Servo pavarų naudojimas įrangos automatizavime

Technologijų pažanga ir konkurencija lemia nuolatinį produktyvumo augimą ir technologinės įrangos automatizavimo laipsnio didėjimą. Kartu didėja reikalavimai reguliuojamoms elektrinėms pavaroms, atsižvelgiant į tokius parametrus kaip greičio reguliavimo diapazonas, padėties nustatymo tikslumas ir perkrovos geba.

Siekiant atitikti keliamus reikalavimus, sukurti modernios elektros pavaros aukštųjų technologijų įrenginiai – servovaros. Tai yra pavaros sistemos, kurios plačiame greičio valdymo diapazone garantuoja itin tikslius judėjimo procesus ir užtikrina gerą jų pakartojamumą. Servo pavaros yra pažangiausias elektrinių pavarų etapas.

DC į AC

Ilgą laiką nuolatinės srovės varikliai buvo daugiausia naudojami valdomose pavarose. Taip yra dėl armatūros įtampos valdymo įstatymo taikymo paprastumo.Magnetiniai stiprintuvai, tiristorius ir tranzistoriniai reguliatoriai buvo naudojami kaip valdymo įrenginiai, o analoginiai tacho generatoriai – kaip greičio grįžtamojo ryšio sistema.

Tiristoriaus elektrinė pavara yra valdomas tiristoriaus keitiklis, tiekiantis maitinimą nuolatinis variklis… Elektros pavaros maitinimo grandinę sudaro: atitinkantis transformatorinis televizorius; valdomas lygintuvas, surinktas iš 12 tiristorių (V01 … V12), sujungtų į šešių fazių pusiau bangos lygiagrečią grandinę; srovės ribotuvai L1 ir L2 bei nuolatinės srovės variklis M su nepriklausomu sužadinimu. Trifazis transformatorius Televizorius turi dvi maitinimo rites ir nuo jų ekranuotą ritę maitinimo valdymo grandinėms. Pirminė apvija jungiama trikampiu, antrinė – šešių fazių žvaigžde su nuliniu gnybtu.

Tokios pavaros trūkumai yra valdymo sistemos sudėtingumas, šepečių srovės kolektorių, kurie sumažina variklių patikimumą, buvimas, taip pat didelė kaina.

Elektronikos pažanga ir naujų elektros medžiagų atsiradimas pakeitė situaciją servotechnikos srityje. Naujausi pažanga leidžia kompensuoti kintamosios srovės pavaros valdymo sudėtingumą moderniais mikrovaldikliais ir didelės spartos, aukštos įtampos galios tranzistoriais. Nuolatiniai magnetai, pagamintas iš neodimio-geležies-boro ir samariumo-kobalto lydinių, dėl didelio energijos intensyvumo žymiai pagerino sinchroninių variklių su magnetais ant rotoriaus charakteristikas, tuo pačiu sumažino jų svorį ir matmenis. Dėl to pagerėjo dinaminės pavaros charakteristikos, sumažėjo jos matmenys.Asinchroninių ir sinchroninių kintamosios srovės variklių tendencija ypač pastebima servo sistemose, kurios tradiciškai buvo paremtos nuolatinės srovės elektros pavaromis.

Asinchroninis servo

Asinchroninis elektros variklis yra populiariausias pramonėje dėl savo paprastos ir patikimos konstrukcijos už mažą kainą. Tačiau šio tipo varikliai yra sudėtingas valdymo objektas sukimo momento ir greičio valdymo požiūriu.Naudojant didelio našumo mikrovaldiklius, įgyvendinančius vektorinio valdymo algoritmą ir didelės raiškos skaitmeninius greičio jutiklius, galima gauti greičio reguliavimo diapazoną ir tikslumo charakteristikas. asinchroninės elektrinės pavaros, ne prastesnės nei sinchroninės servo pavaros.

Dažniu valdomos kintamosios srovės asinchroninės pavaros keičia voverės narvelio asinchroninio variklio veleno greitį naudodami tranzistorius arba tiristorius dažnio keitiklius, kurie paverčia vienfazę arba trifazę 50 Hz dažnio įtampą į trifazę kintamo dažnio įtampą. diapazone nuo 0,2 iki 400 Hz .

Šiandien dažnio keitikliai yra nedidelio dydžio (daug mažesnis nei panašios galios asinchroninis elektros variklis) įrenginys šiuolaikiniu puslaidininkiniu pagrindu, valdomas įmontuotu mikroprocesoriumi. Kintamoji asinchroninė elektrinė pavara leidžia spręsti įvairias gamybos automatizavimo ir energijos taupymo problemas, ypač bepakopį technologinių mašinų sukimosi greičio ar padavimo greičio reguliavimą.

Kalbant apie kainą, asinchroninė servo pavara turi neabejotiną pranašumą esant didelėms galioms.

Sinchroninis servo

Sinchroniniai servovarikliai yra trifaziai sinchroniniai varikliai su nuolatinio magneto sužadinimu ir fotoelektriniu rotoriaus padėties jutikliu. Jie naudoja voverės narvelį arba nuolatinio magneto rotorius. Pagrindinis jų pranašumas yra mažas rotoriaus inercijos momentas, palyginti su sukurtu sukimo momentu. Šie varikliai veikia kartu su servo stiprintuvu, kurį sudaro diodinis lygintuvas, kondensatorių blokas ir keitiklis, pagrįstas galios tranzistorių jungikliais. Išlygintos įtampos pulsacijai išlyginti servo stiprintuve įtaisytas kondensatorių blokas ir stabdymo momentais kondensatoriuose susikaupusią energiją konvertuoti – su išlydžio tranzistoriumi ir balasto pasipriešinimu, užtikrinančiu efektyvų dinaminį stabdymą.

Kintamo dažnio sinchroninės servo pavaros reaguoja greitai, puikiai veikia su impulsiniu užprogramuotomis valdymo sistemomis ir gali būti naudojamos įvairiose pramonės šakose, kur reikalingos šios pavaros savybės:

• darbo kūnų padėties nustatymas dideliu tikslumu;

• Sukimo momento palaikymas dideliu tikslumu;

• judėjimo greičio palaikymas arba šėrimas dideliu tikslumu.

Pagrindiniai sinchroninių servomotorų ir jais paremtų kintamųjų pavarų gamintojai yra „Mitsubishi Electric“ (Japonija) ir „Sew-Evrodrive“ (Vokietija).

„Mitsubishi Electric“ gamina penkių dydžių mažos galios servo pavaras -Melservo-C, kurių vardinė galia nuo 30 iki 750 W, vardinis greitis 3000 aps./min ir vardinis sukimo momentas nuo 0,095 iki 2,4 Nm.

Įmonė taip pat gamina vidutinio galingumo gama dažnio servo pavaras, kurių vardinė galia nuo 0,5 iki 7,0 kW, vardinis sūkių skaičius nuo 2000 aps./min., o vardinis sukimo momentas – nuo ​​2,4 iki 33,4 Nm.

Mitsubishi MR-C serijos servo pavaros sėkmingai pakeičia žingsninius variklius, nes jų valdymo sistemos yra visiškai suderinamos (impulsų įvestis), tačiau tuo pat metu jie neturi trūkumų, būdingų žingsniniams varikliams.

MR-J2 (S) servovarikliai nuo kitų skiriasi įmontuotu mikrovaldikliu su išplėstine atmintimi, kuriame yra iki 12 valdymo programų. Tokia servo pavara veikia neprarandant tikslumo visame darbinių greičių diapazone. Vienas iš reikšmingų įrenginio privalumų yra jo galimybė kompensuoti „susikaupusias klaidas“. Servo stiprintuvas tiesiog atstato servo variklį „į nulį“ po tam tikro skaičiaus darbo ciklų arba pagal signalą iš jutiklio.

„Sew-Evrodrive“ tiekia atskirus komponentus ir visas servo pavaras su visu priedų asortimentu. Pagrindinės šių įrenginių taikymo sritys yra programuotų staklių pavaros ir greitaeigės padėties nustatymo sistemos.

Čia pateikiamos pagrindinės „Sew-Evrodrive“ sinchroninių servo variklių savybės:

• pradinis sukimo momentas - nuo 1 iki 68 Nm, o esant priverstinio aušinimo ventiliatoriui - iki 95 Nm;

• perkrovos geba - maksimalaus sukimo momento ir paleidimo momento santykis - iki 3,6 karto;

• aukštas apsaugos laipsnis (IP65);

• statoriaus apvijoje įmontuoti termistoriai kontroliuoja variklio šildymą ir pašalina jo pažeidimus bet kokios perkrovos atveju;

• impulsinis fotoelektrinis jutiklis 1024 impulsai/aps. užtikrina greičio reguliavimo diapazoną iki 1:5000

Padarykime išvadas:

• reguliuojamų servopavarų srityje pastebima tendencija nuolatinės srovės elektrines pavaras pakeisti analoginėmis valdymo sistemomis kintamosios srovės elektros pavaromis su skaitmeninėmis valdymo sistemomis;

• Reguliuojamos asinchroninės elektros pavaros modernių mažo dydžio dažnio keitiklių pagrindu leidžia labai patikimai ir efektyviai išspręsti įvairias gamybos automatizavimo ir energijos taupymo problemas. Šias pavaras rekomenduojama naudoti sklandžiai medienos apdirbimo staklių ir staklių pastūmos reguliavimui;

• asinchroninės servo pavaros turi neginčijamų pranašumų, palyginti su sinchroninėmis, kai didelės galios ir sukimo momentai viršija 29-30 N / m (pavyzdžiui, veleno sukimosi pavara lupimo mašinose);

• jei reikia didelio greičio (automatinio ciklo trukmė neviršija kelių sekundžių) ir sukuriamų sukimo momentų vertė yra iki 15–20 N/m, reguliuojamos servo pavaros, kurių pagrindą sudaro sinchroniniai varikliai su skirtingų tipų jutikliais , kurios leidžia reguliuoti sukimosi greitį iki 6000 aps./min., nesumažinant momento;

• Kintamo dažnio servo pavaros, pagrįstos kintamosios srovės sinchroniniais varikliais, leidžia sukurti greitas padėties nustatymo sistemas nenaudojant CNC.

Kaip tinkamai sumontuoti ir sureguliuoti variklį

Asinchroninių elektros variklių gedimų diagnostikos metodai

Kaip nustatyti elektros energijos taupymą pakeičiant neapkrautus asinchroninius elektros variklius mažesnės galios elektros varikliais

Kaip įjungti trifazį elektros variklį vienfaziame tinkle be pervyniojimo

Asinchroninių elektros variklių elektros apsaugos tipai

Elektros variklių termistorių (posistorių) apsauga

Kaip nustatyti kintamosios srovės variklių apvijų temperatūrą pagal jų varžą

Kaip pagerinti galios koeficientą nekompensuojant kondensatorių

Kaip išvengti indukcinio variklio statoriaus apvijos izoliacijos pažeidimo

Kaip kinta trifazio indukcinio variklio parametrai esant kitokioms nei vardinėms sąlygoms