Използване на серво задвижвания при автоматизация на оборудването

Технологичният напредък и конкуренцията водят до непрекъснат ръст на производителността и увеличаване на степента на автоматизация на технологичното оборудване. В същото време изискванията за регулируеми електрически задвижвания се увеличават по отношение на такива параметри като обхвата на управление на скоростта, точността на позициониране и капацитета на претоварване.

За да отговорят на изискванията, са разработени високотехнологични устройства на модерно електрическо задвижване — серво задвижвания. Това са задвижващи системи, които в широк диапазон от контрол на скоростта гарантират високо прецизни процеси на движение и реализират тяхната добра повторяемост. Серво задвижванията са най -напредналият етап на електрическите задвижвания.

DC към AC

Дълго време DC двигателите се използват главно в управлявани задвижвания. Това се дължи на простотата на прилагането на закона за контрол на напрежението на котвата. Магнитни усилватели, тиристорни и транзисторни регулатори бяха използвани като управляващи устройства, а аналогови тахогенератори бяха използвани като система за обратна връзка по скорост.

Тиристорното електрическо задвижване е управляван тиристорен преобразувател, който захранва постоянен двигател… Силовата верига на електрическото задвижване се състои от: съвпадащ трансформаторен телевизор; управляван токоизправител, сглобен от 12 тиристора (V01 … V12), свързани в шестфазна полувълново-паралелна верига; ограничители на тока L1 и L2 и DC двигател M с независимо възбуждане. Трифазен трансформатор Телевизорът има две захранващи намотки и намотка, екранирана от тях за захранване на управляващи вериги. Първичната намотка е свързана в триъгълник, вторичната — в шестфазна звезда с нулева клема.

Недостатъците на такова задвижване са сложността на системата за управление, наличието на четкови колектори за ток, които намаляват надеждността на двигателите, както и високата цена.

Напредъкът в електрониката и появата на нови електрически материали промениха положението в областта на серво технологията. Последните постижения дават възможност да се компенсира сложността на управлението на променливотоковото задвижване със съвременни микроконтролери и високоскоростни захранващи транзистори с високо напрежение. Постоянни магнити, изработени от неодимово -желязо -бор и самарий -кобалтови сплави, поради високия им енергиен интензитет, значително подобриха характеристиките на синхронните двигатели с магнити върху ротора, като същевременно намалиха тяхното тегло и размери. В резултат на това динамичните характеристики на задвижването се подобриха, а размерите му бяха намалени. Тенденцията към асинхронни и синхронни AC двигатели е особено забележима в сервосистемите, които традиционно се основават на електрически задвижвания с постоянен ток.

Асинхронен серво

Асинхронният електродвигател е най -популярният в индустрията поради простия и надежден дизайн на ниска цена. Този тип двигател обаче е сложен обект за управление по отношение на контрола на въртящия момент и оборотите.Използването на високопроизводителни микроконтролери, които реализират алгоритъма за векторно управление и цифрови сензори за скорост с висока разделителна способност, позволяват да се получат диапазонът за контрол на скоростта и характеристиките на точност на асинхронно електрическо задвижване, не по-лошо от това на синхронно серво задвижване.

Асинхронните задвижвания с променлив ток с честотно управление променят скоростта на вала на асинхронен двигател с катеричка, използвайки транзисторни или тиристорни честотни преобразуватели, които преобразуват еднофазно или трифазно напрежение с честота 50 Hz в трифазно напрежение с променлива честота в диапазона от 0,2 до 400 Hz.

Днес честотни преобразуватели е устройство с малък размер (много по-малко от асинхронен електродвигател с подобна мощност) на съвременна полупроводникова основа, управлявано от вграден микропроцесор. Променливо асинхронно електрическо задвижване ви позволява да решавате различни проблеми с автоматизацията на производството и енергоспестяването, по -специално безстепенното регулиране на скоростта на въртене или скоростта на подаване на технологичните машини.

По отношение на разходите, асинхронното серво задвижване има неоспоримо превъзходство при високи мощности.

Синхронно серво

Синхронните сервомотори са трифазни синхронни двигатели с възбуждане с постоянен магнит и фотоелектричен сензор за положение на ротора. Те използват клетка на катерица или ротори с постоянен магнит. Основното им предимство е ниският инерционен момент на ротора спрямо развития въртящ момент. Тези двигатели работят в комбинация със серво усилвател, включващ диоден токоизправител, кондензаторна банка и инвертор, базиран на силови транзисторни превключватели. За да се изглади пулсацията на коригираното напрежение, серво усилвателят е снабден с блок от кондензатори и за преобразуване на натрупаната в кондензаторите енергия в моментите на спиране — с разреждащ транзистор и съпротивление на баласта, което осигурява ефективно динамично спиране.

Синхронните серво задвижвания с променлива честота реагират бързо, работят добре с импулсно програмирани системи за управление и могат да се използват в различни индустрии, където се изискват следните качества на задвижването:

• позициониране на работни органи с висока точност;

• поддържане на въртящ момент с висока точност;

• поддържане на скоростта на движение или подаване с висока точност.

Основните производители на синхронни сервомотори и променливи задвижвания на тяхна основа са Mitsubishi Electric (Япония) и Sew-Evrodrive (Германия).

Mitsubishi Electric произвежда гама от серво задвижвания с ниска мощност -Melservo-C в пет размера с номинална мощност от 30 до 750 W, номинална скорост 3000 об / мин. и номинален въртящ момент от 0,095 до 2,4 Нм.

Компанията също така произвежда серво задвижвания със средна мощност с гама-честота с номинална мощност от 0,5 до 7,0 kW, номинална скорост от 2000 об / мин. и номинален въртящ момент от 2,4 до 33,4 Нм.

Серво задвижванията от серията MR-C на Mitsubishi успешно заменят стъпкови двигатели, тъй като техните системи за управление са напълно съвместими (импулсен вход), но в същото време те са свободни от недостатъците, присъщи на стъпковите двигатели.

Сервомоторите MR-J2 (S) се различават от останалите с вградения микроконтролер с разширена памет, който съдържа до 12 програми за управление. Такова серво задвижване работи без загуба на точност в целия диапазон на работните скорости. Едно от значимите предимства на устройството е способността му да компенсира „натрупаните грешки“. Серво усилвателят просто настройва сервомотора «на нула» след определен брой работни цикли или по сигнал от сензор.

Sew-Evrodrive доставя както отделни компоненти, така и пълни серво задвижвания с пълна гама от аксесоари. Основните области на приложение на тези устройства са задвижващи механизми и високоскоростни системи за позициониране за програмирани машинни инструменти.

Ето основните характеристики на синхронните сервомотори на Sew-Evrodrive:

• стартов въртящ момент — от 1 до 68 Nm, а при наличие на вентилатор за принудително охлаждане — до 95 Nm;

• капацитет на претоварване — съотношението на максималния въртящ момент към началния момент — до 3,6 пъти;

• висока степен на защита (IP65);

• термистори, вградени в намотката на статора, контролират нагряването на двигателя и изключват неговата повреда в случай на всякакъв вид претоварване;

• импулсен фотоелектричен сензор 1024 имп./об. осигурява диапазон на контрол на скоростта до 1: 5000

Нека направим изводи:

• в областта на регулируемите серво задвижвания има тенденция да се заменят електрически задвижвания с постоянен ток с аналогови системи за управление с електрически задвижвания с променлив ток с цифрови системи за управление;

• регулируемите асинхронни електрически задвижвания, базирани на съвременни малки по размер честотни преобразуватели, позволяват решаване на различни проблеми с автоматизацията на производството и енергоспестяването с висока степен на надеждност и ефективност. Препоръчително е тези задвижвания да се използват за плавно регулиране на скоростта на подаване в дървообработващи машини и машини;

• асинхронните серво задвижвания имат безспорни предимства пред синхронните при големи мощности и въртящи моменти над 29-30 N / m (например задвижване на въртене на шпиндела в пилинг машини);

• ако се изисква висока скорост (продължителността на автоматичния цикъл не надвишава няколко секунди) и стойността на развитите въртящи моменти е до 15–20 N / m, регулируемите серво задвижвания на базата на синхронни двигатели с различни видове сензори трябва , които дават възможност за регулиране на скоростта на въртене до 6000 об / мин. без намаляване на момента;

• Серво задвижванията с променлива честота, базирани на синхронни двигатели с променлив ток, позволяват създаването на системи за бързо позициониране без използване на CNC.

Как правилно да инсталирате и подравните двигателя

Методи за диагностициране на неизправности на асинхронни електродвигатели

Как да се определи икономията на електрическа енергия при смяна на ненатоварени асинхронни електродвигатели с електродвигатели с по -ниска мощност

Как да включите трифазен електродвигател в еднофазна мрежа без пренавиване

Видове електрическа защита на асинхронни електродвигатели

Термисторна (позисторна) защита на електродвигатели

Как да определим температурата на намотките на променливотокови двигатели по тяхното съпротивление

Как да подобрим коефициента на мощност без компенсиращи кондензатори

Как да предотвратим повреда на изолацията на намотката на статора на асинхронен двигател

Как се променят параметрите на трифазен асинхронен двигател при условия, различни от номиналните