'habitude.
Zhejiang Tonghang E-Drive Technology Co., Ltd.est une entreprise nationale-de haute technologie axée sur la R&D et la fabrication de servocontrôleurs entièrement-numériques à haute bande passante-. Sa série T3 / T3A / T3L couvre 200 W à 7,5 kW sur une seule plate-forme, de sorte qu'un constructeur de machines peut rester chez un seul fournisseur, d'une broche de 0,75 kW à un axe de puissance élevée de 5,5 kW. Le variateur à axe unique-de 2 kW et le servomoteur haute performance de 5,5 kW sont les deux classements les plus souvent présélectionnés côte à côte, et le reste de cet article explique en quoi ils diffèrent dans la pratique.
Charge et couple : ce que les deux valeurs offrent réellement
Le premier axe à comparer est le couple de charge continu. Le servomoteur à axe unique-de 2 kW, associé à un moteur à cadre 130ST-ou 150ST-, est dimensionné pour un couple nominal de 6 à 15 N·m avec des pics de 18 à 30 N·m pour l'accélération. L'unité robuste de 5,5 kW, associée au moteur 180AST-AM35015 sur la plate-forme T3D-H, est évaluée à 35 N·m de couple continu - environ 2,3 fois le chiffre continu du variateur de 2 kW - avec la protection contre les sur-surintensité et les surcharges-réglée pour gérer le courant d'appel plus important qui s'accompagne de charges d'inertie élevées-.
Sur le plan mécanique, le variateur de 2 kW permet de déplacer confortablement un petit portique CNC, l'alimentation en film d'une emballeuse à flux horizontal, une tête d'étiquetage ou un convoyeur d'indexation. L'unité robuste-de 5,5 kW est conçue pour l'axe d'alimentation de la broche-d'un centre d'usinage vertical, un portique lourd, un bras de palettiseur, une découpeuse grand-format ou tout mécanisme où l'inertie de la charge est plusieurs fois supérieure à l'inertie du rotor du moteur. La bonne question n'est pas "qu'est-ce qui est le plus puissant" - mais plutôt "la charge a-t-elle besoin d'un couple continu dans les 80 % de la valeur nominale du variateur, ou seulement dans les 30 % ?" Si la réponse est 30 %, le disque de 2 kW dispose de la marge disponible ; si la réponse est plus proche de 80 %, l'unité lourde-de 5,5 kW est la solution la plus sûre à long terme-.
| Article | Servomoteur à axe unique-de 2 kW | Unité robuste-de 5,5 kW |
|---|---|---|
| Série d'entraînement | Servomoteur à axe unique-de 2 kW | T3D-H (série 380 V Heavy Duty) - 5.5kW Entraînement de servomoteur haute performance |
| Puissance nominale | 2000W | 5500W |
| Moteur assorti | Châssis 130ST / 150ST, 6-15 N·m | 180AST-AM35015, 35 N·m |
| Courant nominal typique | 50A / 75A (en option) | 20,6 A sur alimentation 380 V |
| Tension d'entrée | Triphasé-220 V CA | Triphasé-380 V CA |
| Modes de contrôle | Position, vitesse, JOG, couple | Position / vitesse / couple (commutable) |
| Commentaires de l'encodeur | Incrémentiel de 2 500 lignes ou absolu de 17/23 bits | Codeur absolu haute-résolution |
| Protection intégrée- | Sur-tension, sur-courant, surchauffe, sous-tension (IPM 4-fois + démarrage progressif) | Alarme de surintensité, surtension, sous-tension, surcharge, surchauffe |
| Profil de charge le mieux-adapté | Service moyen-, cycles rapides, inertie modérée | Robuste-usage intensif,-inertie élevée, couple élevé continu |
Consommation d'énergie à l'entrée CA
Un variateur de 2 kW et un variateur de 5,5 kW ne consomment pas 2 kW et 5,5 kW au mur - la consommation d'énergie réelle dépend du profil de charge, du temps de cycle et de la durée pendant laquelle le moteur se régénère par rapport au moteur. Le tableau ci-dessous compare la consommation d'énergie typique au point de fonctionnement-pour trois modèles de service courants, en supposant que les deux entraînements sont associés à leur moteur correspondant et à un système d'asservissement à efficacité standard.
Consommation d'entrée CA indicative (par axe, moyenne du cycle complet-, y compris les pertes de régénération) :
2 kW · cycle d'éclairage ~ 0,9 kW
2 kW · cycle lourd ~ 1,7 kW
5,5 kW · cycle d'éclairage ~ 1,1 kW
5,5 kW · cycle lourd ~ 4,4 kW
Trois choses ressortent. Premièrement, une unité robuste de 5,5 kW fonctionnant sur un cycle léger n'est plus une machine efficace -, elle consomme une quantité similaire de puissance murale qu'un lecteur de 2 kW sur un cycle intensif, tout en fournissant moins de densité de couple. Deuxièmement, un variateur de 2 kW fonctionnant selon un cycle intensif commence à perdre en efficacité car les condensateurs du bus passent plus de temps à absorber l'énergie régénérée que le variateur n'a de marge pour la repousser. Troisièmement, le bon point de dimensionnement est celui où le variateur de 2 kW se situe à environ 60 à 75 % de sa puissance continue sur le cycle lourd -, c'est-à-dire là où sa courbe d'efficacité est la plus plate et où un passage à l'unité lourde de 5,5 kW- n'est pas encore justifié.
Le coût de l’énergie augmente plus rapidement que ne le prévoient la plupart des constructeurs de machines. Un variateur de 2 kW qui consomme 0,5 kW supplémentaire par axe car il est mal dimensionné pour un cycle intensif, multiplié par trois équipes et quatre axes, totalise des dizaines de milliers de kWh par an. À l'inverse, une unité robuste de 5,5 kW installée sur un cycle léger est un actif bloqué qui occupe de l'espace dans l'armoire, du budget de refroidissement et du capital sans aucun gain de débit.
Comportement thermique et cycle de vie des composants
La durée de vie du servomoteur est dominée par trois composants-sensibles à la température : les condensateurs du bus, le module d'alimentation IGBT/IPM et le ventilateur de refroidissement. Le variateur à axe unique de 2 kW-utilise un module Smart IPM qui intègre une protection contre les sur-tensions, les-intensités, les surchauffes et les sous-tensions-dans un seul boîtier -, une conception qui fonctionne à froid sous sa charge nominale de 2 kW, mais commence à se déclasser si le cycle le force à 130 % du courant nominal pendant plus de quelques secondes à la fois. L'unité robuste de 5,5 kW, fonctionnant sur une alimentation triphasée de 380 V -avec un moteur 180AST correspondant, a une plus grande marge thermique de par sa conception : le dissipateur thermique plus grand, les condensateurs de bus plus lourds et le plafond de surintensité plus élevé-poussent tous la température de jonction de fonctionnement encore plus en dessous de sa limite.
L'effet pratique est un-délai moyen-entre-défaillance plus long. Dans un profil de charge continue et élevée-, un variateur de 2 kW correctement dimensionné fonctionnera 5 à 7 ans avant que les condensateurs du bus ou l'IPM n'approchent de la fin-de-vie. Une unité robuste de 5,5 kW de taille appropriée, avec une plus grande marge thermique et une alimentation de 380 V qui exerce moins de tension sur le redresseur d'entrée, fonctionnera généralement pendant 7 à 10 ans. Le coût-du-compromis de propriété-ne dépend donc pas du prix de vente du variateur, mais du facteur de charge de fonctionnement et de la durée de vie attendue de la machine.
| Indicateur de cycle de vie | Servomoteur à axe unique-de 2 kW | Unité robuste-de 5,5 kW |
|---|---|---|
| Facteur de charge continue typique (recommandé) | 40 à 75 % des notes | 30 à 80 % des notes |
| Marge de surcharge (court terme) | ~2× courant nominal pendant quelques secondes | 2 à 3 × courant nominal, selon le cycle |
| Approche de refroidissement | Ventilateur à air pulsé-, dissipateur thermique intégré | Dissipateur thermique plus grand + air pulsé-, conception 380 V |
| Durée de vie prévue à la charge nominale | 5 à 7 ans | 7 à 10 ans |
| Meilleure stratégie à vie | Restez en dessous de 80 % en continu ; éviter le pic chronique | Utilisez la marge thermique ; tarif réduit pour un fonctionnement à basse température |
Tableau comparatif : 2 kW VS 5,5 kW
| Dimension d'évaluation | Servomoteur à axe unique 2 kW | Unité robuste-de 5,5 kW |
|---|---|---|
| Classe de puissance | Puissance moyenne- | Robuste-de service |
| Sortie nominale | 2000W | 5500W |
| Couple moteur adapté | 6–15 N·m (cadre 130ST/150ST) | 35 N·m (180AST-AM35015) |
| Alimentation en entrée | Triphasé-220 V CA | Triphasé-380 V CA |
| Consommation d'énergie typique (cycle lourd) | ~1,7 kW | ~4,4 kW |
| Consommation d'énergie typique (cycle d'éclairage) | ~0,9 kW | ~1,1 kW (sous-utilisé) |
| Régulation de vitesse / Stabilité | Bon en milieu de travail- | Excellent, avec une marge thermique supplémentaire |
| Encodeur | Incrémentiel de 2 500 lignes ou absolu de 17/23 bits | Codeur absolu haute-résolution |
| Empreinte du cabinet | Compact | Plus grand, nécessite plus de dégagement |
| Coût-de-point idéal de possession | Service-moyen, cycles rapides, faibles-charges d'inertie | Machines à-usage intensif, à-inertie élevée et à charge-continue |
| Application la mieux-adaptée | Routeurs CNC, petits emballages, étiquetage, assemblage léger | Centres d'usinage CNC, palettiseurs, portiques lourds, découpeuses |
Adaptation à l'application : quelle note correspond à quelle machine
Le servomoteur à axe unique de 2 kW a tendance à s'imposer sur les machines rapides, légères et gourmandes en cycles. Pensez à l'axe d'alimentation du film-d'une emballeuse à flux horizontal, à un graveur CNC de bureau, à une tête d'étiquetage-petit format, à un convoyeur de prélèvement-et-de placement ou à un enrouleur de textile. Il s'agit d'applications où le temps de cycle est court, l'inertie faible et le facteur de charge se situe entre 30 % et 70 % du couple nominal. Dans cette bande, un variateur de 2 kW offre une excellente réponse dynamique à un coût compétitif et une charge thermique acceptable.
L'unité robuste-de 5,5 kW s'impose sur les machines lourdes, continues et sensibles à l'inertie-. Pensez à l'axe d'alimentation de la broche-d'un centre d'usinage vertical, à l'axe de rembobinage d'une refendeuse grand format-, à l'ascenseur principal d'un palettiseur, à un axe de fermeture d'un-moulage par injection-moule de machine-ou à une cellule de soudage automatisée à alimentation lourde-. Dans ces applications, le facteur de charge est élevé, le cycle est long et le rapport d'inertie (inertie charge / inertie moteur) est souvent supérieur à 5×. La marge de couple supplémentaire et la masse thermique plus importante de l'unité robuste de 5,5 kW ne sont pas un luxe -, c'est ce qui empêche le variateur de se déclencher à chaque cycle.
Il existe également une bande intermédiaire où le choix est véritablement serré. Une toupie CNC de moyen-format avec une table lourde, un bras robotisé de sélection-et-de placement à longue portée, ou une étiqueteuse avec une grande table rotative peut être utilisée par l'une ou l'autre de ces évaluations, en fonction de l'agressivité avec laquelle le constructeur de la machine souhaite pousser le cycle. La bonne réponse dans cette bande est de dimensionner en fonction du rapport d'inertie de charge-, et non en fonction de la puissance nominale, puis de vérifier l'intégrité-avec l'équipe d'ingénierie de Tonghang avant de s'engager dans une construction.
Règles de dimensionnement pratiques pour les haches de puissance moyenne-et lourdes-
Calculer le couple de charge continu(frottement + gravité + charge de processus) et ajoutez une marge de 20 à 30 %. Si ce chiffre se situe dans la bande 6-15 N·m, le variateur à axe unique de 2 kW-est la solution idéale ; s'il atterrit dans la bande 20-40 N·m, l'unité robuste de 5,5 kW l'est.
Calculer le couple d'accélération maximal(J × + friction) et vérifiez qu'il se situe dans la surcharge à court terme-du variateur. Si le pic est supérieur à 2,5 × la puissance continue, surdimensionnez à 5,5 kW.
Vérifier le rapport d'inertie(inertie de la charge / inertie du moteur). En dessous de 5×, le variateur de 2 kW est confortable ; au-dessus de 10 ×, la plage de réglage de l'unité robuste-de 5,5 kW est le choix le plus sûr.
Confirmez l’alimentation CA.Le variateur de 2 kW accepte du 220 V triphasé ; le 5,5 kW prend du 380 V triphasé-. Si l'armoire ne dispose que de 220 V disponibles, les 5,5 kW auront besoin d'un -transformateur élévateur -, ce qui ajoute des coûts et des pertes d'énergie dont la comparaison doit tenir compte.
Projetez le cycle de service.Une machine qui exécute une équipe par cycles d'éclairage représente presque toujours un travail de 2 kW. Une machine qui exécute trois équipes dans des cycles lourds représente presque toujours un travail de 5,5 kW - même si le couple indiqué sur la plaque signalétique semble plus proche de la valeur nominale de 2 kW, l'argument du cycle de vie thermique pousse le choix vers le haut.
Évaluez le cycle de vie, pas l’autocollant.Une unité robuste-de 5,5 kW qui dure 8 ans avec une prime de 30 % bat un disque de 2 kW qui nécessite le remplacement du condensateur à chaque fois la cinquième année.
Tonghang vend les deux disques sur la même plate-forme, avec le même outil de réglage et le même contrat d'assistance, donc le coût d'une erreur sur un seul axe est le coût de l'échange d'un disque - et non le coût du ré-apprentissage d'un écosystème. L’exercice de dimensionnement mérite donc d’être effectué correctement dès le premier passage.
FAQ
Lorsque la charge est lourde, le cycle de service est continu ou l'inertie de la charge est supérieure à 10 fois l'inertie du rotor du moteur. La puissance nominale de 5 kW+ vous offre une marge thermique et une surcharge à court terme -plus élevée, qui prolongent toutes deux la durée de vie du disque sur une machine exigeante.
Une unité-robuste de 5,5 kW consomme-t-elle 5,5 kW au niveau du mur ?
Non. La consommation électrique réelle-des murs dépend du facteur de charge de fonctionnement. Sur un cycle léger, le variateur de 5,5 kW peut consommer environ 1,1 kW -, proche d'un variateur de 2 kW sur un cycle intensif, mais offrant une densité de couple inférieure, c'est exactement pourquoi vous ne surdimensionnez pas-.
Un servomoteur à axe unique de 2 kW peut-il faire fonctionner un routeur CNC lourd ?
Un petit routeur CNC est un travail confortable de 2 kW. Un routeur CNC moyen ou lourd avec une grande table ou une broche lourde doit être dimensionné pour l'unité lourde -de 5,5 kW, car l'inertie de la charge et le couple d'accélération maximal sont les facteurs décisifs - et pas seulement la puissance continue.
De quelle alimentation l'unité-pour usage intensif de 5,5 kW a-t-elle besoin ?
Le variateur T3D-H 5,5 kW utilise une alimentation triphasée-380 V CA. Si l'armoire ne dispose que de 220 V, un transformateur élévateur -est requis ; pour une construction greenfield, planifiez dès le départ la distribution 380V.
Combien de temps dure généralement une unité-à usage intensif de 5,5 kW ?
Avec un dimensionnement approprié et un facteur de charge continu compris entre 30 % et 80 %, l'unité robuste-de 5,5 kW offre généralement 7 à 10 ans de service avant que les condensateurs du bus ou le module d'alimentation n'atteignent la fin-de-vie. Un mauvais-dimensionnement - dans un sens ou dans l'autre - est la raison la plus courante pour laquelle un servomoteur tombe en panne plus tôt.
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