Bruk av servodrev i utstyrsautomatisering

Teknologisk fremgang og konkurranse fører til kontinuerlig vekst i produktivitet og en økning i graden av automatisering av teknologisk utstyr. Samtidig øker kravene til justerbare elektriske frekvensomformere når det gjelder parametere som hastighetskontrollområde, posisjoneringsnøyaktighet og overbelastningskapasitet.

For å oppfylle kravene er det utviklet høyteknologiske enheter av moderne elektrisk stasjon - servodrev. Dette er drivsystemer som i et bredt spekter av hastighetskontroll garanterer svært presise bevegelsesprosesser og realiserer deres gode repeterbarhet. Servodrev er det mest avanserte stadiet av elektriske stasjoner.

DC til AC

I lang tid ble likestrømsmotorer hovedsakelig brukt i kontrollerte frekvensomformere. Dette er på grunn av enkelheten ved å anvende ankerspenningskontrollloven.Magnetiske forsterkere, tyristor- og transistorregulatorer ble brukt som kontrollenheter og analoge tachogeneratorer ble brukt som et hastighetstilbakemeldingssystem.

Den elektriske tyristordriften er en kontrollert tyristoromformer som leverer strøm permanent motor… Strømkretsen til den elektriske stasjonen består av: en matchende transformator-TV; kontrollert likeretter satt sammen av 12 tyristorer (V01 … V12) koblet i en seksfaset halvbølge parallellkrets; strømbegrensere L1 og L2 og likestrømsmotor M med uavhengig magnetisering. Trefase transformator TV-en har to forsyningsspoler og en spole skjermet fra dem for å forsyne kontrollkretser. Primærviklingen er koblet i et delta, sekundærviklingen i en seksfaset stjerne med en nøytral terminal.

Ulempene med en slik stasjon er kompleksiteten til kontrollsystemet, tilstedeværelsen av børstestrømsamlere, som reduserer påliteligheten til motorene, samt de høye kostnadene.

Fremskritt innen elektronikk og fremveksten av nye elektriske materialer har endret situasjonen innen servoteknologi. Nylige fremskritt gjør det mulig å oppveie kompleksiteten til styring av frekvensomformere med moderne mikrokontrollere og høyhastighets høyspenningstransistorer. Permanente magneter, laget av neodym-jern-bor og samarium-kobolt-legeringer, på grunn av deres høye energiintensitet, forbedret egenskapene til synkronmotorer med magneter på rotoren betydelig, samtidig som de reduserte vekten og dimensjonene. Som et resultat har de dynamiske egenskapene til stasjonen forbedret, og dimensjonene er redusert.Trenden mot asynkrone og synkrone vekselstrømsmotorer er spesielt merkbar i servosystemer, som tradisjonelt har vært basert på DC elektriske frekvensomformere.

Asynkron servo

Den asynkrone elektriske motoren er den mest populære i bransjen på grunn av sin enkle og pålitelige design til en lav pris. Imidlertid er denne typen motor et komplekst kontrollobjekt når det gjelder dreiemoment og hastighetskontroll. Bruken av høyytelses mikrokontrollere som implementerer vektorkontrollalgoritmen og høyoppløselige digitale hastighetssensorer gjør det mulig å oppnå hastighetskontrollområdet og nøyaktighetsegenskapene av en asynkron elektrisk drift, ikke verre enn for en synkron servodrift.

Frekvensstyrte AC-induksjonsdrev endrer hastigheten til ekorn-buret induksjonsmotoraksel ved hjelp av transistor- eller tyristorfrekvensomformere som konverterer en enfase- eller trefasespenning med en frekvens på 50 Hz til en trefasespenning med variabel frekvens i området 0,2 til 400 Hz.

I dag frekvensomformere er en enhet av liten størrelse (mye mindre enn en asynkron elektrisk motor med lignende effekt) på en moderne halvlederbasis, kontrollert av en innebygd mikroprosessor. Variabel asynkron elektrisk drift lar deg løse ulike problemer med produksjonsautomatisering og energisparing, spesielt trinnløs regulering av rotasjonshastigheten eller matehastigheten til teknologiske maskiner.

Kostnadsmessig har det asynkrone servodrevet en ubestridt overlegenhet ved høye effekter.

Synkron servo

Synkrone servomotorer er trefasede synkronmotorer med permanent magneteksitasjon og en fotoelektrisk rotorposisjonssensor. De bruker ekornbur eller permanentmagnetrotorer. Deres største fordel er det lave treghetsmomentet til rotoren sammenlignet med det utviklede dreiemomentet. Disse motorene fungerer i kombinasjon med en servoforsterker som består av en diodelikeretter, en kondensatorbank og en inverter basert på krafttransistorbrytere. For å jevne ut krusningen av den likerettede spenningen, er servoforsterkeren utstyrt med en blokk med kondensatorer og for å konvertere energien som er akkumulert i kondensatorene i bremseøyeblikket — med en utladningstransistor og ballastmotstand, som gir effektiv dynamisk bremsing.

Synkrone servodrive med variabel frekvens reagerer raskt, fungerer godt med pulsprogrammerte kontrollsystemer og kan brukes i en rekke bransjer der følgende drivkvaliteter kreves:

• posisjonering av arbeidskropper med høy nøyaktighet;

• opprettholde dreiemoment med høy nøyaktighet;

• opprettholde bevegelseshastighet eller fôring med høy nøyaktighet.

Hovedprodusentene av synkrone servomotorer og variable drev basert på dem er Mitsubishi Electric (Japan) og Sew-Evrodrive (Tyskland).

Mitsubishi Electric produserer en rekke laveffekts servodrev -Melservo-C i fem størrelser med merkeeffekt fra 30 til 750 W, nominell hastighet 3000 rpm og nominelt dreiemoment fra 0,095 til 2,4 Nm.

Selskapet produserer også middels kraftig gamma-frekvens servodrev med merkeeffekt fra 0,5 til 7,0 kW, nominell hastighet fra 2000 rpm og nominelt dreiemoment fra 2,4 til 33,4 Nm.

Mitsubishis servodrev i MR-C-serien erstatter med suksess trinnmotorer fordi kontrollsystemene deres er fullt kompatible (pulsinngang), men samtidig er de fri for ulempene som er iboende med trinnmotorer.

MR-J2 (S) servomotorer skiller seg fra andre med den innebygde mikrokontrolleren med utvidet minne, som inneholder opptil 12 kontrollprogrammer. En slik servodrift fungerer uten tap av nøyaktighet over hele spekteret av driftshastigheter. En av de betydelige fordelene med enheten er dens evne til å kompensere for "akkumulerte feil". Servoforsterkeren tilbakestiller ganske enkelt servomotoren "til null" etter et visst antall driftssykluser eller på et signal fra en sensor.

Sew-Evrodrive leverer både individuelle komponenter og komplette servodrev med et komplett utvalg av tilbehør. De viktigste bruksområdene til disse enhetene er aktuatorer og høyhastighets posisjoneringssystemer for programmerte verktøymaskiner.

Her er hovedtrekkene til Sew-Evrodrive synkrone servomotorer:

• startmoment - fra 1 til 68 Nm, og i nærvær av en vifte for tvungen kjøling - opptil 95 Nm;

• overbelastningskapasitet - forholdet mellom maksimalt dreiemoment og startmoment - opptil 3,6 ganger;

• høy grad av beskyttelse (IP65);

• termistorer innebygd i statorviklingen kontrollerer oppvarmingen av motoren og utelukker skaden i tilfelle noen form for overbelastning;

• pulserende fotoelektrisk sensor 1024 pulser/rev. gir et hastighetskontrollområde på opptil 1:5000

La oss trekke konklusjoner:

• innen justerbare servodrev er det en tendens til å erstatte DC elektriske frekvensomformere med analoge styringssystemer med vekselstrømsdrev med digitale styringssystemer;

• justerbare asynkrone elektriske frekvensomformere basert på moderne små frekvensomformere gjør det mulig å løse ulike problemer med produksjonsautomatisering og energisparing med høy grad av pålitelighet og effektivitet. Det anbefales at disse drevene brukes for jevn justering av matehastigheten i trebearbeidingsmaskiner og maskiner;

• asynkrone servodrev har ubestridelige fordeler fremfor synkrone ved høye effekter og dreiemomenter over 29-30 N / m (for eksempel spindelrotasjonsdrift i peelingmaskiner);

• hvis det kreves høy hastighet (varigheten av den automatiske syklusen overstiger ikke noen få sekunder) og verdien av de utviklede dreiemomentene er opptil 15–20 N / m, bør justerbare servodrive basert på synkronmotorer med forskjellige typer sensorer , som gjør det mulig å justere rotasjonshastigheten opp til 6000 rpm uten å redusere momentet;

• Servodrev med variabel frekvens basert på synkrone AC-motorer gjør det mulig å lage raske posisjoneringssystemer uten bruk av CNC.

Hvordan installere og justere motoren riktig

Metoder for å diagnostisere funksjonsfeil på asynkrone elektriske motorer

Hvordan bestemme de elektriske energibesparelsene ved å erstatte ubelastede asynkrone elektriske motorer med elektriske motorer med lavere effekt

Hvordan slå på en trefaset elektrisk motor i et enfaset nettverk uten å spole tilbake

Typer elektrisk beskyttelse av asynkrone elektriske motorer

Termistor (posistor) beskyttelse av elektriske motorer

Hvordan bestemme temperaturen på viklingene til AC-motorer ved deres motstand

Hvordan forbedre effektfaktoren uten å kompensere kondensatorer

Hvordan forhindre skade på isolasjonen til statorviklingen til en induksjonsmotor

Hvordan parametrene til en trefase induksjonsmotor endres under andre forhold enn nominelle