Технический
прогресс и конкурентность приводят к неизменному росту производительности
и увеличению степени автоматизации технологического оборудования. При
этом растут требования, предъявляемые к регулируемым
электроприводам, по таким характеристикам, как спектр регулирования
частоты вращения, точность позиционирования и перегрузочная
способность.

Для обеспечения
предъявляемых требований разработаны сверхтехнологичные устройства
современного электропривода — сервоприводы. Это такие системы
привода, которые в широком спектре регулирования скорости
гарантируют высокоточные процессы движения и реализуют
их хорошую повторяемость. Сервоприводы являются более
сверхтехнологичной ступенью электропривода.

От постоянного тока к переменному

Длительное время в управляемых приводах в основном применялись
движки неизменного тока. Это было связано с простотой
реализации закона управления по напряжению якоря. В качестве
управляющих устройств использовались магнитные усилители, тиристорные
и транзисторные регуляторы, а в качестве системы
оборотной связи по скорости применялись аналоговые тахогенераторы.

Тиристорный электропривод представляет собой управляемый тиристорный
преобразователь, питающий электродвигатель неизменного тока. Силовая
схема электропривода состоит из: согласующего трансформатора TV;
управляемого выпрямителя, собранного из 12 тиристоров (V01…
V12), включенных по шестифазной однополупериодной -встречно-параллельной
схеме; токоограничивающих дросселей
L1 и L2 и электродвигателя М неизменного тока
с независимым возбуждением. Трехфазный трансформатор ТV имеет
две силовые обмотки и экранированную от них обмотку для
питания цепей управления. Первичная обмотка соединена
в треугольник, вторичная — в шестифазную звезду
с нулевым выводом.

Недочетами такового привода являются сложность системы
регулирования, наличие щеточных токосъемников, снижающих надежность
движков, а также высочайшая цена.

Прогресс в электронике и появление новых
электротехнических материалов изменили ситуацию в области
сервоприводной техники. Последние заслуги позволяют восполнить
сложность управления приводом переменного тока с помощью
современных микроконтроллеров и быстродействующих высоковольтных
силовых транзисторов. Неизменные магниты, сделанные из сплавов
неодим─железо─бор и самарий─кобальт, благодаря их высокой
энергоемкости, значительно улучшили свойства синхронных
движков с магнитами на роторе при одновременном понижении
массогабаритных характеристик. В итоге стали лучше динамические
свойства привода при понижении его габаритов. Тенденция перехода
к асинхронным и синхронным движкам переменного тока
в особенности видна в сервосистемах, которые обычно производились
на базе электроприводов неизменного тока.

Асинхронный сервопривод

Асинхронный электродвигатель является самым массовым
в промышленности благодаря обычный и надежной конструкции при
низкой стоимости. Но этот тип мотора является сложным объектом
управления с точки зрения регулирования момента и частоты
вращения. Применение высокопроизводительных микроконтроллеров,
реализующих векторный метод управления, и цифровых датчиков
скорости с высокой разрешающей способностью, позволяют получить
спектр регулирования скорости и точностные свойства
асинхронного электропривода не хуже, чем у синхронного
сервопривода.

Асинхронные электроприводы переменного тока с частотным
регулированием изменяют частоту вращения вала асинхронного
короткозамкнутого электродвигателя с помощью транзисторных либо
тиристорных преобразователей частоты, которые конвертируют одно— либо
трехфазное напряжение с частотой 50 Гц в трехфазное
напряжение с переменной частотой в диапазоне от 0,2
до 400 Гц.

На сегодняшний денек частотные преобразователи представляет собой малогабаритное
устройство (существенно наименьшее, чем аналогичный по мощности
асинхронный электродвигатель) на современной полупроводниковой
базе, управляемое интегрированным процессором. Регулируемый асинхронный
электропривод позволяет решать разные задачки автоматизации
производства и экономии электроэнергии, в частности,
бесступенчатое регулирование частоты вращения либо скорости подачи
технологических машин.

С точки зрения цены асинхронный сервопривод имеет бесспорное приемущество при огромных мощностях.

Синхронный сервопривод

Синхронные серводвигатели — это трехфазные синхронные
электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов
и фотоэлектрическим датчиком положения ротора. В них
используют роторы типа «беличья клетка» либо с постоянными
магнитами. Их основным достоинством является маленький момент инерции
ротора относительно развиваемого вращающего момента. Эти движки
работают в сочетании с сервоусилителем, включающим
выпрямитель на силовых диодиках, блок конденсаторов и инвертор
на базе силовых транзисторных ключей. Для сглаживания пульсаций
выпрямленного напряжения сервоусилитель обеспечен блоком конденсаторов,
а для преобразования скопленной в конденсаторах энергии
в моменты торможения — разрядным транзистором
и балластным сопротивлением, что обеспечивает действенное
динамическое торможение.

Частотно-регулируемые синхронные сервоприводы владеют
высочайшим быстродействием, отлично смешиваются с импульсными системами
программного управления и могут употребляться в различных
отраслях индустрии, где требуются последующие свойства привода:

• размещение рабочих органов с высокой точностью;
  

• поддержание вращающего момента с высокой точностью;
  

• поддержание скорости перемещения либо подачи с высокой точностью.

Основными производителями синхронных серводвигателей
и регулируемых приводов на их базе являются компании
Митсубиши Electric (Япония) -и Sew-Evrodrive (Германия).

Компания Митсубиши Electric выпускает палитру маломощных сервоприводов серии -Melservo-C,
содержащую 5 типоразмеров с номинальной мощностью
от 30 до 750 Вт, номинальной частотой вращения
3000 об./мин. и номинальным моментом от 0,095
до 2,4 Нм.

Компанией выпускается также палитра -частотно-регулируемых
сервоприводов средней мощности с номинальной мощностью от 0,5
до 7,0 кВт, номинальной частотой вращения 2000 об./мин.
и номинальным моментом от 2,4 до 33,4 Нм.

Сервоприводы серии MR-C фирмы Митсубиши удачно
подменяют шаговые движки, так как их системы управления
стопроцентно совместимы (импульсный вход), но при этом лишены
недочетов, присущих шаговым моторам.

Сервоприводы MR-J2(S) отличаются от остальных
интегрированным микроконтроллером с расширенной памятью, которая
содержит до 12 программ управления. Таковой сервопривод
работает без утраты точности во всем спектре рабочих скоростей.
Одним из существенных преимуществ устройства является его
способность восполнить «накопленные ошибки». Сервоусилитель просто
выставляет серводвигатель «в ноль» через определенное число
рабочих циклов либо по сигналу от датчика.

Компания Sew-Evrodrive поставляет как отдельные
составляющие, так и комплектные сервоприводы с полным набором
дополнительного оборудования. Основной областью внедрения этих
устройств являются приводы подач и быстродействующие позиционные
системы станков с программным управлением.

Приведем главные свойства синхронных серводвигателей
компании Sew-Evrodrive:

• пусковой момент — от 1 до 68 Нм,
  а при наличии вентилятора принудительного охлаждения —
  до 95 Нм;
  

• перегрузочная способность — отношение наибольшего момента к пусковому — до 3,6 раза;
  

• высочайшая степень защиты (IР65);
  

• интегрированные в обмотку статора терморезисторы держут под контролем
  нагрев мотора и исключают его выход из строя при любом
  виде перегрузки;
  

• импульсный фотоэлектрический датчик 1024 имп./об. обеспечивает спектр регулирования частоты вращения до 1:5000.

Создадим выводы:

• в области регулируемых сервоприводов наметилась тенденция
  подмены электроприводов неизменного тока с аналоговыми системами
  регулирования на электроприводы переменного тока с цифровыми
  системами регулирования;
  

• регулируемые асинхронные электроприводы на базе современных
  компактных преобразователей частоты позволяют с высокой
  степенью надежности и эффективности решать разные задачки
  автоматизации производства и экономии электроэнергии. Эти приводы
  целенаправлено использовать для бесступенчатого регулирования скорости
  подачи в деревообрабатывающих станках и машинах;
  

• асинхронные сервоприводы имеют бесспорные достоинства перед
  синхронными при огромных мощностях и крутящих моментах более
  29─30 Н/м (к примеру, привод вращения шпинделей в лущильных
  станках);
  

• по мере надобности высочайшего быстродействия (продолжительность
  автоматического цикла не превышает нескольких секунд)
  и величине развиваемых моментов до 15─20 Н/м следует
  использовать регулируемые сервоприводы на базе синхронных движков
  с различными типами датчиков, которые позволяют регулировать
  частоту вращения до 6000 об./мин. без понижения момента;
  

• -частотно-регулируемые сервоприводы на базе
  синхронных движков переменного тока позволяют создавать
  быстродействующие системы позиционирования без внедрения ЧПУ.

Создатель: Виктор Кузнецов

Источник: http://www.expert.ru/

Как верно выполнить установка и центровку электродвигателя

Способы диагностики дефектов асинхронных электродвигателей

Как найти экономию электронной энергии при подмене незагруженных
асинхронных электродвигателей на электродвигатели наименьшей мощности

Как включить трехфазный электродвигатель в однофазовую сеть без перемотки

Виды электронной защиты асинхронных электродвигателей  

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Как найти температуру обмоток электродвигателей переменного тока по их
сопротивлению

Как повысить коэффициент мощности без использования компенсирующих конденсаторов

Как предупредить повреждение изоляции обмотки статора асинхронного
электродвигателя

Как меняются характеристики трехфазного асинхронного мотора при критериях,
хороших от номинальных