Úvod
Automatizácia je oblasť s primárnym zameraním na priemyselné aplikácie, kde servomotory zohrávajú kľúčovú úlohu-zvyčajne slúžia ako hnacie komponenty v systémoch vyžadujúcich presnú kontrolu rýchlosti alebo polohy. Konštruktéri automatizovaných zariadení často čelia výzve výberu vhodného motora; vzhľadom na množstvo modelov a parametrov ponúkaných dodávateľmi môže byť proces výberu pre nováčikov mätúci. V tomto článku sa delia o praktické poznatky z odborných skúseností autora, ktoré čitateľom pomôžu orientovať sa v tomto procese.
Aplikačné scenáre
Motory používané v riadiacich systémoch automatizácie zahŕňajú servomotory, krokové motory a motory s premenlivou -frekvenčnou (invertorovou{1}}poháňanou) frekvenciou. Servomotory sa zvyčajne vyberajú, keď konkrétny komponent vyžaduje relatívne vysoký stupeň presnosti, pokiaľ ide o ovládanie rýchlosti alebo polohy.
Systémy pohonu s premenlivou frekvenciou (VFD){0} riadia rýchlosť motora zmenou vstupnej frekvencie. Táto metóda sa vo všeobecnosti používa len na účely regulácie rýchlosti.
Porovnanie medzi servomotormi a krokovými motormi odhaľuje tieto rozdiely:
a) Servomotory využívajú systémy riadenia s uzavretou-slučkou, zatiaľ čo krokové motory zvyčajne pracujú v režime otvorenej-slučky.
b) Servomotory využívajú rotačné snímače na meranie polohy s vysokou presnosťou, zatiaľ čo krokové motory sa spoliehajú na diskrétne uhly kroku. V typických ponukách produktov môže byť presnosť polohy servomotora rádovo vyššia ako presnosť krokového motora.
c) Riadiace rozhrania pre oba typy motorov môžu byť podobné (napr. využívajúce impulzné a smerové signály).
Napájanie
Servomotory sú klasifikované ako AC servomotory alebo DC servomotory v závislosti od ich zdroja energie. Proces výberu je zvyčajne jednoduchý: keďže štandardné automatizované zariadenie je zvyčajne napájané 380 V priemyselným napájaním alebo 220 V sieťovým napájaním, je potrebné zvoliť servomotor, ktorý je priamo kompatibilný s dostupným zdrojom energie, aby sa predišlo potrebe konverzie energie. Mobilné systémy-ako sú kyvadlové plošiny v automatizovaných skladoch-často využívajú palubný jednosmerný prúd, a preto zvyčajne využívajú jednosmerné servomotory.
Držanie bŕzd
Pri navrhovaní mechanizmu je nevyhnutné zvážiť, či-a za akých okolností (napr. počas výpadku prúdu alebo vypnutia systému)- sa záťaž môže otáčať alebo klesať v dôsledku gravitácie. Ak existuje potenciál pre takéto otáčanie alebo pohyb, je potrebné zvoliť servomotor vybavený prídržnou brzdou.
Výpočty veľkosti
Na základe predtým určených rozmerov stanovte požiadavky na polohu a rýchlosť vykonávania a potom vyberte prevodový mechanizmus. V tejto fáze si môžete vybrať vhodný servosystém a prevodovku.
Medzi hlavné parametre, ktoré je potrebné zvážiť počas procesu dimenzovania, patria:
Výkon a rýchlosť
Vypočítajte požadovaný výkon motora a rýchlosť na základe typu mechanizmu a požiadaviek na rýchlosť záťaže. Zvyčajne si môžete zvoliť aj prevodový pomer, ktorý zodpovedá rýchlostným charakteristikám zvoleného motora.
V praxi pri horizontálnom pohybe sú koeficient trenia a aerodynamické zaťaženia pôsobiace na prevodový mechanizmus často neisté; preto vzorec P=T * N / 9549 nemožno použiť na určenie požadovaného krútiaceho momentu s absolútnou presnosťou. V skutočnosti sa špičkový výkon požadovaný od servomotora často vyskytuje počas fáz zrýchlenia a spomalenia. Použitie vzorca T=F * R=m * a * R umožňuje primeraný odhad požadovaného krútiaceho momentu motora a prevodového pomeru, kde *m* predstavuje hmotnosť záťaže, *a* predstavuje zrýchlenie záťaže a *R* predstavuje polomer otáčania záťaže.
Ďalšie úvahy zahŕňajú:
a) Výkonová rezerva motora.
b) Účinnosť prevodového mechanizmu.
c) Či vstupný a výstupný krútiaci moment prevodovky spĺňa požiadavky s dostatočným bezpečnostným faktorom.
d) Možné budúce požiadavky na zvýšenie rýchlosti.
V niektorých tradičných odvetviach,-ako je výroba žeriavov, kde nie sú požiadavky na zrýchlenie obzvlášť prísne{1}}dizajnéri často používajú empirické vzorce na účely dimenzovania.
Poznámka: Pre zaťaženia zahŕňajúce vertikálny pohyb musí byť do výpočtov zahrnuté zrýchlenie spôsobené gravitáciou.
Zotrvačné prispôsobenie
Na dosiahnutie vysokej{0}}presnej kontroly záťaže je nevyhnutné zvážiť, či je zotrvačnosť motora vhodne prispôsobená zotrvačnosti systému.
Na internete nie je k dispozícii žiadne jednoznačné vysvetlenie, prečo je presne potrebné zotrvačné prispôsobenie. Bežným praktickým pravidlom je zabezpečiť, aby pomer odrazenej zotrvačnosti systému (na hriadeli motora) k vlastnej zotrvačnosti motora neprekročil 10:1 (hoci tento špecifický limit sa môže líšiť podľa výrobcu,-napr. Siemens). Nižší pomer vo všeobecnosti vedie k väčšej stabilite ovládania, ale vyžaduje si väčší motor, čím sa znižuje nákladová-efektívnosť. Podrobné metodiky výpočtu nájdete v teoretických zdrojoch-na univerzitnej úrovni o mechanických mechanizmoch.
Požiadavky na presnosť
Po započítaní prevodového pomeru prevodovky a prevodového mechanizmu overte, či presnosť riadenia motora spĺňa špecifické požiadavky záťaže. Nezabudnite vziať do úvahy vôľu (vôľu) v prevodovke, ako aj akúkoľvek vôľu alebo vôľu prítomnú v komponentoch prevodovky.
Kompatibilita ovládania
Dohodnite sa s elektrokonštruktérom na kompatibilite ovládacích rozhraní-konkrétne na tom, či sa spôsob komunikácie servoradiča zhoduje s PLC a typom kódovača a či je potrebné zverejniť údaje kódovača.