Penggunaan servo drive dalam otomatisasi peralatan

Kemajuan teknologi dan persaingan mengarah pada pertumbuhan produktivitas yang berkelanjutan dan peningkatan tingkat otomatisasi peralatan teknologi. Pada saat yang sama, persyaratan untuk penggerak listrik yang dapat disetel meningkat dalam hal parameter seperti rentang kontrol kecepatan, akurasi pemosisian, dan kapasitas beban berlebih.

Untuk memenuhi persyaratan, perangkat berteknologi tinggi dari penggerak listrik modern - penggerak servo - telah dikembangkan. Ini adalah sistem penggerak yang, dalam berbagai kontrol kecepatan, menjamin proses pergerakan yang sangat presisi dan mewujudkan pengulangan yang baik. Penggerak servo adalah tahap paling maju dari penggerak listrik.

DC ke AC

Untuk waktu yang lama, motor DC terutama digunakan pada penggerak yang dikendalikan. Hal ini disebabkan kesederhanaan penerapan hukum kontrol tegangan jangkar.Amplifier magnetik, pengatur thyristor dan transistor digunakan sebagai perangkat kontrol dan generator tacho analog digunakan sebagai sistem umpan balik kecepatan.

Penggerak listrik thyristor adalah konverter thyristor terkontrol yang memasok daya mesin permanen… Sirkuit daya penggerak listrik terdiri dari: TV transformator yang cocok; penyearah terkontrol yang dirangkai dari 12 thyristor (V01 … V12) yang terhubung dalam rangkaian paralel setengah gelombang enam fase; pembatas arus L1 dan L2 dan motor DC M dengan eksitasi independen. Transformator tiga fase TV memiliki dua kumparan suplai dan kumparan terlindung darinya untuk memasok sirkuit kontrol. Belitan primer terhubung dalam delta, belitan sekunder dalam bintang enam fase dengan terminal netral.

Kerugian dari penggerak semacam itu adalah kompleksitas sistem kontrol, adanya pengumpul arus sikat, yang mengurangi keandalan motor, serta biayanya yang tinggi.

Kemajuan elektronik dan munculnya bahan listrik baru telah mengubah situasi di bidang teknologi servo. Kemajuan terbaru memungkinkan untuk mengimbangi kerumitan kontrol penggerak AC dengan mikrokontroler modern dan transistor daya bertegangan tinggi berkecepatan tinggi. Magnet permanen, terbuat dari paduan neodymium-iron-boron dan samarium-kobalt, karena intensitas energinya yang tinggi, secara signifikan meningkatkan karakteristik motor sinkron dengan magnet pada rotor, sekaligus mengurangi bobot dan dimensinya. Hasilnya, karakteristik dinamis penggerak telah meningkat, dan dimensinya telah berkurang.Kecenderungan menuju motor AC asinkron dan sinkron terutama terlihat dalam sistem servo, yang secara tradisional didasarkan pada penggerak listrik DC.

Servo asinkron

Motor listrik asinkron adalah yang paling populer di industri karena desainnya yang sederhana dan andal dengan biaya rendah. Namun, motor jenis ini merupakan objek kontrol yang kompleks dalam hal torsi dan kontrol kecepatan.Penggunaan mikrokontroler berperforma tinggi yang menerapkan algoritme kontrol vektor dan sensor kecepatan digital beresolusi tinggi memungkinkan diperolehnya rentang kontrol kecepatan dan karakteristik akurasi. dari penggerak listrik asinkron, tidak lebih buruk dari penggerak servo sinkron.

Penggerak induksi AC yang dikontrol frekuensi mengubah kecepatan poros motor induksi sangkar-tupai menggunakan konverter frekuensi transistor atau thyristor yang mengubah tegangan fase tunggal atau tiga fase dengan frekuensi 50 Hz menjadi tegangan tiga fase dengan frekuensi variabel dalam kisaran 0,2 hingga 400 Hz.

Hari ini konverter frekuensi adalah perangkat berukuran kecil (jauh lebih kecil dari motor listrik asinkron dengan daya serupa) berbasis semikonduktor modern, dikendalikan oleh mikroprosesor bawaan. Penggerak listrik asinkron variabel memungkinkan Anda untuk memecahkan berbagai masalah otomatisasi produksi dan penghematan energi, khususnya pengaturan kecepatan rotasi atau kecepatan umpan mesin teknologi tanpa langkah.

Dalam hal biaya, penggerak servo asinkron memiliki keunggulan tak terbantahkan pada daya tinggi.

Servo sinkron

Motor servo sinkron adalah motor sinkron tiga fase dengan eksitasi magnet permanen dan sensor posisi rotor fotolistrik. Mereka menggunakan sangkar tupai atau rotor magnet permanen. Keuntungan utama mereka adalah momen inersia rotor yang rendah dibandingkan dengan torsi yang dikembangkan. Motor ini bekerja dalam kombinasi dengan penguat servo yang terdiri dari penyearah dioda, bank kapasitor, dan inverter berdasarkan sakelar transistor daya. Untuk memuluskan riak tegangan yang diperbaiki, penguat servo dilengkapi dengan blok kapasitor dan untuk mengubah energi yang terakumulasi dalam kapasitor pada saat pengereman - dengan transistor pelepasan dan resistansi pemberat, yang memberikan pengereman dinamis yang efektif.

Drive servo sinkron frekuensi variabel merespons dengan cepat, bekerja dengan baik dengan sistem kontrol yang diprogram dengan pulsa, dan dapat digunakan di berbagai industri yang memerlukan kualitas drive berikut:

• posisi badan kerja dengan akurasi tinggi;

• mempertahankan torsi dengan akurasi tinggi;

• mempertahankan kecepatan gerakan atau memberi makan dengan akurasi tinggi.

Produsen utama motor servo sinkron dan penggerak variabel yang didasarkan padanya adalah Mitsubishi Electric (Jepang) dan Sew-Evrodrive (Jerman).

Mitsubishi Electric memproduksi rangkaian penggerak servo berdaya rendah -Melservo-C dalam lima ukuran dengan daya pengenal dari 30 hingga 750 W, kecepatan pengenal 3000 rpm, dan torsi pengenal dari 0,095 hingga 2,4 Nm.

Perusahaan juga memproduksi penggerak servo frekuensi gamma berdaya sedang dengan daya terukur dari 0,5 hingga 7,0 kW, kecepatan terukur dari 2000 rpm, dan torsi terukur dari 2,4 hingga 33,4 Nm.

Servo drive seri MR-C Mitsubishi berhasil menggantikan motor stepper karena sistem kontrolnya sepenuhnya kompatibel (input pulsa), tetapi pada saat yang sama bebas dari kerugian yang melekat pada motor stepper.

Motor servo MR-J2 (S) berbeda dari yang lain dengan mikrokontroler bawaan dengan memori tambahan, yang berisi hingga 12 program kontrol. Penggerak servo semacam itu beroperasi tanpa kehilangan akurasi pada seluruh rentang kecepatan pengoperasian. Salah satu keuntungan signifikan dari perangkat ini adalah kemampuannya untuk mengkompensasi "akumulasi kesalahan". Penguat servo hanya me-reset motor servo "ke nol" setelah sejumlah siklus kerja atau pada sinyal dari sensor.

Sew-Evrodrive memasok komponen individual dan drive servo lengkap dengan rangkaian lengkap aksesori. Area aplikasi utama perangkat ini adalah aktuator dan sistem pemosisian kecepatan tinggi untuk peralatan mesin terprogram.

Berikut adalah fitur utama motor servo sinkron Sew-Evrodrive:

• torsi awal - dari 1 hingga 68 Nm, dan jika ada kipas untuk pendinginan paksa - hingga 95 Nm;

• kapasitas beban berlebih — rasio torsi maksimum terhadap torsi awal — hingga 3,6 kali;

• tingkat perlindungan yang tinggi (IP65);

• termistor yang terpasang pada belitan stator mengontrol pemanasan motor dan mengecualikan kerusakannya jika terjadi kelebihan beban apa pun;

• sensor fotolistrik berdenyut 1024 pulsa/putaran. menyediakan rentang kontrol kecepatan hingga 1:5000

Mari kita menarik kesimpulan:

• di bidang penggerak servo yang dapat disesuaikan, ada kecenderungan untuk mengganti penggerak listrik DC dengan sistem kontrol analog dengan penggerak listrik AC dengan sistem kontrol digital;

• penggerak listrik asinkron yang dapat disesuaikan berdasarkan konverter frekuensi modern berukuran kecil memungkinkan penyelesaian berbagai masalah otomatisasi produksi dan penghematan energi dengan tingkat keandalan dan efisiensi yang tinggi. Direkomendasikan agar penggerak ini digunakan untuk kelancaran penyesuaian laju umpan pada mesin dan mesin pengerjaan kayu;

• penggerak servo asinkron memiliki keunggulan yang tak terbantahkan dibandingkan penggerak sinkron pada daya tinggi dan torsi di atas 29-30 N / m (misalnya, penggerak rotasi spindel pada mesin pengupas);

• jika kecepatan tinggi diperlukan (durasi siklus otomatis tidak melebihi beberapa detik) dan nilai torsi yang dikembangkan hingga 15–20 N / m, penggerak servo yang dapat disesuaikan berdasarkan motor sinkron dengan berbagai jenis sensor harus , yang memungkinkan untuk mengatur kecepatan putaran hingga 6000 rpm tanpa mengurangi momen;

• Penggerak servo frekuensi variabel berdasarkan motor sinkron AC memungkinkan pembuatan sistem pemosisian cepat tanpa menggunakan CNC.

Cara memasang dan menyelaraskan mesin dengan benar

Metode mendiagnosis kerusakan motor listrik asinkron

Cara menentukan penghematan energi listrik saat mengganti motor listrik asinkron yang dibongkar dengan motor listrik berdaya rendah

Cara menyalakan motor listrik tiga fasa dalam jaringan satu fasa tanpa memutar ulang

Jenis perlindungan listrik motor listrik asinkron

Perlindungan termistor (posistor) motor listrik

Cara menentukan suhu belitan motor AC berdasarkan hambatannya

Cara meningkatkan faktor daya tanpa mengkompensasi kapasitor

Bagaimana mencegah kerusakan pada isolasi belitan stator motor induksi

Bagaimana parameter motor induksi tiga fasa berubah dalam kondisi selain nominal