Primjena servo pogona u automatizaciji opreme

Tehnološki napredak i konkurencija dovode do stalnog rasta produktivnosti i povećanja stupnja automatizacije tehnološke opreme. U isto vrijeme, zahtjevi za podesivim električnim pogonima rastu u smislu parametara kao što su raspon regulacije brzine, točnost pozicioniranja i sposobnost preopterećenja.

Kako bi se zadovoljili zahtjevi, razvijeni su visokotehnološki uređaji suvremenog električnog pogona - servo pogoni. To su pogonski sustavi koji u širokom rasponu regulacije brzine jamče vrlo precizne procese kretanja i ostvaruju njihovu dobru ponovljivost. Servo pogoni su najnapredniji stupanj električnih pogona.

DC u AC

Dugo vremena su se istosmjerni motori uglavnom koristili u kontroliranim pogonima. To je zbog jednostavnosti primjene zakona regulacije napona armature.Kao upravljački uređaji korišteni su magnetska pojačala, tiristorski i tranzistorski regulatori, a kao sustav povratne veze po brzini korišteni su analogni tahogeneratori.

Tiristorski električni pogon je upravljani tiristorski pretvarač koji daje snagu stalni motor… Krug napajanja električnog pogona sastoji se od: prilagodbenog transformatora TV; kontrolirani ispravljač sastavljen od 12 tiristora (V01 … V12) spojenih u šestofazni poluvalni paralelni krug; limitatori struje L1 i L2 i istosmjerni motor M s neovisnom pobudom. Trofazni transformator TV ima dvije napojne zavojnice i zavojnicu oklopljenu od njih za napajanje upravljačkih krugova. Primarni namot spojen je u trokut, sekundarni u šesterofaznu zvijezdu s neutralnim priključkom.

Nedostaci takvog pogona su složenost sustava upravljanja, prisutnost kolektora struje četkica, koji smanjuju pouzdanost motora, kao i visoku cijenu.

Napredak elektronike i pojava novih električnih materijala promijenili su situaciju na području servo tehnologije. Najnoviji napredak omogućuje kompenzaciju složenosti upravljanja AC pogonom s modernim mikrokontrolerima i brzim, visokonaponskim tranzistorima snage. Trajni magneti, izrađeni od legura neodimij-željezo-bor i samarij-kobalt, zbog visokog energetskog intenziteta značajno su poboljšali karakteristike sinkronih motora s magnetima na rotoru, a smanjili su im težinu i dimenzije. Time su poboljšane dinamičke karakteristike pogona, a smanjene su mu dimenzije.Trend prema asinkronim i sinkronim izmjeničnim motorima posebno je uočljiv u servo sustavima, koji su se tradicionalno temeljili na istosmjernim električnim pogonima.

Asinkroni servo

Asinkroni elektromotor najpopularniji je u industriji zbog jednostavnog i pouzdanog dizajna po niskoj cijeni. Međutim, ovaj tip motora je složen objekt upravljanja u smislu upravljanja momentom i brzinom. Korištenje mikrokontrolera visokih performansi koji implementiraju algoritam vektorskog upravljanja i digitalnih senzora brzine visoke rezolucije omogućuju dobivanje raspona upravljanja brzinom i karakteristika točnosti asinkronog električnog pogona, ništa lošiji od sinkronog servo pogona.

Frekvencijski upravljani indukcijski pogoni izmjenične struje mijenjaju brzinu osovine asinkronog motora s kaveznim kavezom pomoću tranzistorskih ili tiristorskih pretvarača frekvencije koji pretvaraju jednofazni ili trofazni napon s frekvencijom od 50 Hz u trofazni napon s promjenjivom frekvencijom u rasponu od 0,2 do 400 Hz.

Danas frekvencijski pretvarači je uređaj malih dimenzija (znatno manji od asinkronog elektromotora slične snage) na suvremenoj poluvodičkoj bazi, upravljan ugrađenim mikroprocesorom. Varijabilni asinkroni električni pogon omogućuje vam rješavanje raznih problema automatizacije proizvodnje i uštede energije, posebice bezstupanjske regulacije brzine vrtnje ili brzine dodavanja tehnoloških strojeva.

Što se tiče troškova, asinkroni servo pogon ima neospornu superiornost pri velikim snagama.

Sinkroni servo

Sinkroni servo motori su trofazni sinkroni motori s permanentnom magnetskom uzbudom i fotoelektričnim senzorom položaja rotora. Koriste kavezne rotore ili rotore s permanentnim magnetima. Njihova glavna prednost je mali moment tromosti rotora u usporedbi s razvijenim momentom. Ovi motori rade u kombinaciji sa servo pojačalom koje se sastoji od diodnog ispravljača, kondenzatorske baterije i pretvarača koji se temelji na tranzistorskim sklopkama snage. Za izravnavanje valovitosti ispravljenog napona, servo pojačalo je opremljeno blokom kondenzatora i za pretvaranje energije akumulirane u kondenzatorima u trenucima kočenja - s tranzistorom za pražnjenje i balastnim otporom, koji osigurava učinkovito dinamičko kočenje.

Sinkroni servo pogoni varijabilne frekvencije reagiraju brzo, dobro rade s impulsno programiranim kontrolnim sustavima i mogu se koristiti u raznim industrijama gdje su potrebne sljedeće kvalitete pogona:

• pozicioniranje radnih tijela s visokom točnošću;

• održavanje momenta s visokom točnošću;

• održavanje brzine kretanja ili hranjenje s visokom točnošću.

Glavni proizvođači sinkronih servomotora i varijabilnih pogona temeljenih na njima su Mitsubishi Electric (Japan) i Sew-Evrodrive (Njemačka).

Mitsubishi Electric proizvodi niz servo pogona male snage -Melservo-C u pet veličina s nazivnom snagom od 30 do 750 W, nazivnom brzinom od 3000 o/min i nazivnim momentom od 0,095 do 2,4 Nm.

Tvrtka također proizvodi gama-frekvencijske servo pogone srednje snage nazivne snage od 0,5 do 7,0 kW, nazivne brzine od 2000 o/min i nazivnog momenta od 2,4 do 33,4 Nm.

Mitsubishijevi servo pogoni serije MR-C uspješno zamjenjuju koračne motore jer su njihovi upravljački sustavi potpuno kompatibilni (impulsni ulaz), ali u isto vrijeme lišeni su nedostataka svojstvenih koračnim motorima.

Servo motori MR-J2 (S) razlikuju se od ostalih ugrađenim mikrokontrolerom s proširenom memorijom koji sadrži do 12 upravljačkih programa. Takav servo pogon radi bez gubitka točnosti u cijelom rasponu radnih brzina. Jedna od značajnih prednosti uređaja je njegova sposobnost kompenzacije "akumuliranih grešaka". Servo pojačalo jednostavno vraća servo motor "na nulu" nakon određenog broja radnih ciklusa ili na signal senzora.

Sew-Evrodrive isporučuje kako pojedinačne komponente tako i kompletne servo pogone s cijelim nizom dodataka. Glavna područja primjene ovih uređaja su aktuatori i sustavi za brzo pozicioniranje za programirane alatne strojeve.

Evo glavnih značajki Sew-Evrodrive sinkronih servo motora:

• početni moment — od 1 do 68 Nm, au prisutnosti ventilatora za prisilno hlađenje — do 95 Nm;

• kapacitet preopterećenja - omjer maksimalnog zakretnog momenta i početnog momenta - do 3,6 puta;

• visok stupanj zaštite (IP65);

• termistori ugrađeni u namot statora kontroliraju zagrijavanje motora i isključuju njegovu štetu u slučaju bilo kakvog preopterećenja;

• pulsni fotoelektrični senzor 1024 impulsa/okr. pruža raspon kontrole brzine do 1:5000

Izvucimo zaključke:

• u području podesivih servo pogona postoji tendencija zamjene istosmjernih električnih pogona analognim sustavima upravljanja izmjeničnim električnim pogonima s digitalnim sustavima upravljanja;

• podesivi asinkroni električni pogoni temeljeni na modernim frekventnim pretvaračima male veličine omogućuju rješavanje raznih problema automatizacije proizvodnje i uštede energije s visokim stupnjem pouzdanosti i učinkovitosti. Preporuča se da se ovi pogoni koriste za glatko podešavanje brzine posmaka u strojevima i strojevima za obradu drva;

• asinkroni servo pogoni imaju neosporne prednosti u odnosu na sinkrone pri velikim snagama i momentima iznad 29-30 N / m (na primjer, pogon rotacije vretena u strojevima za guljenje);

• ako je potrebna velika brzina (trajanje automatskog ciklusa ne prelazi nekoliko sekundi), a vrijednost razvijenih momenta je do 15–20 N / m, podesivi servo pogoni temeljeni na sinkronim motorima s različitim vrstama senzora trebaju , koji omogućuju podešavanje brzine vrtnje do 6000 o / min bez smanjenja momenta;

• Servo pogoni promjenjive frekvencije bazirani na AC sinkronim motorima omogućuju stvaranje brzih sustava za pozicioniranje bez upotrebe CNC-a.

Kako ispravno ugraditi i poravnati motor

Metode dijagnosticiranja kvarova asinkronih elektromotora

Kako odrediti uštedu električne energije pri zamjeni neopterećenih asinkronih elektromotora elektromotorima manje snage

Kako uključiti trofazni elektromotor u jednofaznoj mreži bez premotavanja

Vrste električne zaštite asinkronih elektromotora

Termistorska (pozistorska) zaštita elektromotora

Kako odrediti temperaturu namota AC motora prema njihovom otporu

Kako poboljšati faktor snage bez kompenzacijskih kondenzatora

Kako spriječiti oštećenje izolacije namota statora asinkronog motora

Kako se mijenjaju parametri trofaznog asinkronog motora pod uvjetima koji nisu nominalni