Indledning
Automatisering er et felt med primært fokus på industrielle applikationer, hvor servomotorer spiller en central rolle-som typisk tjener som drivkomponenter i systemer, der kræver præcis kontrol over hastighed eller position. Designere af automatiseret udstyr står ofte over for udfordringen med at vælge den passende motor; i betragtning af de mange modeller og parametre, som leverandørerne tilbyder, kan udvælgelsesprocessen være forvirrende for nytilkomne. Denne artikel deler praktiske indsigter hentet fra forfatterens professionelle erfaring for at hjælpe læserne med at navigere i denne proces.
Applikationsscenarier
Motorer, der bruges i automationskontrolsystemer, omfatter servomotorer, stepmotorer og variabel-frekvens (inverter-drevne) motorer. Servomotorer vælges typisk, når en specifik komponent kræver en relativt høj grad af præcision med hensyn til hastighed eller positionskontrol.
Variable-frequency drive (VFD)-systemer styrer motorhastigheden ved at ændre indgangsfrekvensen. Denne metode anvendes generelt kun til hastighedsreguleringsformål.
En sammenligning mellem servomotorer og stepmotorer afslører følgende forskelle:
a) Servomotorer bruger lukkede-sløjfekontrolsystemer, hvorimod stepmotorer typisk fungerer i en åben-sløjfetilstand.
b) Servomotorer anvender roterende encodere til at måle position med høj præcision, hvorimod stepmotorer er afhængige af diskrete trinvinkler. I typiske produktudbud kan positionsnøjagtigheden af en servomotor være størrelsesordener højere end for en stepmotor.
c) Kontrolgrænsefladerne for begge typer motorer kan være ens (f.eks. ved at bruge impuls- og retningssignaler).
Strømforsyning
Servomotorer er klassificeret som enten AC servomotorer eller DC servomotorer, afhængigt af deres strømkilde. Udvælgelsesprocessen er typisk ligetil: Da standard automatiseret udstyr normalt drives af en 380V industriforsyning eller en 220V netforsyning, bør man vælge en servomotor, der er direkte kompatibel med den tilgængelige strømkilde for at undgå behovet for strømkonvertering. Mobile systemer-såsom shuttleplatforme i automatiserede varehuse-bruger ofte indbygget jævnstrøm og anvender derfor typisk jævnstrømsservomotorer.
Holdende bremser
Når du designer en mekanisme, er det vigtigt at overveje, om-og under hvilke omstændigheder (f.eks. under en strømafbrydelse eller systemnedlukning)-belastningen kan rotere eller falde på grund af tyngdekraften. Hvis der er et potentiale for en sådan rotation eller bevægelse, bør man vælge en servomotor udstyret med en holdebremse.
Størrelsesberegninger
Baseret på de tidligere fastlagte dimensioner, fastlæg kravene til udførelsesposition og hastighed, og vælg derefter transmissionsmekanismen. På dette tidspunkt kan du vælge det passende servosystem og gearkasse.
Nøgleparametre at overveje under dimensioneringsprocessen omfatter:
Kraft og hastighed
Beregn den nødvendige motoreffekt og hastighed baseret på typen af mekanisme og lastens hastighedskrav. Typisk kan du også vælge et gearkasseforhold, der passer til den valgte motors hastighedskarakteristika.
I praksis er friktionskoefficienten og aerodynamiske belastninger, der virker på transmissionsmekanismen, for vandret bevægelse ofte usikre; derfor kan formlen P=T * N / 9549 ikke bruges til at bestemme det nødvendige drejningsmoment med absolut præcision. I virkeligheden forekommer den maksimale effekt, der kræves fra servomotoren, ofte under accelerations- og decelerationsfaser. Brug af formlen T=F * R=m * a * R giver mulighed for en rimelig vurdering af det nødvendige motormoment og gearkasseforhold, hvor *m* repræsenterer belastningsmassen, *a* repræsenterer belastningsaccelerationen, og *R* repræsenterer belastningens rotationsradius.
Yderligere overvejelser omfatter:
a) Motoreffektmargin.
b) Transmissionsmekanismens effektivitet.
c) Om gearkassens indgangs- og udgangsmomentværdier opfylder kravene med en tilstrækkelig sikkerhedsfaktor.
d) Potentielle fremtidige krav til øget hastighed.
I visse traditionelle industrier-såsom kranfremstilling, hvor accelerationskravene ikke er særligt strenge-bruger designere ofte empiriske formler til dimensioneringsformål.
Bemærk: Ved belastninger, der involverer lodret bevægelse, skal tyngdeaccelerationen indgå i beregningerne.
Inerti Matching
For at opnå høj-præcisionskontrol af en belastning er det vigtigt at overveje, om motorens inerti er passende tilpasset systemets inerti.
Der er ingen enkelt endegyldig forklaring tilgængelig online om præcis, hvorfor inertimatching er nødvendig. En almindelig praktisk tommelfingerregel er at sikre, at forholdet mellem den reflekterede systeminerti (ved motorakslen) og motorens egen inerti ikke overstiger 10:1 (selvom denne specifikke grænse kan variere afhængigt af producenten-f.eks. Siemens). Et lavere forhold resulterer generelt i større kontrolstabilitet, men nødvendiggør en større motor, hvilket reducerer omkostningseffektiviteten-. For detaljerede beregningsmetoder, kontakt venligst-universitetsniveau teoretiske ressourcer om mekaniske mekanismer.
Præcisionskrav
Efter at have taget højde for gearkassens reduktionsforhold og transmissionsmekanismen, skal du kontrollere, at motorens kontrolnøjagtighed opfylder belastningens specifikke krav. Sørg for at overveje sløret (frigangen) i gearkassen, såvel som eventuel slør eller slør i transmissionskomponenterne.
Kontrolkompatibilitet
Koordiner med den elektriske designingeniør vedrørende kompatibiliteten af kontrolgrænseflader-specifikt, om servocontrollerens kommunikationsmetode passer til PLC'ens og indkodertypen, og om indkoderdataene skal eksponeres.