Utilizarea servomotoarelor în automatizarea echipamentelor
Progresul tehnologic și concurența duc la creșterea continuă a productivității și la o creștere a gradului de automatizare a echipamentelor tehnologice. În același timp, cerințele pentru acționările electrice reglabile cresc în ceea ce privește parametrii precum domeniul de control al vitezei, precizia de poziționare și capacitatea de suprasarcină.
Pentru a îndeplini cerințele, au fost dezvoltate dispozitive de înaltă tehnologie de acționare electrică modernă - servomotorizări. Acestea sunt sisteme de antrenare care, într-o gamă largă de control al vitezei, garantează procese de mișcare foarte precise și realizează repetabilitate bună. Servomotorizările sunt cea mai avansată etapă a acționărilor electrice.
DC la AC
Pentru o lungă perioadă de timp, motoarele de curent continuu au fost utilizate în principal în acționările controlate. Acest lucru se datorează simplității aplicării legii de control al tensiunii de armătură.Ca dispozitive de control au fost folosite amplificatoare magnetice, tiristoare și regulatoare de tranzistori, iar generatoarele taho analogice au fost folosite ca sistem de feedback al vitezei.
Acționarea electrică a tiristoarelor este un convertor de tiristor controlat care furnizează energie motor permanent… Circuitul de putere al acționării electrice este format din: un transformator TV corespunzător; redresor controlat asamblat din 12 tiristoare (V01 … V12) conectate într-un circuit paralel cu semiundă în șase faze; limitatoare de curent L1 și L2 și motor DC M cu excitație independentă. Transformator trifazat Televizorul are două bobine de alimentare și o bobină ecranată față de acestea pentru a alimenta circuitele de control. Înfășurarea primară este conectată într-o deltă, înfășurarea secundară într-o stea cu șase faze cu o bornă neutră.
Dezavantajele unei astfel de acționări sunt complexitatea sistemului de control, prezența colectoarelor de curent cu perie, care reduc fiabilitatea motoarelor, precum și costul ridicat.
Progresele în electronică și apariția de noi materiale electrice au schimbat situația în domeniul tehnologiei servo. Progresele recente fac posibilă compensarea complexității controlului unității de curent alternativ cu microcontrolere moderne și tranzistoare de putere de mare viteză, de înaltă tensiune. Magneți permanenți, realizate din aliaje neodim-fier-bor si samariu-cobalt, datorita intensitatii lor energetice ridicate, au imbunatatit semnificativ caracteristicile motoarelor sincrone cu magneti pe rotor, reducand in acelasi timp greutatea si dimensiunile acestora. Ca urmare, caracteristicile dinamice ale unității s-au îmbunătățit, iar dimensiunile acestuia au fost reduse.Tendința către motoare de curent alternativ asincrone și sincrone este deosebit de remarcabilă în sistemele servo, care au fost în mod tradițional bazate pe unități electrice de curent continuu.
Servo asincron
Motorul electric asincron este cel mai popular din industrie datorită designului său simplu și fiabil la un cost redus. Cu toate acestea, acest tip de motor este un obiect de control complex în ceea ce privește controlul cuplului și al vitezei.Utilizarea microcontrolerelor de înaltă performanță care implementează algoritmul de control vectorial și senzori digitali de viteză de înaltă rezoluție permit obținerea domeniului de control al vitezei și a caracteristicilor de precizie. a unei acționări electrice asincrone, nu mai rău decât a unui servomotor sincron.
Dispozitivele de acţionare cu inducţie AC controlate în frecvenţă modifică viteza arborelui motorului cu inducţie cu colivie de veveriţă utilizând convertoare de frecvenţă cu tranzistori sau tiristoare care convertesc o tensiune monofazată sau trifazată cu o frecvenţă de 50 Hz într-o tensiune trifazată cu o frecvenţă variabilă în intervalul de la 0,2 la 400 Hz.
Astăzi convertoare de frecvenţă este un dispozitiv de dimensiuni reduse (mult mai mic decât un motor electric asincron de putere similară) pe bază de semiconductor modern, controlat de un microprocesor încorporat. Acționare electrică asincronă variabilă vă permite să rezolvați diverse probleme de automatizare a producției și de economisire a energiei, în special reglarea continuă a vitezei de rotație sau a vitezei de avans a mașinilor tehnologice.
Din punct de vedere al costului, servomotor asincron are o superioritate incontestabilă la puteri mari.
Servo sincron
Servomotoarele sincrone sunt motoare sincrone trifazate cu excitație cu magnet permanent și un senzor fotoelectric de poziție a rotorului. Ei folosesc rotoare cu cușcă de veveriță sau cu magnet permanenți. Principalul lor avantaj este momentul scăzut de inerție al rotorului în comparație cu cuplul dezvoltat. Aceste motoare funcționează în combinație cu un servoamplificator care cuprinde un redresor de diode, o bancă de condensatoare și un invertor bazat pe comutatoare cu tranzistori de putere. Pentru a netezi ondularea tensiunii redresate, servoamplificatorul este echipat cu un bloc de condensatori și pentru a converti energia acumulată în condensatoare în momentele de frânare — cu un tranzistor de descărcare și rezistență de balast, care asigură o frânare dinamică eficientă.
Servomotorizările sincrone cu frecvență variabilă răspund rapid, funcționează bine cu sisteme de control programate cu impulsuri și pot fi utilizate într-o varietate de industrii în care sunt necesare următoarele calități de acționare:
-
poziționarea corpurilor de lucru cu mare precizie;
-
menținerea cuplului cu precizie ridicată;
-
menținerea vitezei de mișcare sau hrănirea cu mare precizie.
Principalii producători de servomotoare sincrone și acționări variabile bazate pe acestea sunt Mitsubishi Electric (Japonia) și Sew-Evrodrive (Germania).
Mitsubishi Electric produce o gamă de servomotor de mică putere -Melservo-C în cinci dimensiuni, cu putere nominală de la 30 la 750 W, turație nominală 3000 rpm și cuplu nominal de la 0,095 la 2,4 Nm.
Compania produce, de asemenea, servomotorizări cu frecvență gamma de putere medie, cu putere nominală de la 0,5 la 7,0 kW, turație nominală de la 2000 rpm și cuplu nominal de la 2,4 la 33,4 Nm.
Servomotorizările din seria MR-C de la Mitsubishi înlocuiesc cu succes motoarele pas cu pas, deoarece sistemele lor de control sunt complet compatibile (intrare cu impulsuri), dar în același timp nu prezintă dezavantajele inerente motoarelor pas cu pas.
Servomotoarele MR-J2 (S) diferă de altele prin microcontrolerul încorporat cu memorie extinsă, care conține până la 12 programe de control. Un astfel de servomotor funcționează fără pierderi de precizie pe întreaga gamă de viteze de funcționare. Unul dintre avantajele semnificative ale dispozitivului este capacitatea sa de a compensa „erorile acumulate”. Servoamplificatorul pur și simplu resetează servomotorul „la zero” după un anumit număr de cicluri de lucru sau la un semnal de la un senzor.
Sew-Evrodrive furnizează atât componente individuale, cât și servomotor complete cu o gamă completă de accesorii. Principalele domenii de aplicare ale acestor dispozitive sunt actuatoarele și sistemele de poziționare de mare viteză pentru mașini-unelte programate.
Iată principalele caracteristici ale servomotoarelor sincrone Sew-Evrodrive:
-
cuplu de pornire — de la 1 la 68 Nm, iar în prezența unui ventilator pentru răcire forțată — până la 95 Nm;
-
capacitatea de suprasarcină — raportul dintre cuplul maxim și cuplul de pornire — de până la 3,6 ori;
-
grad ridicat de protectie (IP65);
-
termistorii încorporați în înfășurarea statorului controlează încălzirea motorului și exclud deteriorarea acestuia în cazul oricărui tip de suprasarcină;
-
senzor fotoelectric pulsat 1024 impulsuri/tur. oferă un interval de control al vitezei de până la 1:5000
Să tragem concluziile:
-
în domeniul servomotorizărilor reglabile, există tendința de a înlocui acționările electrice de curent continuu cu sisteme de control analogice cu acționări electrice de curent alternativ cu sisteme de control digital;
-
Acționările electrice asincrone reglabile bazate pe convertoare moderne de frecvență de dimensiuni mici permit rezolvarea diverselor probleme de automatizare a producției și economisire a energiei cu un grad ridicat de fiabilitate și eficiență. Se recomandă ca aceste unități să fie utilizate pentru reglarea lină a vitezei de avans la mașinile și mașinile pentru prelucrarea lemnului;
-
Servoacționările asincrone au avantaje incontestabile față de cele sincrone la puteri mari și cupluri de peste 29-30 N/m (de exemplu, antrenamentul de rotație a arborelui la mașinile de decojit);
-
dacă este necesară o viteză mare (durata ciclului automat nu depășește câteva secunde) și valoarea cuplurilor dezvoltate este de până la 15–20 N / m, ar trebui să servomotoare reglabile bazate pe motoare sincrone cu diferite tipuri de senzori. , care fac posibilă reglarea vitezei de rotație până la 6000 rpm fără a reduce momentul;
-
Servomotorizările cu frecvență variabilă bazate pe motoare sincrone AC permit crearea de sisteme de poziționare rapidă fără utilizarea CNC.
Cum să instalați și să aliniați corect motorul
Metode de diagnosticare a defecțiunilor motoarelor electrice asincrone
Cum să porniți un motor electric trifazat într-o rețea monofazată fără rebobinare
Tipuri de protecție electrică a motoarelor electrice asincrone
Protecția cu termistor (pozitor) a motoarelor electrice
Cum se determină temperatura înfășurărilor motoarelor de curent alternativ prin rezistența acestora
Cum să îmbunătățiți factorul de putere fără a compensa condensatorii
Cum să preveniți deteriorarea izolației înfășurării statorului a unui motor cu inducție
Cum se modifică parametrii unui motor cu inducție trifazat în alte condiții decât cele nominale