用工业直线电机取代气动

电动线性驱动器在越来越多的应用中取代了传统的气缸。原因包括效率差，调试，重新配置，维护和维护的高成本，以及气动系统的有限控制能力。最近的总成本比较表明，电动线性驱动器，以当前的组件和电力价格，即使对于具有两个结束位置的简单点对点动作，也可以在几个月内支付。这也有助于显着降低碳足迹。此外，它们在生产过程和生产监测系统的设计方面提供了更大的灵活性。

气动:2/3的运营成本花费在能源上

气动驱动的特征在于采集成本较低，对外影响的鲁棒性（例如，温度变化和灰尘）和高抗性的过载。它们也易于操作，并且在安装垂直方向时不需要保持电流。压缩空气还用于许多车间和工业环境中的运输和清洁任务，从而需要在任何情况下提供压缩机系统。因此，难怪气动学用于各种应用中，可以在许多工厂中找到。

然而，压缩空气是最昂贵的能源媒介之一，因为压缩机只能将一小部分输入能量转化为有用的动力。绝大多数是作为热损失散失的。最新的技术可以达到30%左右的效率。进一步的增长几乎是不可能的，因为物理极限实际上已经达到。除了马达、压缩机、启动和运行损失以及压缩空气处理的损失已经很高的成本外，实际上还会出现由于配电系统泄漏而造成的额外损失。因此，在实际中，在执行器中(未经优化)失去额外的转换后，只有大约5%的输入能量可作为有用的功率(图，幻灯片19)。优化设计的管道系统和执行器，及时跟踪泄漏和热回收系统可以提高效率。德国环境部(German Environmental Ministry)对潜在的能源节约进行了20%到40%的评估，而其他专家则计算出了更大的潜在节约。

然而，即使可以实现所有这些潜在的节省，压缩空气系统仍然非常低下地使用该输入能量，最大可实现的总效率为10％。这也可以在压缩机的总成本计算（TCO，总拥有成本）中看到。虽然必须在采购中的约10％的总成本中，但另外10％左右的系统，能量成本通常为压缩机使用寿命的总成本的70％至80％。

那么，应该毫不奇迹，越来越多的公司正在努力，在能源价格上涨和增加环境意识（特别是二氧化碳排放）时，消除来自其工厂的压缩空气，或者至少将其降低到绝对最小值。

今天在那里，几乎没有例外，不使用压缩空气的替代方案可用于压缩空气驱动器。

对于许多应用中的线性运动，管状形式的非常有效，通用的电动线性电动机是一种很好的替代品。这些可从各种设计和功率等级的Linmot获得。

结合实例对气缸与直线电机的成本进行了比较

除了简单的气缸之外，电动驱动器的购买甚至更昂贵，而是对其使用寿命的总成本进行了分析表明，即使在简单的观点中，Linmot的工业线性电机也可以在几个月甚至几周内支付。两个位置之间的点动力。以下示例，具有400mm和15千克的水平点对点行动，在每分钟的30个循环中运行，50％占空比（= 2,000ms循环时间），使得清晰。

线性电机解决方案的能源成本
在加速度为10 m/s²，移动速度为1 m/s的情况下，完成上述任务所需的500 ms定位时间。加速时间，在这期间直线电机做有用的工作，然后是100毫秒。这意味着有效的能量消耗只在定位时间的五分之一内发生。当停止或以恒定的速度行驶时，电机不会产生超出克服摩擦所需的任何功率。制动过程中产生的动能在电机中转化为电能(通过发电机效应)，并存储在伺服控制器的中间电容器，在那里它可以用于下一个周期。这个应用程序可以实现使用LinMot直线电机，尺寸P01-48x240F结合LinMot伺服控制器，型号E1100-XC/B1100-XC，具有小于100 W的连续功率。

假设每年8,000小时（三班运营）和电价为0.12欧元/千瓦时（大型工业消费者的价格，包括税收，每次欧洲统计数据）总年度能源成本为96欧元。气动解决方案更昂贵。

气动气缸溶液的能源成本

如果根据应用示例的要求，如果15kg的负荷质量为15 kg，则以1 m / s的速度传送，则对来自着名制造商的适当特性曲线的分析表明气动气缸有必须使用50毫米活塞直径。

与线性电动机相比，必须在整个运动中馈入能量（压缩空气）。

制动的动能也必须通过减震器吸收，并且不能被中间储存的下一运动。根据其数据表，选定的汽缸在双程中的每毫米行程下消耗0.02529dm³空气。对于400毫米的行程，这导致每周期消耗10.37 dm。每分钟30个循环，气动气缸每年需要总共150,000nm的压缩空气，连续操作（8,000小时）。考虑到压力下降，减少和泄漏损耗约为25％，压缩机必须将总共约190,000nm的空气压缩并进入管道。正常压缩机（750 kW电机，7500 kW / h空气容量）可以使用0.130千瓦时的电能来压缩1nm³/ h至6 bar，包括启动和持续的损耗和压缩空气处理。因此，年度能源成本约为3,000欧元（0.12欧元/千瓦时* 0.130kwh /m³* 190,000m³），或者超过电动等效物的30倍以上。在较高的循环计数中，这种比率对于气动气缸更糟糕。

计算总成本

除纯粹的能源成本外，还必须在总成本计算中包含投资和维护成本。测试表明，总共占总运营成本的20％。因此，在此示例中，因此，每年必须花大约750欧元，因此总运营成本增加了3,750。气动解决方案制造商率为每标准压缩空气的总成本（能效措施后）为0.025欧元。对于我们的示例，这将导致3,750欧元的总运营成本为一个气缸所需的压缩空气量为3,750欧元，这支持上述计算示例。

线性驱动，包括所有需要的组件(电缆，逆变器等)，相比之下，成本比气动驱动(包括阀门，油管等)。

然而，能量成本显着降低意味着电动驱动器在不到一半的时间内为自己支付。在这一点之后，节省很重要！

我们示例中的能源成本超出了仅仅三周后气动气缸的投资成本。

该应用示例的投资和能源成本分析表明，与使用气动气缸使用的工业线性电动机的使用分别在12和24个月的使用中使用了工业线性电机的使用，分别为2,300欧元和5,900欧元。

二氧化碳排放

改用电动线性驱动还可以大大减少二氧化碳的排放，这也带来了另一个巨大的好处。在这个样本计算中，气动气缸额外需要24,000千瓦时的能量，这导致每年输出12,000公斤二氧化碳。

因此，二氧化碳记录清楚地表明:转变为电力直接驱动!

创新和灵活性更具未来

除了较低的能量要求外，电气变化具有在生产序列和监测系统的设计方面具有更大灵活性的优点。电动线性驱动器中的运动序列可以显着变动，可重复性更高。可以自由编程运动配置文件，因此甚至可以快速地实现甚至复杂的运动序列而不会在没有问题的情况下实现。它们也可以适应新的要求，即使在运行期间也是如此。线性驱动器显着更安静，更耐用。它们对负载变化并不敏感，并且可以顺利地开始和停止。逆变器中产生的数据分析还允许在没有额外的传感器的情况下监视各种处理变量，这也可用于系统上的远程诊断。并非最不重要的是，需要更少的单个组件，并且可以更容易地维修和更换，而不是用于动力学的部件。这反映在较低的安装，维护和物流的成本。

概括

当需要多于两个位置时，当动作与主轴同步时，或者当气动气缸的动力学或使用寿命不再足够时，设计师有多岁了多达来自Linmot的线性直接驱动器。由于气动性的高运营成本，使用工业线性电动机的使用越来越多，即使对于只有两个终点位置的简单点对点动作。当在周期性操作中定期执行运动时，这尤其如此，并且由于速度和负载条件，气动缸需要慷慨地尺寸。在这种情况下，电动线性驱动器在几周内支付。