Servo piedziņas izmantošana iekārtu automatizācijā

Tehnoloģiskais progress un konkurence izraisa nepārtrauktu produktivitātes pieaugumu un tehnoloģisko iekārtu automatizācijas pakāpes pieaugumu. Tajā pašā laikā pieaug prasības regulējamām elektriskajām piedziņām attiecībā uz tādiem parametriem kā ātruma regulēšanas diapazons, pozicionēšanas precizitāte un pārslodzes jauda.

Lai atbilstu prasībām, ir izstrādātas modernas elektriskās piedziņas augsto tehnoloģiju iekārtas - servopiedziņas. Tās ir piedziņas sistēmas, kas plašā ātruma kontroles diapazonā garantē ļoti precīzus kustības procesus un realizē to labu atkārtojamību. Servo piedziņas ir vismodernākais elektrisko piedziņu posms.

DC uz maiņstrāvu

Ilgu laiku līdzstrāvas motori galvenokārt tika izmantoti kontrolētos piedziņās. Tas ir saistīts ar armatūras sprieguma kontroles likuma piemērošanas vienkāršību.Magnētiskie pastiprinātāji, tiristoru un tranzistoru regulatori tika izmantoti kā vadības ierīces un analogie taho ģeneratori tika izmantoti kā ātruma atgriezeniskās saites sistēma.

Tiristoru elektriskā piedziņa ir vadāms tiristoru pārveidotājs, kas nodrošina strāvu pastāvīgs dzinējs… Elektriskās piedziņas strāvas ķēde sastāv no: atbilstoša transformatora TV; vadāms taisngriezis, kas samontēts no 12 tiristoriem (V01 … V12), kas savienoti sešfāžu pusviļņu paralēlā ķēdē; strāvas ierobežotāji L1 un L2 un līdzstrāvas motors M ar neatkarīgu ierosmi. Trīsfāzu transformators Televizoram ir divas padeves spoles un no tām ekranēta spole, lai nodrošinātu barošanas vadības ķēdes. Primārais tinums ir savienots trīsstūrī, sekundārais tinums sešfāzu zvaigznē ar neitrālu spaili.

Šādas piedziņas trūkumi ir vadības sistēmas sarežģītība, suku strāvas kolektoru klātbūtne, kas samazina motoru uzticamību, kā arī augstās izmaksas.

Elektronikas sasniegumi un jaunu elektrisko materiālu parādīšanās ir mainījusi situāciju servotehnoloģiju jomā. Jaunākie sasniegumi ļauj kompensēt maiņstrāvas piedziņas vadības sarežģītību ar moderniem mikrokontrolleriem un ātrdarbīgiem augstsprieguma jaudas tranzistoriem. Pastāvīgie magnēti, kas izgatavoti no neodīma-dzelzs-bora un samārija-kobalta sakausējumiem, to augstās enerģijas intensitātes dēļ būtiski uzlaboja sinhrono motoru ar magnētiem uz rotora īpašības, vienlaikus samazinot to svaru un izmērus. Tā rezultātā ir uzlabojušies piedziņas dinamiskie raksturlielumi, un ir samazināti tā izmēri.Asinhrono un sinhrono maiņstrāvas motoru tendence ir īpaši pamanāma servo sistēmās, kuru pamatā tradicionāli ir līdzstrāvas elektriskās piedziņas.

Asinhronais servo

Asinhronais elektromotors ir vispopulārākais nozarē, pateicoties tā vienkāršajai un uzticamajai konstrukcijai par zemām izmaksām. Tomēr šāda veida dzinēji ir sarežģīts vadības objekts griezes momenta un ātruma regulēšanas ziņā, augstas veiktspējas mikrokontrolleru izmantošana, kas realizē vektora vadības algoritmu, un augstas izšķirtspējas digitālie ātruma sensori ļauj iegūt ātruma regulēšanas diapazonu un precizitātes raksturlielumus. no asinhronās elektriskās piedziņas, kas nav sliktāka par sinhrono servo piedziņu.

Frekvences kontrolētas maiņstrāvas asinhronās piedziņas maina vāveres asinhronā motora vārpstas ātrumu, izmantojot tranzistoru vai tiristoru frekvences pārveidotājus, kas pārveido vienfāzes vai trīsfāžu spriegumu ar frekvenci 50 Hz par trīsfāžu spriegumu ar mainīgu frekvenci. diapazonā no 0,2 līdz 400 Hz.

Šodien frekvences pārveidotāji ir maza izmēra ierīce (daudz mazāka par līdzīgas jaudas asinhrono elektromotoru) uz mūsdienu pusvadītāju bāzes, ko vada iebūvēts mikroprocesors. Mainīga asinhronā elektriskā piedziņa ļauj atrisināt dažādas ražošanas automatizācijas un enerģijas taupīšanas problēmas, jo īpaši bezpakāpju griešanās ātruma vai tehnoloģisko mašīnu padeves ātruma regulēšanu.

Izmaksu ziņā asinhronajai servo piedziņai ir neapstrīdams pārākums ar lielu jaudu.

Sinhronais servo

Sinhronie servomotori ir trīsfāzu sinhronie motori ar pastāvīgā magnēta ierosmi un fotoelektrisko rotora pozīcijas sensoru. Viņi izmanto vāveres būru vai pastāvīgo magnētu rotorus. To galvenā priekšrocība ir zemais rotora inerces moments salīdzinājumā ar attīstīto griezes momentu. Šie motori darbojas kombinācijā ar servo pastiprinātāju, kas sastāv no diodes taisngrieža, kondensatora bloka un invertoru, kura pamatā ir jaudas tranzistoru slēdži. Rektificētā sprieguma pulsācijas izlīdzināšanai servopastiprinātājs ir aprīkots ar kondensatoru bloku un bremzēšanas brīžos kondensatoros uzkrātās enerģijas konvertēšanai — ar izlādes tranzistoru un balasta pretestību, kas nodrošina efektīvu dinamisku bremzēšanu.

Mainīgas frekvences sinhronās servo piedziņas reaģē ātri, labi darbojas ar impulsu programmētām vadības sistēmām, un tos var izmantot dažādās nozarēs, kur ir nepieciešamas šādas piedziņas īpašības:

• darba ķermeņu pozicionēšana ar augstu precizitāti;

• griezes momenta uzturēšana ar augstu precizitāti;

• kustības ātruma saglabāšana vai barošana ar augstu precizitāti.

Galvenie sinhrono servomotoru un uz tiem balstīto mainīgo piedziņu ražotāji ir Mitsubishi Electric (Japāna) un Sew-Evrodrive (Vācija).

Mitsubishi Electric ražo virkni mazjaudas servopiedziņu -Melservo-C piecos izmēros ar nominālo jaudu no 30 līdz 750 W, nominālo ātrumu 3000 apgr./min un nominālo griezes momentu no 0,095 līdz 2,4 Nm.

Uzņēmums ražo arī vidējas jaudas gamma-frekvences servo piedziņas ar nominālo jaudu no 0,5 līdz 7,0 kW, nominālo apgriezienu skaitu no 2000 apgr./min un nominālo griezes momentu no 2,4 līdz 33,4 Nm.

Mitsubishi MR-C sērijas servopiedziņas veiksmīgi aizstāj pakāpju motorus, jo to vadības sistēmas ir pilnībā savietojamas (impulsu ievade), taču tajā pašā laikā tās ir brīvas no pakāpju motoriem raksturīgajiem trūkumiem.

MR-J2 (S) servomotori no citiem atšķiras ar iebūvēto mikrokontrolleri ar paplašinātu atmiņu, kas satur līdz 12 vadības programmām. Šāda servo piedziņa darbojas, nezaudējot precizitāti visā darbības ātrumu diapazonā. Viena no būtiskām ierīces priekšrocībām ir tās spēja kompensēt "uzkrātās kļūdas". Servo pastiprinātājs vienkārši atiestata servomotoru "uz nulli" pēc noteikta darba ciklu skaita vai pēc signāla no sensora.

Sew-Evrodrive piegādā gan atsevišķas sastāvdaļas, gan pilnīgas servo piedziņas ar pilnu piederumu klāstu. Šo ierīču galvenās pielietojuma jomas ir programmētu darbgaldu izpildmehānismi un ātrgaitas pozicionēšanas sistēmas.

Šeit ir Sew-Evrodrive sinhrono servomotoru galvenās iezīmes:

• palaišanas griezes moments - no 1 līdz 68 Nm, un piespiedu dzesēšanas ventilatora klātbūtnē - līdz 95 Nm;

• pārslodzes jauda - maksimālā griezes momenta attiecība pret palaišanas griezes momentu - līdz 3,6 reizēm;

• augsta aizsardzības pakāpe (IP65);

• statora tinumā iebūvētie termistori kontrolē motora sildīšanu un izslēdz tā bojājumus jebkāda veida pārslodzes gadījumā;

• impulsu fotoelektriskais sensors 1024 impulsi/apgr. nodrošina ātruma regulēšanas diapazonu līdz 1:5000

Izdarīsim secinājumus:

• regulējamo servopiedziņu jomā vērojama tendence līdzstrāvas elektriskās piedziņas aizstāt ar analogajām vadības sistēmām ar maiņstrāvas elektriskajām piedziņām ar digitālajām vadības sistēmām;

• regulējamas asinhronās elektriskās piedziņas, kuru pamatā ir mūsdienīgi maza izmēra frekvences pārveidotāji, ļauj ar augstu uzticamības un efektivitātes pakāpi atrisināt dažādas ražošanas automatizācijas un enerģijas taupīšanas problēmas. Šīs piedziņas ieteicams izmantot vienmērīgai padeves ātruma regulēšanai kokapstrādes mašīnās un mašīnās;

• asinhronajām servo piedziņām ir neapstrīdamas priekšrocības salīdzinājumā ar sinhronajām pie lielas jaudas un griezes momentiem virs 29-30 N / m (piemēram, vārpstas rotācijas piedziņa pīlinga mašīnās);

• ja nepieciešams liels ātrums (automātiskā cikla ilgums nepārsniedz dažas sekundes) un izstrādāto griezes momentu vērtība ir līdz 15–20 N/m, regulējamām servo piedziņām, kuru pamatā ir sinhronie motori ar dažāda veida sensoriem , kas ļauj regulēt griešanās ātrumu līdz 6000 apgr./min, nesamazinot momentu;

• Mainīgas frekvences servo piedziņas, kuru pamatā ir maiņstrāvas sinhronie motori, ļauj izveidot ātras pozicionēšanas sistēmas, neizmantojot CNC.

Kā pareizi uzstādīt un noregulēt dzinēju

Asinhrono elektromotoru darbības traucējumu diagnostikas metodes

Kā noteikt elektroenerģijas ietaupījumu, nomainot nenoslogotus asinhronos elektromotorus ar mazākas jaudas elektromotoriem

Kā ieslēgt trīsfāžu elektromotoru vienfāzes tīklā bez pārtīšanas

Asinhrono elektromotoru elektriskās aizsardzības veidi

Elektromotoru termistoru (posistoru) aizsardzība

Kā noteikt maiņstrāvas motoru tinumu temperatūru pēc to pretestības

Kā uzlabot jaudas koeficientu, nekompensējot kondensatorus

Kā novērst asinhronā motora statora tinuma izolācijas bojājumus

Kā mainās trīsfāzu asinhronā motora parametri apstākļos, kas nav nomināli