Uporaba servo pogonov v avtomatizaciji opreme

Tehnološki napredek in konkurenca vodita v nenehno rast produktivnosti in večanje stopnje avtomatizacije tehnološke opreme. Hkrati se povečujejo zahteve za nastavljive električne pogone glede parametrov, kot so območje krmiljenja hitrosti, natančnost pozicioniranja in preobremenitvena zmogljivost.

Za izpolnjevanje zahtev so bile razvite visokotehnološke naprave sodobnega električnega pogona - servo pogoni. Gre za pogonske sisteme, ki v širokem razponu regulacije hitrosti zagotavljajo visoko natančne gibalne procese in dosegajo njihovo dobro ponovljivost. Servo pogoni so najnaprednejša stopnja električnih pogonov.

DC v AC

Dolgo časa so se enosmerni motorji uporabljali predvsem v krmiljenih pogonih. To je posledica enostavnosti uporabe zakona o krmiljenju armaturne napetosti.Kot krmilne naprave so bili uporabljeni magnetni ojačevalniki, tiristorski in tranzistorski regulatorji, kot povratni sistem hitrosti pa analogni tahogeneratorji.

Tiristorski električni pogon je krmiljen tiristorski pretvornik, ki napaja stalni motor… Močnostni tokokrog električnega pogona sestavljajo: ujemajoči transformator TV; krmiljen usmernik, sestavljen iz 12 tiristorjev (V01 … V12), povezanih v šestfazno polvalovno vzporedno vezje; tokovni omejevalniki L1 in L2 ter enosmerni motor M z neodvisnim vzbujanjem. Trifazni transformator Televizor ima dve napajalni tuljavi in ​​tuljavo, zaščiteno pred njima, za napajanje krmilnih tokokrogov. Primarno navitje je vezano v trikotniku, sekundarno navitje v šestfazni zvezdi z nevtralno sponko.

Slabosti takšnega pogona so zapletenost krmilnega sistema, prisotnost krtačnih tokovnih kolektorjev, ki zmanjšujejo zanesljivost motorjev, pa tudi visoke stroške.

Napredek elektronike in pojav novih električnih materialov sta spremenila razmere na področju servo tehnike. Nedavni napredek omogoča izravnavo kompleksnosti krmiljenja AC pogona s sodobnimi mikrokrmilniki in hitrimi, visokonapetostnimi močnostnimi tranzistorji. Trajni magneti, izdelani iz zlitin neodim-železo-bor in samarij-kobalt, so zaradi svoje visoke energetske intenzivnosti bistveno izboljšali lastnosti sinhronskih motorjev z magneti na rotorju, hkrati pa zmanjšali njihovo težo in dimenzije. Posledično so se izboljšale dinamične lastnosti pogona in zmanjšale njegove dimenzije.Trend k asinhronim in sinhronim izmeničnim motorjem je še posebej opazen pri servo sistemih, ki so tradicionalno temeljili na enosmernih električnih pogonih.

Asinhroni servo

Asinhroni elektromotor je najbolj priljubljen v industriji zaradi svoje preproste in zanesljive zasnove po nizki ceni. Vendar pa je ta tip motorja kompleksen krmilni objekt v smislu krmiljenja navora in hitrosti.Uporaba visoko zmogljivih mikrokrmilnikov, ki izvajajo algoritem vektorskega krmiljenja, in digitalnih senzorjev hitrosti z visoko ločljivostjo omogoča pridobitev območja krmiljenja hitrosti in značilnosti točnosti asinhronega električnega pogona, nič slabši od sinhronega servo pogona.

Frekvenčno krmiljeni AC indukcijski pogoni spreminjajo hitrost gredi indukcijskega motorja z veverico s kletko s pomočjo tranzistorskih ali tiristorskih frekvenčnih pretvornikov, ki pretvorijo enofazno ali trifazno napetost s frekvenco 50 Hz v trifazno napetost s spremenljivo frekvenco v območju od 0,2 do 400 Hz.

Danes frekvenčni pretvorniki je naprava majhne velikosti (veliko manjša od asinhronega elektromotorja podobne moči) na sodobni polprevodniški osnovi, ki jo krmili vgrajen mikroprocesor. Variabilni asinhroni električni pogon vam omogoča reševanje različnih problemov avtomatizacije proizvodnje in varčevanja z energijo, zlasti brezstopenjsko regulacijo hitrosti vrtenja ali hitrosti podajanja tehnoloških strojev.

Kar zadeva stroške, ima asinhroni servo pogon nesporno prednost pri visokih močeh.

Sinhroni servo

Sinhroni servo motorji so trifazni sinhroni motorji s trajnim magnetnim vzbujanjem in fotoelektričnim senzorjem položaja rotorja. Uporabljajo veveričjo kletko ali rotorje s trajnimi magneti. Njihova glavna prednost je nizek vztrajnostni moment rotorja v primerjavi z razvitim navorom. Ti motorji delujejo v kombinaciji s servo ojačevalnikom, ki obsega diodni usmernik, kondenzatorsko baterijo in inverter na osnovi močnostnih tranzistorskih stikal. Za izravnavo valovanja popravljene napetosti je servo ojačevalnik opremljen z blokom kondenzatorjev in za pretvorbo energije, nakopičene v kondenzatorjih v trenutkih zaviranja - z razelektritvenim tranzistorjem in balastnim uporom, ki zagotavlja učinkovito dinamično zaviranje.

Sinhroni servo pogoni s spremenljivo frekvenco se hitro odzivajo, dobro delujejo z impulzno programiranimi krmilnimi sistemi in se lahko uporabljajo v različnih panogah, kjer se zahtevajo naslednje lastnosti pogona:

• pozicioniranje delovnih teles z visoko natančnostjo;

• vzdrževanje navora z visoko natančnostjo;

• ohranjanje hitrosti gibanja ali hranjenje z visoko natančnostjo.

Glavna proizvajalca sinhronskih servomotorjev in variabilnih pogonov na njihovi osnovi sta Mitsubishi Electric (Japonska) in Sew-Evrodrive (Nemčija).

Mitsubishi Electric proizvaja vrsto servo pogonov nizke moči -Melservo-C v petih velikostih z nazivno močjo od 30 do 750 W, nazivno hitrostjo 3000 vrt/min in nazivnim navorom od 0,095 do 2,4 Nm.

Podjetje izdeluje tudi srednje močne gama frekvenčne servo pogone z nazivno močjo od 0,5 do 7,0 kW, nazivnim številom vrtljajev od 2000 vrt/min in nazivnim navorom od 2,4 do 33,4 Nm.

Mitsubishijevi servo pogoni serije MR-C uspešno nadomeščajo koračne motorje, ker so njihovi krmilni sistemi popolnoma združljivi (impulzni vhod), hkrati pa so brez pomanjkljivosti, ki so značilne za koračne motorje.

Servo motorji MR-J2 (S) se od drugih razlikujejo po vgrajenem mikrokrmilniku z razširjenim pomnilnikom, ki vsebuje do 12 krmilnih programov. Takšen servo pogon deluje brez izgube natančnosti v celotnem območju obratovalnih vrtljajev. Ena od pomembnih prednosti naprave je njena sposobnost kompenzacije "nakopičenih napak". Servo ojačevalnik preprosto ponastavi servo motor "na nič" po določenem številu delovnih ciklov ali na signal senzorja.

Sew-Evrodrive dobavlja tako posamezne komponente kot celotne servo pogone s celotno paleto dodatkov. Glavna področja uporabe teh naprav so aktuatorji in visokohitrostni pozicionirni sistemi za programirana strojna orodja.

Tukaj so glavne značilnosti sinhronskih servo motorjev Sew-Evrodrive:

• začetni navor - od 1 do 68 Nm in v prisotnosti ventilatorja za prisilno hlajenje - do 95 Nm;

• preobremenitvena zmogljivost - razmerje med največjim navorom in začetnim navorom - do 3,6-krat;

• visoka stopnja zaščite (IP65);

• termistorji, vgrajeni v navitje statorja, nadzorujejo ogrevanje motorja in izključujejo njegovo poškodbo v primeru kakršne koli preobremenitve;

• impulzni fotoelektrični senzor 1024 impulzov/vrt. zagotavlja območje nadzora hitrosti do 1:5000

Naredimo zaključke:

• na področju nastavljivih servo pogonov se pojavljajo težnje po zamenjavi enosmernih električnih pogonov z analognimi krmilnimi sistemi z izmeničnimi električnimi pogoni z digitalnimi krmilnimi sistemi;

• nastavljivi asinhroni električni pogoni, ki temeljijo na sodobnih frekvenčnih pretvornikih majhne velikosti, omogočajo reševanje različnih problemov avtomatizacije proizvodnje in varčevanja z energijo z visoko stopnjo zanesljivosti in učinkovitosti. Priporočljivo je, da se ti pogoni uporabljajo za gladko prilagajanje hitrosti podajanja v lesnoobdelovalnih strojih in strojih;

• asinhroni servo pogoni imajo nesporne prednosti pred sinhronimi pri velikih močeh in navorih nad 29-30 N / m (na primer pogon vrtenja vretena v strojih za luščenje);

• če je potrebna visoka hitrost (trajanje samodejnega cikla ne presega nekaj sekund) in je vrednost razvitih navorov do 15–20 N / m, morajo biti nastavljivi servo pogoni na osnovi sinhronskih motorjev z različnimi tipi senzorjev , ki omogočajo prilagajanje hitrosti vrtenja do 6000 vrt / min brez zmanjšanja momenta;

• Servo pogoni s spremenljivo frekvenco, ki temeljijo na AC sinhronih motorjih, omogočajo ustvarjanje sistemov hitrega pozicioniranja brez uporabe CNC.

Kako pravilno namestiti in poravnati motor

Metode diagnosticiranja okvar asinhronih elektromotorjev

Kako ugotoviti prihranek električne energije pri zamenjavi neobremenjenih asinhronih elektromotorjev z elektromotorji manjših moči

Kako vklopiti trifazni elektromotor v enofaznem omrežju brez previjanja

Vrste električne zaščite asinhronskih elektromotorjev

Termistorska (posistorska) zaščita elektromotorjev

Kako določiti temperaturo navitij AC motorjev glede na njihov upor

Kako izboljšati faktor moči brez kompenzacijskih kondenzatorjev

Kako preprečiti poškodbe izolacije statorskega navitja indukcijskega motorja

Kako se spreminjajo parametri trifaznega indukcijskega motorja pod pogoji, ki niso nominalni