Servokäyttöjen käyttö laiteautomaatiossa
Teknologinen kehitys ja kilpailu johtavat jatkuvaan tuottavuuden kasvuun ja teknisten laitteiden automaatioasteen nousuun. Samanaikaisesti säädettävien sähkökäyttöjen vaatimukset kasvavat muun muassa nopeudensäätöalueen, paikannustarkkuuden ja ylikuormituskyvyn osalta.
Vaatimusten täyttämiseksi on kehitetty nykyaikaisen sähkökäytön huipputeknisiä laitteita - servokäyttöjä. Nämä ovat käyttöjärjestelmiä, jotka takaavat laajalla nopeudensäädöllä erittäin tarkat liikeprosessit ja toteuttavat niiden hyvän toistettavuuden. Servokäytöt ovat sähkökäyttöjen edistynein vaihe.
DC:stä AC:hen
Tasavirtamoottoreita käytettiin pitkään pääasiassa ohjatuissa käyttökäytöissä. Tämä johtuu ankkurijännitteen ohjauslain soveltamisen yksinkertaisuudesta.Ohjauslaitteina käytettiin magneettivahvistimia, tyristori- ja transistorisäätimiä ja nopeuden takaisinkytkentäjärjestelmänä analogisia tachogeneraattoreita.
Tyristorisähkökäyttö on ohjattu tyristorimuunnin, joka syöttää virtaa pysyvä moottori… Sähkökäytön virtapiiri koostuu: yhteensopivasta muuntaja-TV:stä; ohjattu tasasuuntaaja, joka on koottu 12 tyristorista (V01 … V12), jotka on kytketty kuusivaiheiseen puoliaaltorinnakkaispiiriin; Virranrajoittimet L1 ja L2 sekä tasavirtamoottori M itsenäisellä herätyksellä. Kolmivaiheinen muuntaja Televisiossa on kaksi syöttökäämiä ja niiltä suojattu käämi ohjauspiirien syöttämiseksi. Ensiökäämi on kytketty kolmioon, toisiokäämi kuusivaiheiseen tähtiin, jossa on nollaliitin.
Tällaisen käytön haittoja ovat ohjausjärjestelmän monimutkaisuus, harjavirran kerääjien läsnäolo, jotka vähentävät moottoreiden luotettavuutta, sekä korkeat kustannukset.
Elektroniikan kehitys ja uusien sähkömateriaalien ilmaantuminen ovat muuttaneet tilannetta servotekniikan alalla. Viimeaikaiset edistysaskeleet mahdollistavat AC-käytön monimutkaisuuden korvaamisen nykyaikaisilla mikro-ohjaimilla ja nopeilla suurjännitetehotransistoreilla. Kestomagneetit, valmistettu neodyymi-rauta-boori- ja samarium-kobolttiseoksista korkean energiaintensiteetin vuoksi, paransi merkittävästi synkronisten moottoreiden ominaisuuksia, joissa on magneetit roottorilla, ja pienensi samalla niiden painoa ja mittoja. Tämän seurauksena vetolaitteen dynaamiset ominaisuudet ovat parantuneet ja sen mitat ovat pienentyneet.Suuntaus asynkronisiin ja synkronisiin AC-moottoreihin on erityisen havaittavissa servojärjestelmissä, jotka ovat perinteisesti perustuneet DC-sähkökäyttöihin.
Asynkroninen servo
Asynkroninen sähkömoottori on alan suosituin yksinkertaisen ja luotettavan suunnittelunsa ansiosta. Tämän tyyppinen moottori on kuitenkin monimutkainen ohjausobjekti vääntömomentin ja nopeuden säädön suhteen.Vektoriohjausalgoritmin toteuttavien tehokkaiden mikrokontrollerien ja korkearesoluutioisten digitaalisten nopeusanturien käyttö mahdollistaa nopeudensäätöalueen ja tarkkuusominaisuudet. asynkronisen sähkökäytön, ei huonompi kuin synkronisen servokäytön.
Taajuusohjatut AC-oikosulkukäytöt muuttavat oikosulkumoottorin akselin nopeutta transistori- tai tyristoritaajuusmuuttajien avulla, jotka muuntavat yksivaiheisen tai kolmivaiheisen jännitteen taajuudella 50 Hz kolmivaiheiseksi jännitteeksi, jonka taajuudet vaihtelevat. alueella 0,2 - 400 Hz.
Tänään taajuusmuuttajat on pienikokoinen (paljon pienempi kuin samantehoinen asynkroninen sähkömoottori) nykyaikaisella puolijohdepohjalla, jota ohjaa sisäänrakennettu mikroprosessori. Muuttuva asynkroninen sähkökäyttö Voit ratkaista erilaisia tuotannon automaation ja energiansäästön ongelmia, erityisesti teknisten koneiden pyörimisnopeuden tai syöttönopeuden portaatonta säätöä.
Kustannusten suhteen asynkronisella servokäytöllä on kiistaton ylivoima suurilla tehoilla.
Synkroninen servo
Synkroniset servomoottorit ovat kolmivaiheisia synkronimoottoreita, joissa on kestomagneettiherätys ja fotosähköinen roottorin asentoanturi. He käyttävät oravahäkkiä tai kestomagneettiroottoreita. Niiden tärkein etu on roottorin alhainen hitausmomentti kehitettyyn vääntömomenttiin verrattuna. Nämä moottorit toimivat yhdessä servovahvistimen kanssa, joka sisältää dioditasasuuntaajan, kondensaattoripariston ja tehotransistorikytkimiin perustuvan invertterin. Tasasuunnatun jännitteen aaltoilun tasoittamiseksi servovahvistin on varustettu kondensaattorilohkolla ja muuntaa kondensaattoreihin jarrutushetkellä kertynyttä energiaa - purkaustransistorilla ja painolastivastuksen avulla, mikä tarjoaa tehokkaan dynaamisen jarrutuksen.
Säädettävätaajuiset synkroniset servokäytöt reagoivat nopeasti, toimivat hyvin pulssiohjelmoitujen ohjausjärjestelmien kanssa, ja niitä voidaan käyttää useilla aloilla, joilla vaaditaan seuraavia käyttöominaisuuksia:
-
työkappaleiden sijoittaminen suurella tarkkuudella;
-
vääntömomentin ylläpitäminen suurella tarkkuudella;
-
liikenopeuden ylläpitäminen tai ruokinta suurella tarkkuudella.
Synkronisten servomoottorien ja niihin perustuvien taajuusmuuttajien tärkeimmät valmistajat ovat Mitsubishi Electric (Japani) ja Sew-Evrodrive (Saksa).
Mitsubishi Electric valmistaa valikoimaa pienitehoisia servokäyttöjä -Melservo-C viidessä koossa, joiden nimellisteho on 30–750 W, nimellisnopeus 3000 rpm ja nimellisvääntömomentti 0,095–2,4 Nm.
Yritys valmistaa myös keskitehoisia gammataajuusservokäyttöjä, joiden nimellisteho on 0,5–7,0 kW, nimellisnopeus 2000 rpm ja nimellisvääntömomentti 2,4–33,4 Nm.
Mitsubishin MR-C-sarjan servokäytöt korvaavat onnistuneesti askelmoottorit, koska niiden ohjausjärjestelmät ovat täysin yhteensopivia (pulssisyöttö), mutta samalla ne ovat vapaita askelmoottoreille ominaisista haitoista.
MR-J2 (S) -servomoottorit eroavat muista sisäänrakennetulla mikrokontrollerilla, jossa on laajennettu muisti, joka sisältää jopa 12 ohjausohjelmaa. Tällainen servokäyttö toimii ilman tarkkuuden menetystä koko käyttönopeusalueella. Yksi laitteen merkittävistä eduista on sen kyky kompensoida "kertyneitä virheitä". Servovahvistin yksinkertaisesti nollaa servomoottorin "nollaan" tietyn käyttöjaksojen määrän jälkeen tai anturin signaalin perusteella.
Sew-Evrodrive toimittaa sekä yksittäisiä komponentteja että kokonaisia servokäyttöjä täyden valikoiman lisävarusteita. Näiden laitteiden pääasialliset sovellusalueet ovat toimilaitteet ja ohjelmoitujen työstökoneiden nopeat paikannusjärjestelmät.
Tässä ovat Sew-Evrodriven synkronisten servomoottorien pääominaisuudet:
-
käynnistysmomentti - 1 - 68 Nm ja pakotetun jäähdytyksen tuulettimen läsnä ollessa - jopa 95 Nm;
-
ylikuormituskyky - suurimman vääntömomentin suhde käynnistysmomenttiin - jopa 3,6 kertaa;
-
korkea suojausaste (IP65);
-
staattorikäämiin rakennetut termistorit ohjaavat moottorin lämmitystä ja estävät sen vaurioitumisen kaikenlaisen ylikuormituksen sattuessa;
-
pulssivalokenno 1024 pulssia/kierros. tarjoaa jopa 1:5000 nopeudensäätöalueen
Tehdään johtopäätökset:
-
säädettävien servokäyttöjen alalla on taipumus korvata DC-sähkökäytöt analogisilla ohjausjärjestelmillä AC-sähkökäytöillä digitaalisilla ohjausjärjestelmillä;
-
Nykyaikaisiin pienikokoisiin taajuusmuuttajiin perustuvat säädettävät asynkroniset sähkökäytöt mahdollistavat erilaisten tuotannon automaation ja energiansäästön ongelmien ratkaisemisen luotettavasti ja tehokkaasti. On suositeltavaa käyttää näitä käyttöjä puuntyöstökoneiden ja -koneiden syöttönopeuden tasaiseen säätämiseen;
-
asynkronisilla servokäytöillä on kiistattomia etuja synkronisiin suurilla tehoilla ja yli 29-30 N / m vääntömomenteilla (esimerkiksi karan kiertokäyttö kuorintakoneissa);
-
jos tarvitaan suurta nopeutta (automaattisen syklin kesto ei ylitä muutamaa sekuntia) ja kehitettyjen vääntömomenttien arvo on jopa 15–20 N / m, säädettävät servokäytöt, jotka perustuvat synkronisiin moottoreihin, joissa on erityyppiset anturit , jotka mahdollistavat pyörimisnopeuden säätämisen jopa 6000 rpm:iin ilman, että momentti pienenee;
-
Vaihtuvataajuiset servokäytöt, jotka perustuvat AC-synkronimoottoreihin, mahdollistavat nopeiden paikannusjärjestelmien luomisen ilman CNC:tä.
Kuinka asentaa ja kohdistaa moottori oikein
Asynkronisten sähkömoottoreiden toimintahäiriöiden diagnosointimenetelmät
Kuinka käynnistää kolmivaiheinen sähkömoottori yksivaiheisessa verkossa ilman kelausta
Asynkronisten sähkömoottoreiden sähkösuojaustyypit
Sähkömoottoreiden termistorisuojaus (posistori).
Kuinka määrittää vaihtovirtamoottoreiden käämien lämpötila niiden vastuksen perusteella
Kuinka parantaa tehokerrointa ilman kompensoivia kondensaattoreita
Kuinka estää oikosulkumoottorin staattorikäämin eristyksen vaurioituminen
Kuinka kolmivaiheisen oikosulkumoottorin parametrit muuttuvat muissa kuin nimellisissä olosuhteissa