Ús de servoaccionaments en l'automatització d'equips
El progrés tecnològic i la competència porten a un creixement continu de la productivitat i un augment del grau d'automatització dels equips tecnològics. Al mateix temps, els requisits dels accionaments elèctrics ajustables augmenten en termes de paràmetres com el rang de control de velocitat, la precisió de posicionament i la capacitat de sobrecàrrega.
Per satisfer els requisits, s'han desenvolupat dispositius d'alta tecnologia d'accionament elèctric modern - servoaccionaments. Es tracta de sistemes d'accionament que, en una àmplia gamma de control de velocitat, garanteixen processos de moviment altament precisos i realitzen la seva bona repetibilitat. Els servoaccionaments són l'etapa més avançada dels accionaments elèctrics.
DC a AC
Durant molt de temps, els motors de corrent continu es van utilitzar principalment en accionaments controlats. Això es deu a la senzillesa d'aplicar la llei de control de tensió de l'induït.Com a dispositius de control es van utilitzar amplificadors magnètics, tiristors i reguladors de transistors i com a sistema de retroalimentació de velocitat es van utilitzar generadors analògics de tacó.
L'accionament elèctric del tiristor és un convertidor de tiristor controlat que subministra energia motor permanent… El circuit de potència de l'accionament elèctric consta de: un transformador TV coincident; rectificador controlat muntat a partir de 12 tiristors (V01 … V12) connectats en un circuit paral·lel de mitja ona de sis fases; limitadors de corrent L1 i L2 i motor DC M amb excitació independent. Transformador trifàsic El televisor té dues bobines d'alimentació i una bobina blindada per alimentar els circuits de control. El bobinatge primari està connectat en un triangle, el bobinatge secundari en una estrella de sis fases amb un terminal neutre.
Els desavantatges d'aquesta unitat són la complexitat del sistema de control, la presència de col·lectors de corrent de raspall, que redueixen la fiabilitat dels motors, així com l'alt cost.
Els avenços en electrònica i l'aparició de nous materials elèctrics han canviat la situació en el camp de la tecnologia servo. Els avenços recents permeten compensar la complexitat del control de la unitat de CA amb microcontroladors moderns i transistors de potència d'alta velocitat i alt voltatge. Imants permanents, fabricat amb aliatges de neodimi-ferro-bor i samari-cobalt, per la seva gran intensitat energètica, va millorar notablement les característiques dels motors síncrons amb imants al rotor, alhora que en reduïen el pes i les dimensions. Com a resultat, s'han millorat les característiques dinàmiques de l'accionament i s'han reduït les seves dimensions.La tendència cap als motors de CA asíncrons i síncrons es nota especialment en els sistemes servo, que tradicionalment s'han basat en accionaments elèctrics de CC.
Servo asíncron
El motor elèctric asíncron és el més popular de la indústria pel seu disseny senzill i fiable a baix cost. No obstant això, aquest tipus de motor és un objecte de control complex pel que fa al control del parell i la velocitat L'ús de microcontroladors d'alt rendiment que implementen l'algoritme de control vectorial i sensors digitals de velocitat d'alta resolució permeten obtenir el rang de control de velocitat i les característiques de precisió. d'un accionament elèctric asíncron, no pitjor que el d'un servoaccionament síncron.
Els accionaments d'inducció de CA controlats per freqüència canvien la velocitat de l'eix del motor d'inducció de gàbia d'esquirol mitjançant convertidors de freqüència de transistor o tiristor que converteixen una tensió monofàsica o trifàsica amb una freqüència de 50 Hz en una tensió trifàsica amb una freqüència variable. en el rang de 0,2 a 400 Hz.
Avui convertidors de freqüència és un dispositiu de mida petita (molt més petit que un motor elèctric asíncron de potència similar) sobre una base moderna de semiconductors, controlat per un microprocessador integrat. Accionament elèctric asíncron variable permet resoldre diversos problemes d'automatització de la producció i estalvi d'energia, en particular la regulació continuada de la velocitat de rotació o la velocitat d'alimentació de màquines tecnològiques.
Pel que fa al cost, el servoaccionament asíncron té una superioritat indiscutible a altes potències.
Servo sincrònic
Els servomotors síncrons són motors síncrons trifàsics amb excitació d'imants permanents i un sensor de posició del rotor fotoelèctric. Utilitzen gàbia d'esquirol o rotors d'imants permanents. El seu principal avantatge és el baix moment d'inèrcia del rotor en comparació amb el parell desenvolupat. Aquests motors funcionen en combinació amb un servoamplificador que inclou un rectificador de díodes, un banc de condensadors i un inversor basat en interruptors de transistors de potència. Per suavitzar l'ondulació de la tensió rectificada, el servoamplificador està equipat amb un bloc de condensadors i per convertir l'energia acumulada en els condensadors en els moments de frenada, amb un transistor de descàrrega i una resistència de llast, que proporciona una frenada dinàmica eficaç.
Els servoaccionaments síncrons de freqüència variable responen ràpidament, funcionen bé amb sistemes de control programats per polsos i es poden utilitzar en una varietat d'indústries on es requereixen les qualitats d'accionament següents:
-
posicionament dels cossos de treball amb alta precisió;
-
mantenir el parell amb alta precisió;
-
mantenint la velocitat de moviment o alimentant-se amb alta precisió.
Els principals fabricants de servomotors síncrons i accionaments variables basats en ells són Mitsubishi Electric (Japó) i Sew-Evrodrive (Alemanya).
Mitsubishi Electric fabrica una gamma de servoaccionaments de baixa potència -Melservo-C en cinc mides amb potència nominal de 30 a 750 W, velocitat nominal de 3000 rpm i parell nominal de 0,095 a 2,4 Nm.
L'empresa també fabrica servoaccionaments de freqüència gamma de potència mitjana amb potència nominal de 0,5 a 7,0 kW, velocitat nominal de 2000 rpm i parell nominal de 2,4 a 33,4 Nm.
Els servoaccionaments de la sèrie MR-C de Mitsubishi substitueixen amb èxit els motors pas a pas perquè els seus sistemes de control són totalment compatibles (entrada de pols), però al mateix temps estan lliures dels inconvenients inherents als motors pas a pas.
Els servomotors MR-J2 (S) es diferencien dels altres amb el microcontrolador integrat amb memòria ampliada, que conté fins a 12 programes de control. Aquest servoaccionament funciona sense pèrdua de precisió en tot el rang de velocitats de funcionament. Un dels avantatges importants del dispositiu és la seva capacitat per compensar els "errors acumulats". El servoamplificador simplement restableix el servomotor "a zero" després d'un cert nombre de cicles de treball o en un senyal d'un sensor.
Sew-Evrodrive subministra components individuals i servoaccionaments complets amb una gamma completa d'accessoris. Les principals àrees d'aplicació d'aquests dispositius són els actuadors i els sistemes de posicionament d'alta velocitat per a màquines-eina programades.
Aquestes són les característiques principals dels servomotors síncrons Sew-Evrodrive:
-
parell d'arrencada - d'1 a 68 Nm, i en presència d'un ventilador per a la refrigeració forçada - fins a 95 Nm;
-
capacitat de sobrecàrrega: la relació entre el parell màxim i el parell inicial, fins a 3,6 vegades;
-
alt grau de protecció (IP65);
-
els termistors integrats al bobinat de l'estator controlen l'escalfament del motor i exclouen el seu dany en cas de qualsevol tipus de sobrecàrrega;
-
sensor fotoelèctric polsat 1024 polsos/rev. proporciona un rang de control de velocitat de fins a 1:5000
Treurem conclusions:
-
en el camp dels servoaccionaments ajustables, hi ha una tendència a substituir els accionaments elèctrics de corrent continu per sistemes de control analògic per accionaments elèctrics de CA amb sistemes de control digital;
-
Els accionaments elèctrics asíncrons ajustables basats en moderns convertidors de freqüència de mida petita permeten resoldre diversos problemes d'automatització de la producció i estalvi d'energia amb un alt grau de fiabilitat i eficiència. Es recomana utilitzar aquests accionaments per a un ajust suau de la velocitat d'alimentació en màquines i màquines per a la fusta;
-
Els servoaccionaments asíncrons tenen avantatges indiscutibles respecte als síncrons a altes potències i parells superiors a 29-30 N / m (per exemple, l'accionament de rotació de l'eix en màquines de pelar);
-
si es requereix una alta velocitat (la durada del cicle automàtic no supera uns segons) i el valor dels parells desenvolupats és de fins a 15-20 N / m, els servoaccionaments ajustables basats en motors síncrons amb diferents tipus de sensors haurien de , que permeten ajustar la velocitat de gir fins a 6000 rpm sense reduir el moment;
-
Els servoaccionaments de freqüència variable basats en motors síncrons de CA permeten la creació de sistemes de posicionament ràpid sense l'ús de CNC.
Com instal·lar i alinear correctament el motor
Mètodes de diagnosi de mal funcionament dels motors elèctrics asíncrons
Com encendre un motor elèctric trifàsic en una xarxa monofàsica sense rebobinar
Tipus de protecció elèctrica de motors elèctrics asíncrons
Protecció del termistor (posistor) dels motors elèctrics
Com determinar la temperatura dels bobinatges dels motors de CA per la seva resistència
Com millorar el factor de potència sense compensar condensadors
Com evitar danys a l'aïllament del bobinatge de l'estator d'un motor d'inducció
Com canvien els paràmetres d'un motor d'inducció trifàsic en condicions diferents de les nominals