Sử dụng ổ đĩa servo trong tự động hóa thiết bị
Tiến bộ công nghệ và cạnh tranh dẫn đến sự tăng trưởng liên tục về năng suất và tăng mức độ tự động hóa của thiết bị công nghệ. Đồng thời, các yêu cầu đối với truyền động điện có thể điều chỉnh ngày càng tăng về các thông số như phạm vi điều khiển tốc độ, độ chính xác định vị và khả năng quá tải.
Để đáp ứng yêu cầu, các thiết bị công nghệ cao của truyền động điện hiện đại - truyền động servo - đã được phát triển. Đây là những hệ thống truyền động, trong phạm vi điều khiển tốc độ rộng, đảm bảo các quy trình chuyển động có độ chính xác cao và nhận ra khả năng lặp lại tốt của chúng. Truyền động servo là giai đoạn tiên tiến nhất của truyền động điện.
một chiều đến xoay chiều
Trong một thời gian dài, động cơ điện một chiều được sử dụng chủ yếu trong truyền động có điều khiển. Điều này là do sự đơn giản của việc áp dụng định luật điều khiển điện áp phần ứng.Bộ khuếch đại từ tính, bộ điều chỉnh thyristor và bóng bán dẫn được sử dụng làm thiết bị điều khiển và máy phát tacho tương tự được sử dụng làm hệ thống phản hồi tốc độ.
Truyền động điện thyristor là bộ biến đổi thyristor có điều khiển cung cấp điện động cơ vĩnh cửu… Mạch nguồn của ổ điện gồm: TV biến áp phù hợp; bộ chỉnh lưu có điều khiển được lắp ráp từ 12 thyristor (V01 … V12) được kết nối trong mạch song song sáu pha nửa sóng; bộ hạn chế dòng điện L1 và L2 và động cơ DC M với kích thích độc lập. máy biến áp ba pha TV có hai cuộn dây nguồn và một cuộn dây được che chắn để cung cấp cho các mạch điều khiển. Cuộn sơ cấp được nối theo hình tam giác, cuộn thứ cấp nối sao sáu pha với cực trung tính.
Nhược điểm của một ổ đĩa như vậy là sự phức tạp của hệ thống điều khiển, sự hiện diện của các bộ thu dòng chổi than, làm giảm độ tin cậy của động cơ, cũng như chi phí cao.
Những tiến bộ trong lĩnh vực điện tử và sự xuất hiện của các vật liệu điện mới đã thay đổi tình hình trong lĩnh vực công nghệ servo. Những tiến bộ gần đây cho phép bù đắp sự phức tạp của điều khiển truyền động AC bằng các bộ vi điều khiển hiện đại và các bóng bán dẫn điện áp cao, tốc độ cao. nam châm vĩnh cửu, được làm bằng hợp kim neodymium-sắt-boron và samarium-coban, do cường độ năng lượng cao, đã cải thiện đáng kể các đặc tính của động cơ đồng bộ có nam châm trên rôto, đồng thời giảm trọng lượng và kích thước của chúng. Do đó, các đặc tính động của ổ đĩa đã được cải thiện và kích thước của nó đã giảm đi.Xu hướng hướng tới các động cơ AC không đồng bộ và đồng bộ đặc biệt đáng chú ý trong các hệ thống servo, có truyền thống dựa trên truyền động điện DC.
servo không đồng bộ
Động cơ điện không đồng bộ phổ biến nhất trong ngành do thiết kế đơn giản và đáng tin cậy với chi phí thấp. Tuy nhiên, loại động cơ này là một đối tượng điều khiển phức tạp về mô-men xoắn và điều khiển tốc độ.Việc sử dụng các bộ vi điều khiển hiệu suất cao thực hiện thuật toán điều khiển véc tơ và cảm biến tốc độ kỹ thuật số có độ phân giải cao cho phép thu được phạm vi điều khiển tốc độ và các đặc tính chính xác của truyền động điện không đồng bộ, không tệ hơn truyền động servo đồng bộ.
Truyền động cảm ứng xoay chiều điều khiển tần số thay đổi tốc độ của trục động cơ cảm ứng lồng sóc sử dụng bộ biến tần bán dẫn hoặc thyristor chuyển đổi điện áp một pha hoặc ba pha có tần số 50 Hz thành điện áp ba pha có tần số thay đổi trong khoảng 0,2 đến 400 Hz.
Hôm nay Bộ chuyển đổi tần số là thiết bị có kích thước nhỏ (nhỏ hơn nhiều so với động cơ điện không đồng bộ công suất tương tự) trên cơ sở chất bán dẫn hiện đại, được điều khiển bằng bộ vi xử lý tích hợp sẵn. Truyền động điện không đồng bộ biến thiên cho phép bạn giải quyết các vấn đề khác nhau về tự động hóa sản xuất và tiết kiệm năng lượng, đặc biệt là điều chỉnh vô cấp tốc độ quay hoặc tốc độ cấp liệu của các máy công nghệ.
Về mặt chi phí, ổ đĩa servo không đồng bộ có ưu thế không thể tranh cãi ở công suất cao.
servo đồng bộ
Động cơ servo đồng bộ là động cơ đồng bộ ba pha với kích thích nam châm vĩnh cửu và cảm biến vị trí rôto quang điện. Họ sử dụng cánh quạt lồng sóc hoặc nam châm vĩnh cửu. Ưu điểm chính của chúng là mômen quán tính thấp của rôto so với mômen phát triển. Các động cơ này hoạt động kết hợp với bộ khuếch đại servo bao gồm bộ chỉnh lưu đi-ốt, bộ tụ điện và bộ biến tần dựa trên công tắc bóng bán dẫn điện. Để làm phẳng gợn sóng của điện áp được chỉnh lưu, bộ khuếch đại servo được trang bị một khối tụ điện và để chuyển đổi năng lượng tích lũy trong tụ điện tại thời điểm hãm — với bóng bán dẫn phóng điện và điện trở chấn lưu, giúp hãm động hiệu quả.
Các ổ đĩa servo đồng bộ tần số thay đổi đáp ứng nhanh chóng, hoạt động tốt với các hệ thống điều khiển được lập trình xung và có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp yêu cầu các chất lượng truyền động sau:
-
định vị các cơ quan làm việc với độ chính xác cao;
-
duy trì mô-men xoắn với độ chính xác cao;
-
duy trì tốc độ di chuyển hoặc cho ăn với độ chính xác cao.
Các nhà sản xuất chính của động cơ servo đồng bộ và truyền động biến thiên dựa trên chúng là Mitsubishi Electric (Nhật Bản) và Sew-Evrodrive (Đức).
Mitsubishi Electric sản xuất nhiều loại truyền động servo công suất thấp -Melservo-C với năm kích cỡ với công suất định mức từ 30 đến 750 W, tốc độ định mức 3000 vòng/phút và mô-men xoắn định mức từ 0,095 đến 2,4 Nm.
Công ty cũng sản xuất các ổ đĩa servo tần số gamma công suất trung bình với công suất định mức từ 0,5 đến 7,0 kW, tốc độ định mức từ 2000 vòng/phút và mô-men xoắn định mức từ 2,4 đến 33,4 Nm.
Các ổ đĩa servo sê-ri MR-C của Mitsubishi thay thế thành công động cơ bước vì hệ thống điều khiển của chúng hoàn toàn tương thích (đầu vào xung), nhưng đồng thời chúng không có nhược điểm vốn có của động cơ bước.
Động cơ servo MR-J2 (S) khác với các động cơ khác ở bộ vi điều khiển tích hợp với bộ nhớ mở rộng, chứa tới 12 chương trình điều khiển. Một ổ đĩa servo như vậy hoạt động mà không làm giảm độ chính xác trên toàn bộ phạm vi tốc độ hoạt động. Một trong những lợi thế đáng kể của thiết bị là khả năng bù cho "lỗi tích lũy". Bộ khuếch đại servo chỉ cần đặt lại động cơ servo "về 0" sau một số chu kỳ nhiệm vụ nhất định hoặc theo tín hiệu từ cảm biến.
Sew-Evrodrive cung cấp cả các bộ phận riêng lẻ và ổ đĩa servo hoàn chỉnh với đầy đủ các phụ kiện. Các lĩnh vực ứng dụng chính của các thiết bị này là bộ truyền động và hệ thống định vị tốc độ cao cho các máy công cụ được lập trình.
Dưới đây là các tính năng chính của động cơ servo đồng bộ Sew-Evrodrive:
-
mô-men xoắn khởi động - từ 1 đến 68 Nm và khi có quạt để làm mát cưỡng bức - lên đến 95 Nm;
-
khả năng quá tải — tỷ lệ giữa mô-men xoắn cực đại và mô-men xoắn khởi động — lên tới 3,6 lần;
-
mức độ bảo vệ cao (IP65);
-
nhiệt điện trở được tích hợp trong cuộn dây stato kiểm soát quá trình sưởi ấm của động cơ và loại trừ hư hỏng của nó trong trường hợp có bất kỳ loại quá tải nào;
-
cảm biến quang điện xung 1024 xung/vòng. cung cấp phạm vi kiểm soát tốc độ lên tới 1:5000
Hãy rút ra kết luận:
-
trong lĩnh vực truyền động servo điều chỉnh có xu hướng thay thế truyền động điện một chiều có hệ thống điều khiển tương tự bằng truyền động điện xoay chiều có hệ thống điều khiển số;
-
truyền động điện không đồng bộ có thể điều chỉnh dựa trên các bộ biến tần cỡ nhỏ hiện đại cho phép giải quyết các vấn đề khác nhau về tự động hóa sản xuất và tiết kiệm năng lượng với độ tin cậy và hiệu quả cao. Nên sử dụng các ổ đĩa này để điều chỉnh trơn tru tốc độ nạp trong máy và máy chế biến gỗ;
-
truyền động servo không đồng bộ có những ưu điểm không thể chối cãi so với đồng bộ ở công suất cao và mô-men xoắn trên 29-30 N / m (ví dụ: truyền động quay trục chính trong máy bóc vỏ);
-
nếu cần tốc độ cao (thời lượng của chu kỳ tự động không quá vài giây) và giá trị của các mô-men xoắn phát triển lên tới 15–20 N / m, thì các ổ đĩa servo có thể điều chỉnh dựa trên động cơ đồng bộ với các loại cảm biến khác nhau nên , cho phép điều chỉnh tốc độ quay lên tới 6000 vòng / phút mà không làm giảm thời điểm;
-
Các ổ đĩa servo biến tần dựa trên động cơ đồng bộ AC cho phép tạo ra các hệ thống định vị nhanh mà không cần sử dụng CNC.
Cách lắp đặt và căn chỉnh động cơ đúng cách
Các phương pháp chẩn đoán sự cố động cơ điện không đồng bộ
Cách bật động cơ điện ba pha trong mạng một pha mà không cần quấn lại
Các loại bảo vệ điện của động cơ điện không đồng bộ
Bảo vệ nhiệt điện trở (posistor) của động cơ điện
Cách xác định nhiệt độ cuộn dây của động cơ AC bằng điện trở của chúng
Cách nâng cao hệ số công suất không dùng tụ bù
Làm thế nào để tránh làm hỏng lớp cách điện của cuộn dây stato của động cơ cảm ứng
Làm thế nào các thông số của động cơ cảm ứng ba pha thay đổi trong các điều kiện khác với danh nghĩa