Szervo hajtások alkalmazása a berendezések automatizálásában

A technológiai fejlődés és a verseny a termelékenység folyamatos növekedéséhez és a technológiai berendezések automatizálási fokának növekedéséhez vezet. Ugyanakkor az állítható elektromos hajtásokkal szemben támasztott követelmények nőnek olyan paraméterek tekintetében, mint a fordulatszám szabályozási tartomány, a pozicionálási pontosság és a túlterhelési kapacitás.

A követelményeknek való megfelelés érdekében a modern elektromos hajtás csúcstechnológiás eszközeit - szervohajtásokat - fejlesztették ki. Ezek olyan hajtásrendszerek, amelyek széles fordulatszám-szabályozási tartományban garantálják a rendkívül precíz mozgási folyamatokat és valósítják meg azok jó ismételhetőségét. A szervohajtások az elektromos hajtások legfejlettebb fokozatai.

DC - AC

Az egyenáramú motorokat sokáig főként vezérelt hajtásokban használták. Ez az armatúra feszültségszabályozási törvényének egyszerű alkalmazásának köszönhető.Vezérlőeszközként mágneses erősítőket, tirisztoros és tranzisztoros szabályozókat, sebesség-visszacsatoló rendszerként analóg tachogenerátorokat használtak.

A tirisztoros elektromos hajtás egy vezérelt tirisztoros átalakító, amely tápellátást biztosít állandó motor… Az elektromos hajtás áramköre a következőkből áll: egy megfelelő transzformátor TV; vezérelt egyenirányító 12 tirisztorból (V01 … V12), amelyek egy hatfázisú félhullámú párhuzamos áramkörbe vannak kapcsolva; L1 és L2 áramkorlátozók és M egyenáramú motor független gerjesztéssel. Háromfázisú transzformátor A TV-ben két táptekercs és egy ezektől árnyékolt tekercs található a vezérlőáramkörök táplálására. A primer tekercs delta, a szekunder tekercs egy hatfázisú csillagba van kötve, nulla kivezetéssel.

Az ilyen hajtás hátrányai a vezérlőrendszer bonyolultsága, a kefeáram-gyűjtők jelenléte, amelyek csökkentik a motorok megbízhatóságát, valamint a magas költségek.

Az elektronika fejlődése és az új elektromos anyagok megjelenése megváltoztatta a helyzetet a szervotechnika területén. A legújabb fejlesztések lehetővé teszik a váltakozó áramú hajtásvezérlés bonyolultságát modern mikrokontrollerekkel és nagy sebességű, nagyfeszültségű teljesítménytranzisztorokkal ellensúlyozni. Állandó mágnesek, neodímium-vas-bór és szamárium-kobalt ötvözetből készült, nagy energiaintenzitásuknak köszönhetően jelentősen javították a rotoron mágneses szinkronmotorok jellemzőit, miközben csökkentették tömegüket és méreteiket. Ennek eredményeként javultak a hajtás dinamikus jellemzői, és csökkentek a méretei.Az aszinkron és szinkron váltakozó áramú motorok irányába mutató tendencia különösen a szervorendszereknél figyelhető meg, amelyek hagyományosan egyenáramú elektromos hajtásokon alapulnak.

Aszinkron szervo

Az aszinkron villanymotor egyszerű és megbízható, alacsony költségű kialakításának köszönhetően a legnépszerűbb az iparágban. Ez a típusú motor azonban nyomaték- és fordulatszám-szabályozás szempontjából összetett vezérlőobjektum.A vektorvezérlési algoritmust megvalósító nagy teljesítményű mikrokontrollerek és a nagy felbontású digitális fordulatszám-érzékelők lehetővé teszik a fordulatszám szabályozási tartomány és a pontossági jellemzők elérését. az aszinkron elektromos hajtásé, nem rosszabb, mint a szinkron szervohajtásé.

A frekvenciaszabályozású váltakozó áramú indukciós hajtások tranzisztoros vagy tirisztoros frekvenciaváltók segítségével változtatják a mókuskalitkás indukciós motor tengelyének fordulatszámát, amelyek az 50 Hz frekvenciájú egyfázisú vagy háromfázisú feszültséget változtatható frekvenciájú háromfázisúvá alakítják. 0,2-400 Hz tartományban.

Ma frekvenciaváltók egy kis méretű (sokkal kisebb, mint egy hasonló teljesítményű aszinkron villanymotor) modern félvezető alapon működő, beépített mikroprocesszorral vezérelt eszköz. Változtatható aszinkron elektromos hajtás lehetővé teszi a gyártásautomatizálás és az energiatakarékosság különböző problémáinak megoldását, különösen a forgási sebesség vagy a technológiai gépek előtolási sebességének fokozatmentes szabályozását.

Költség szempontjából az aszinkron szervohajtás vitathatatlan fölényben van nagy teljesítményeknél.

Szinkron szervo

A szinkron szervomotorok háromfázisú szinkronmotorok állandó mágneses gerjesztéssel és fotoelektromos forgórész helyzetérzékelővel. Mókusketreceket vagy állandó mágneses rotorokat használnak. Fő előnyük a forgórész alacsony tehetetlenségi nyomatéka a kifejlesztett nyomatékhoz képest. Ezek a motorok egy dióda-egyenirányítót, egy kondenzátortelepet és egy teljesítménytranzisztoros kapcsolókon alapuló invertert tartalmazó szervoerősítővel kombinálva működnek. Az egyenirányított feszültség hullámzásának kiegyenlítésére a szervoerősítőt kondenzátorblokkkal látják el, és a kondenzátorokban a fékezés pillanataiban felhalmozódott energiát átalakítják - kisülési tranzisztorral és előtétellenállással, amely hatékony dinamikus fékezést biztosít.

A változtatható frekvenciájú szinkron szervohajtások gyorsan reagálnak, jól működnek az impulzus-programozott vezérlőrendszerekkel, és számos iparágban használhatók, ahol a következő hajtási minőségekre van szükség:

• a munkatestek nagy pontosságú pozicionálása;

• a nyomaték nagy pontosságú fenntartása;

• mozgási sebesség fenntartása vagy nagy pontosságú etetés.

A szinkron szervomotorok és az ezekre épülő változó hajtások fő gyártói a Mitsubishi Electric (Japán) és a Sew-Evrodrive (Németország).

A Mitsubishi Electric kis teljesítményű szervohajtások -Melservo-C sorozatát gyártja öt méretben, 30 és 750 W közötti névleges teljesítménnyel, 3000 ford./perc névleges fordulatszámmal és 0,095 és 2,4 Nm névleges nyomatékkal.

A cég emellett közepes teljesítményű gamma-frekvenciás szervohajtásokat is gyárt 0,5-7,0 kW névleges teljesítménnyel, 2000 ford./perc névleges fordulatszámmal és 2,4-33,4 Nm névleges nyomatékkal.

A Mitsubishi MR-C sorozatú szervohajtásai sikeresen helyettesítik a léptetőmotorokat, mert vezérlőrendszereik teljesen kompatibilisek (impulzus bemenet), ugyanakkor mentesek a léptetőmotorok hátrányaitól.

Az MR-J2 (S) szervomotorok a beépített, bővített memóriával rendelkező mikrokontrollerrel különböznek a többitől, amely akár 12 vezérlőprogramot tartalmaz. Az ilyen szervohajtás a pontosság elvesztése nélkül működik a teljes működési fordulatszám-tartományban. Az eszköz egyik jelentős előnye, hogy képes kompenzálni a "halmozott hibákat". A szervoerősítő egyszerűen "nullára" állítja a szervomotort bizonyos számú munkaciklus után vagy egy érzékelő jelére.

A Sew-Evrodrive az egyes alkatrészeket és a teljes szervohajtásokat is a tartozékok teljes skálájával látja el. Ezen eszközök fő alkalmazási területei a programozott szerszámgépek működtetői és nagysebességű pozicionáló rendszerek.

Íme a Sew-Evrodrive szinkron szervomotorok főbb jellemzői:

• indítónyomaték - 1-68 Nm, és ventilátor jelenlétében a kényszerhűtéshez - akár 95 Nm;

• túlterhelés - a maximális nyomaték és az indítónyomaték aránya - akár 3,6-szor;

• magas fokú védelem (IP65);

• az állórész tekercsébe épített termisztorok szabályozzák a motor fűtését és kizárják annak károsodását bármilyen túlterhelés esetén;

• impulzusos fotoelektromos érzékelő 1024 impulzus/ford. akár 1:5000 sebességszabályozási tartományt biztosít

Vonjuk le a következtetéseket:

• az állítható szervohajtások terén tendencia figyelhető meg az egyenáramú elektromos hajtások analóg vezérlőrendszerekkel való helyettesítésére, a váltakozó áramú elektromos hajtások digitális vezérlőrendszerekkel történő helyettesítésére;

• A modern, kis méretű frekvenciaváltókra épülő, állítható aszinkron elektromos hajtások nagyfokú megbízhatósággal és hatékonysággal teszik lehetővé a gyártásautomatizálás és az energiatakarékosság különböző problémáinak megoldását. Javasoljuk, hogy ezeket a hajtásokat használja a famegmunkáló gépek és gépek előtolási sebességének zökkenőmentes beállításához;

• az aszinkron szervohajtások vitathatatlan előnyökkel rendelkeznek a nagy teljesítményű és 29-30 N / m feletti nyomatékú szinkronokkal szemben (például orsóforgató hajtás hámozógépekben);

• ha nagy fordulatszámra van szükség (az automatikus ciklus időtartama nem haladja meg a néhány másodpercet) és a kifejlesztett nyomatékok értéke 15-20 N/m, akkor a különböző típusú érzékelőkkel rendelkező szinkronmotorokon alapuló állítható szervohajtásokat kell alkalmazni. , amelyek lehetővé teszik a forgási sebesség 6000 ford./percig történő beállítását a nyomaték csökkentése nélkül;

• Az AC szinkronmotorokon alapuló, változtatható frekvenciájú szervohajtások gyors pozicionáló rendszerek létrehozását teszik lehetővé CNC használata nélkül.

Hogyan kell megfelelően beszerelni és beállítani a motort

Az aszinkron villanymotorok hibáinak diagnosztizálásának módszerei

Hogyan határozható meg az elektromos energia megtakarítás, ha a terheletlen aszinkron villanymotorokat kisebb teljesítményű villanymotorokra cserélik

Hogyan lehet háromfázisú villanymotort bekapcsolni egyfázisú hálózatban visszatekercselés nélkül

Aszinkron villanymotorok elektromos védelmének típusai

Elektromos motorok termisztoros (pozisztoros) védelme

Hogyan határozzuk meg a váltakozó áramú motorok tekercseinek hőmérsékletét ellenállásuk alapján

Hogyan lehet javítani a teljesítménytényezőt kondenzátorok kompenzálása nélkül

Hogyan lehet megelőzni az indukciós motor állórész tekercsének szigetelésének károsodását

Hogyan változnak a háromfázisú indukciós motor paraméterei a névlegestől eltérő körülmények között