Servoajamite kasutamine seadmete automatiseerimisel

Tehnoloogiline areng ja konkurents toovad kaasa pideva tootlikkuse kasvu ja tehnoloogiliste seadmete automatiseerituse astme tõusu. Samal ajal kasvavad nõuded reguleeritavatele elektriajamitele selliste parameetrite osas nagu kiiruse reguleerimise ulatus, positsioneerimistäpsus ja ülekoormusvõime.

Nõuetele vastamiseks on välja töötatud kaasaegse elektriajami kõrgtehnoloogilised seadmed - servoajamid. Need on ajamisüsteemid, mis tagavad laias kiiruse reguleerimises ülitäpsed liikumisprotsessid ja tagavad nende hea korratavuse. Servoajamid on elektriajamite kõige arenenum aste.

DC kuni AC

Pikka aega kasutati alalisvoolumootoreid peamiselt juhitavates ajamites. Selle põhjuseks on armatuuri pinge reguleerimise seaduse rakendamise lihtsus.Juhtseadmetena kasutati magnetvõimendeid, türistor- ja transistorregulaatoreid ning kiiruse tagasisidesüsteemina analoogtahhogeneraatoreid.

Türistori elektriajam on juhitav türistori muundur, mis varustab toidet püsimootor… Elektriajami toiteahel koosneb: sobivast trafo-telerist; juhitav alaldi, mis on kokku pandud 12 türistorist (V01 … V12), mis on ühendatud kuuefaasilise poollaine paralleelahelaga; voolu piirajad L1 ja L2 ning alalisvoolumootor M sõltumatu ergastusega. Kolmefaasiline trafo Teleril on kaks toitepooli ja nende eest varjestatud mähis juhtahelate toiteks. Primaarmähis on ühendatud kolmnurgas, sekundaarmähis kuuefaasilises nullklemmiga tähes.

Sellise ajami puudused on juhtimissüsteemi keerukus, harjavoolukollektorite olemasolu, mis vähendavad mootorite töökindlust, samuti kõrge hind.

Elektroonika edusammud ja uute elektrimaterjalide ilmumine on muutnud olukorda servotehnoloogia vallas. Hiljutised edusammud võimaldavad kompenseerida vahelduvvooluajami juhtimise keerukust kaasaegsete mikrokontrollerite ja kiirete kõrgepingejõutransistoridega. Püsimagnetid, mis on valmistatud neodüümi-raua-boori ja samariumi-koobalti sulamitest, parandasid tänu oma suurele energiaintensiivsusele oluliselt rootoril magnetitega sünkroonmootorite omadusi, vähendades samas nende kaalu ja mõõtmeid. Selle tulemusena on ajami dünaamilised omadused paranenud ja selle mõõtmed on vähenenud.Suundumus asünkroonsete ja sünkroonsete vahelduvvoolumootorite poole on eriti märgatav servosüsteemides, mis on traditsiooniliselt põhinenud alalisvoolu elektriajamitel.

Asünkroonne servo

Asünkroonne elektrimootor on tööstuses populaarseim tänu oma lihtsale ja usaldusväärsele disainile madala hinnaga. Seda tüüpi mootorid on aga pöördemomendi ja kiiruse reguleerimise seisukohalt keerukas juhtimisobjekt.Vektorjuhtimisalgoritmi realiseerivate suure jõudlusega mikrokontrollerite ja kõrge eraldusvõimega digitaalsete kiirusandurite kasutamine võimaldab saada kiiruse reguleerimise vahemikku ja täpsuskarakteristikuid. asünkroonse elektriajamiga, mitte halvem kui sünkroonse servoajami oma.

Sagedusjuhtimisega vahelduvvoolu asünkroonajamid muudavad oravpuuriga asünkroonmootori võlli kiirust, kasutades transistor- või türistori sagedusmuundureid, mis muudavad ühefaasilise või kolmefaasilise pinge sagedusega 50 Hz kolmefaasiliseks muutuva sagedusega pingeks. vahemikus 0,2 kuni 400 Hz.

Täna sagedusmuundurid on väikese suurusega seade (palju väiksem kui sarnase võimsusega asünkroonne elektrimootor) tänapäevasel pooljuhtidel, mida juhib sisseehitatud mikroprotsessor. Muutuv asünkroonne elektriajam võimaldab lahendada erinevaid tootmise automatiseerimise ja energiasäästu probleeme, eelkõige astmevaba pöörlemiskiiruse või tehnoloogiliste masinate etteandekiiruse reguleerimist.

Kulude osas on asünkroonsel servoajamil suurte võimsuste juures vaieldamatu paremus.

Sünkroonne servo

Sünkroonsed servomootorid on kolmefaasilised sünkroonmootorid, millel on püsimagnetergutus ja fotoelektriline rootori asendiandur. Nad kasutavad oravapuuri või püsimagnetrootoreid. Nende peamine eelis on rootori madal inertsimoment võrreldes väljatöötatud pöördemomendiga. Need mootorid töötavad koos servovõimendiga, mis koosneb dioodalaldist, kondensaatoripangast ja toitetransistorlülititel põhinevast inverterist. Alaldatud pinge pulsatsiooni tasandamiseks on servovõimendi varustatud kondensaatorite plokiga ja pidurdushetkedel kondensaatoritesse kogunenud energia muundamiseks — tühjendustransistori ja ballastitakistusega, mis tagab tõhusa dünaamilise pidurdamise.

Muutuva sagedusega sünkroonsed servoajamid reageerivad kiiresti, töötavad hästi impulssprogrammeeritud juhtimissüsteemidega ja neid saab kasutada erinevates tööstusharudes, kus nõutakse järgmisi ajamite omadusi:

• töökehade positsioneerimine suure täpsusega;

• pöördemomendi säilitamine suure täpsusega;

• liikumiskiiruse säilitamine või söötmine suure täpsusega.

Peamised sünkroonsete servomootorite ja nendel põhinevate muutujaajamite tootjad on Mitsubishi Electric (Jaapan) ja Sew-Evrodrive (Saksamaa).

Mitsubishi Electric toodab väikese võimsusega servoajameid -Melservo-C viies suuruses nimivõimsusega 30–750 W, nimikiirusega 3000 p/min ja nimipöördemomendiga 0,095–2,4 Nm.

Ettevõte toodab ka keskmise võimsusega gamma-sagedusega servoajameid nimivõimsusega 0,5–7,0 kW, nimikiirusega 2000 p/min ja nimipöördemomendiga 2,4–33,4 Nm.

Mitsubishi MR-C seeria servoajamid asendavad edukalt samm-mootoreid, kuna nende juhtimissüsteemid on täielikult ühilduvad (impulssisisend), kuid samal ajal on need vabad samm-mootoritele omastest puudustest.

MR-J2 (S) servomootorid erinevad teistest sisseehitatud laiendatud mäluga mikrokontrolleriga, mis sisaldab kuni 12 juhtimisprogrammi. Selline servoajam töötab täpsust kaotamata kogu töökiiruste vahemikus. Seadme üks olulisi eeliseid on selle võime kompenseerida "kogunenud vigu". Servovõimendi nullib servomootori lihtsalt pärast teatud arvu töötsükleid või anduri signaalil "nulli".

Sew-Evrodrive tarnib nii üksikuid komponente kui ka terviklikke servoajameid koos täieliku lisavarustusega. Nende seadmete peamised kasutusvaldkonnad on programmeeritud tööpinkide ajamid ja kiired positsioneerimissüsteemid.

Siin on Sew-Evrodrive sünkroonsete servomootorite peamised omadused:

• käivitusmoment - 1 kuni 68 Nm ja sundjahutusventilaatori juuresolekul - kuni 95 Nm;

• ülekoormus - maksimaalse pöördemomendi ja käivitusmomendi suhe - kuni 3,6 korda;

• kõrge kaitsetase (IP65);

• staatorimähisesse sisseehitatud termistorid juhivad mootori soojenemist ja välistavad selle kahjustumise igasuguse ülekoormuse korral;

• impulssfotoandur 1024 impulssi/pööre. tagab kiiruse reguleerimise vahemiku kuni 1:5000

Teeme järeldused:

• reguleeritavate servoajamite valdkonnas on tendents asendada analoogjuhtimissüsteemidega alalisvoolu elektriajamid digitaalsete juhtimissüsteemidega vahelduvvoolu elektriajamitega;

• Kaasaegsetel väikesemahulistel sagedusmuunduritel põhinevad reguleeritavad asünkroonsed elektriajamid võimaldavad kõrge töökindluse ja efektiivsusega lahendada erinevaid tootmise automatiseerimise ja energiasäästu probleeme. Neid ajamid on soovitatav kasutada puidutöötlemismasinate ja -masinate ettenihke sujuvaks reguleerimiseks;

• asünkroonsetel servoajamitel on vaieldamatud eelised sünkroonsetega võrreldes suure võimsuse ja pöördemomendiga üle 29–30 N / m (näiteks koorimismasinate spindli pöörlemisajam);

• kui on vaja suurt kiirust (automaatse tsükli kestus ei ületa mõnda sekundit) ja väljatöötatud pöördemomentide väärtus on kuni 15–20 N / m, peaksid erinevat tüüpi anduritega sünkroonmootoritel põhinevad reguleeritavad servoajamid. , mis võimaldavad reguleerida pöörlemiskiirust kuni 6000 p / min ilma hetke vähendamata;

• Vahelduvvoolu sünkroonmootoritel põhinevad muutuva sagedusega servoajamid võimaldavad luua kiireid positsioneerimissüsteeme ilma CNC-d kasutamata.

Kuidas mootorit õigesti paigaldada ja joondada

Asünkroonsete elektrimootorite talitlushäirete diagnoosimise meetodid

Kuidas määrata elektrienergia kokkuhoidu, kui asendada koormamata asünkroonsed elektrimootorid väiksema võimsusega elektrimootoritega

Kuidas sisse lülitada kolmefaasiline elektrimootor ühefaasilises võrgus ilma tagasikerimiseta

Asünkroonsete elektrimootorite elektrikaitse tüübid

Elektrimootorite termistori (posistor) kaitse

Kuidas määrata vahelduvvoolumootorite mähiste temperatuuri nende takistuse järgi

Kuidas parandada võimsustegurit ilma kondensaatoreid kompenseerimata

Kuidas vältida asünkroonmootori staatorimähise isolatsiooni kahjustamist

Kuidas muutuvad kolmefaasilise asünkroonmootori parameetrid muudes tingimustes kui nimiväärtus