伺服驅動器在設備自動化中的使用

技術進步和競爭導致生產率不斷提高,技術裝備自動化程度不斷提高。同時,對可調電驅動器在調速範圍、定位精度、過載能力等參數方面的要求也越來越高。

為了滿足要求,開發了現代電驅動的高科技設備——伺服驅動器。這些驅動系統在廣泛的速度控制範圍內保證了高精度的運動過程並實現了良好的可重複性。伺服驅動器是電力驅動器的最先進階段。

直流轉交流

長期以來,直流電機主要用於控制驅動。這是由於應用電樞電壓控制定律的簡單性。磁放大器、晶閘管和晶體管調節器用作控制設備,模擬測速發電機用作速度反饋系統。

晶閘管電驅動是一種可控的晶閘管變流器,提供電源 永久引擎…電驅動的電源電路包括:匹配變壓器TV;由 12 個晶閘管 (V01 … V12) 連接成六相半波並聯電路組成的可控整流器;限流器 L1 和 L2 以及獨立勵磁的直流電機 M。 三相變壓器 電視有兩個電源線圈和一個與它們屏蔽的線圈,用於為控制電路供電。初級繞組接成三角形,次級繞組接成六相星形,中性點。

這種驅動器的缺點是控制系統複雜、存在降低電機可靠性的電刷集電器以及高成本。

電子學的進步和新型電氣材料的出現改變了伺服技術領域的局面。最近的進步使得可以使用現代微控制器和高速高壓功率晶體管來抵消交流驅動控制的複雜性。 永磁體,由釹鐵硼和釤鈷合金製成,由於其高能量強度,顯著改善了轉子上帶磁鐵的同步電機的特性,同時減輕了它們的重量和尺寸。因此,驅動器的動態特性得到改善,尺寸減小。異步和同步交流電機的趨勢在傳統上基於直流電驅動的伺服系統中尤為明顯。

異步伺服

伺服異步電動機由於其簡單可靠的設計和低成本而在行業中最受歡迎。然而,此類電機在轉矩和速度控制方面是一個複雜的控制對象,使用實現矢量控制算法的高性能微控制器和高分辨率數字速度傳感器可以獲得速度控制範圍和精度特性異步電驅動,不比同步伺服驅動差。

頻率控制交流感應驅動器使用晶體管或晶閘管變頻器改變鼠籠式感應電機軸的速度,將頻率為 50 Hz 的單相或三相電壓轉換為頻率可變的三相電壓在 0.2 至 400 赫茲的範圍內。

今天 變頻器 是一種基於現代半導體的小型設備(比類似功率的異步電動機小得多),由內置微處理器控制。 可變異步電驅動 讓您解決生產自動化和節能的各種問題,特別是技術機器的旋轉速度或進給速度的無級調節。

在成本方面,異步伺服驅動器在大功率時具有無可爭議的優勢。

同步伺服

伺服同步伺服電動機是永磁勵磁和光電轉子位置傳感器的三相同步電動機。他們使用鼠籠式或永磁體轉子。它們的主要優點是與產生的扭矩相比,轉子的轉動慣量較低。這些電機與伺服放大器結合工作,伺服放大器包括二極管整流器、電容器組和基於功率晶體管開關的逆變器。為了消除整流電壓的紋波,伺服放大器配備了一組電容器,並在製動時將電容器中積累的能量轉換為放電晶體管和鎮流電阻,從而提供有效的動態制動。

變頻同步伺服驅動器響應速度快,與脈衝程序控制系統配合良好,可用於對以下驅動品質有要求的各種行業:

  • 工作體定位精度高;

  • 保持高精度扭矩;

  • 保持移動速度或高精度進給。

同步伺服電機和基於它們的變量驅動器的主要製造商是三菱電機(日本)和 Sew-Evrodrive(德國)。

三菱電機製造了一系列低功率伺服驅動器 - Melservo-C,有五種尺寸,額定功率從 30 到 750 W,額定速度 3000 rpm,額定扭矩從 0.095 到 2.4 Nm。

公司還生產額定功率0.5-7.0kW、額定轉速2000rpm、額定扭矩2.4-33.4Nm的中功率伽馬頻率伺服驅動器。

三菱的MR-C系列伺服驅動器成功替代了步進電機,因為它們的控制系統完全兼容(脈衝輸入),同時又擺脫了步進電機固有的缺點。

伺服MR-J2(S)伺服電機與眾不同之處在於內置了帶擴展內存的微控制器,最多包含12個控製程序。這種伺服驅動器在整個運行速度範圍內運行時不會損失精度。該設備的顯著優勢之一是它能夠補償“累積誤差”。在一定數量的佔空比後或根據來自傳感器的信號,伺服放大器簡單地將伺服電機“歸零”。

Sew-Evrodrive 提供單個組件和完整的伺服驅動器以及全套附件。這些器件的主要應用領域是編程機床的執行器和高速定位系統。

以下是 Sew-Evrodrive 同步伺服電機的主要特點:

  • 啟動扭矩 — 從 1 到 68 Nm,並且在存在用於強製冷卻的風扇的情況下 — 高達 95 Nm;

  • 過載能力——最大扭矩與啟動扭矩之比——高達3.6倍;

  • 高防護等級(IP65);

  • 內置於定子繞組中的熱敏電阻控制電機的加熱,並在任何類型的過載情況下排除電機損壞;

  • 脈衝光電傳感器 1024 脈衝/轉。提供高達1:5000的速度控制範圍

讓我們得出結論:

  • 在可調伺服驅動領域,有用數字控制系統的交流電驅動取代模擬控制系統的直流電驅動的趨勢;

  • 基於現代小型變頻器的可調異步電動驅動器可以高度可靠和高效地解決生產自動化和節能方面的各種問題。建議將這些驅動器用於平穩調整木工機械和機器中的進給率;

  • 異步伺服驅動器在大功率和 29-30 N / m 以上的扭矩(例如,剝皮機中的主軸旋轉驅動器)下與同步驅動器相比具有無可爭辯的優勢;

  • 如果需要高速(自動循環的持續時間不超過幾秒)並且產生的扭矩值高達 15–20 N / m,則基於具有不同類型傳感器的同步電機的可調伺服驅動器應, 這使得可以在不減少力矩的情況下將旋轉速度調整到 6000 rpm;

  • 基於交流同步電機的變頻伺服驅動器允許在不使用 CNC 的情況下創建快速定位系統。

如何正確安裝和校準發動機

異步電動機故障診斷方法

用低功率電動機替換空載異步電動機時如何確定電能節省

如何在單相網絡中不重新繞線啟動三相電動機

異步電動機的電氣保護類型

電動機的熱敏電阻(正敏電阻)保護

如何通過電阻來判斷交流電機繞組的溫度

如何在不加補償電容的情況下提高功率因數

如何防止感應電動機定子繞組絕緣損壞

三相感應電動機的參數在非標稱條件下如何變化

我們建議您閱讀:

為什麼電流是危險的?