Често срещани проблеми при използване на сервомотори
Сервосистемите са ключов компонент на електромеханичните продукти и осигуряват най-високите нива на динамичен отклик и плътност на въртящия момент. Следователно, тенденцията в развитието на задвижващите системи е да се заменят традиционните хидравлични, постояннотокови, стъпкови и променливо честотни AC задвижвания с AC сервозадвижвания, постигайки ново ниво на производителност на системата, включително по-кратки циклови времена, по-висока продуктивност, по-добра надеждност и по-дълъг срок на експлоатация. За да се постигне по-добра производителност от сервомоторите, е необходимо да се разберат техните характеристики при употреба.
Често срещани проблеми при използване на сервомотори
Проблем 1: Шум и нестабилност
Клиентите често изпитват прекомерен шум и нестабилна работа при използване на сервомотори в машини. Първата реакция на много потребители е да предположат, че сервомоторът е от ниско качество, тъй като понякога замяната му със стъпков двигател или двигател с променлива честота води до значително по-нисък шум и по-голяма стабилност. Повърхностно това изглежда като дефект на сервомотора, но внимателен анализ на принципа му на работа показва, че този извод е напълно погрешен.
AC сервосистемата включва: сервопреобразувател, сервомотор и обратна връзка сензор (обикновено сервомоторите имат вграден оптичен енкодер). Всички тези компоненти работят в затворена контурна система за управление: преобразувателят получава параметрична информация отвън, след което подава определен ток към мотора, който преобразува този ток в момент на въртене, за да задвижи товара. Товарът се движи или ускорява/забавя според собствените си характеристики. Сензорите измерват положението на товара, което кара преобразувателя да сравни зададената стойност с действителната стойност на положението. След това, чрез регулиране на тока към мотора, действителната стойност на положението се поддържа съгласувана с зададената стойност. Когато внезапна промяна в товара предизвика промяна в скоростта, енкодерът регистрира тази промяна в скоростта и незабавно реагира пред сервопреобразувателя. Преобразувателят тогава регулира тока, подаван към сервомотора, за да компенсира промяната в товара и да възстанови зададената скорост. AC сервосистемата е изключително бързо реагираща, напълно затворена контурна система. Закъснението между колебанията в товара и корекцията на скоростта е много кратко. Следователно истинският ограничител за отговора на системата е времето за предаване през механичните свързващи устройства.
Проблема две: Съвпадане на инерцията
Проблемите с инерцията често възникват по време на избора и настройката на сервосистеми!
По-конкретно, това се проявява по следните начини:
1. При избора на сервосистема, освен че трябва да се вземат предвид фактори като въртящ момент на двигателя и номинална скорост, трябва също така да се изчисли инерцията на механичната система, приведена към вала на двигателя. След това, въз основа на действителните изисквания към механичното движение и качествените изисквания към обработените детайли, се избира двигател с подходяща стойност на инерцията.
2. По време на настройка (в ръчен режим) правилното задаване на параметъра за съотношение на инерцията е предпоставка за пълно използване на оптималната производителност на механичната и сервосистемата. Това е особено забележимо в системи, които изискват висока скорост и висока прецизност (параметрите за съотношение на инерцията при Delta сервоприводи са 1–37, JL/JM).
Въздействие: Инерцията на предаването влияе върху точността, стабилността и динамичния отклик на сервосистемата. Голямата инерция води до голяма механична константа, бавен отклик и намаляване на естествената честота на системата, което я прави склонна към резонанс. Това ограничава широчината на лентата на сервосистемата и влияе върху нейната точност и скорост на отклик. Умерено увеличаване на инерцията е полезно само за подобряване на пълзенето при ниски скорости. Следователно при механичното проектиране инерцията трябва да се минимизира колкото е възможно, без да се компрометира твърдостта на системата.
Как се определят динамичните характеристики на механична система: При измерване на динамичните характеристики на механична система по-малката инерция е по-добра за динамичния отговор на системата; по-голямата инерция води до по-голяма натовареност на двигателя и по-трудно управление. Въпреки това инерцията на механичната система трябва да съответства на инерцията на двигателя. Различните механизми изискват различни принципи за съгласуване на инерцията, а тези избори имат различни ефекти.
Например, когато CNC машинен център извършва високоскоростно рязане с помощта на серво двигател, увеличаването на инерцията на натоварването предизвиква следното:
1. Когато командите за управление се променят, двигателят ще отнеме повече време, за да достигне скоростта, изисквана от новата команда;
2. Когато машината извършва бързо дъгово рязане по две оси, възникват значителни грешки. Обикновено при нормални условия, ако JL≦JM, горепосочените проблеми няма да възникнат;
3. Когато JL ≥ 3 × JM, управляемостта на мотора значително намалява, особено забележимо при рязане по криви с висока скорост.
Различните механични действия и изисквания към качеството на обработката определят различни взаимовръзки между JL и JM. Определянето на инерционното съответствие трябва да се базира на характеристиките на механичния процес и изискванията към качеството на обработката.
Въпрос 3: Избор на сервомотор
След като е избрана механичната предавателна схема, трябва да се избере и потвърди моделът и размерът на сервомотора.
(1) Условия за избор
Обикновено при избора на сервомотор трябва да се изпълняват следните условия:
1. Максималната скорост на мотора > максималната необходима скорост на системата.
2. Инерцията на ротора на мотора съответства на инерцията на товара.
3. Непрекъснатият работен въртящ момент на товара ≤ номиналният въртящ момент на мотора.
4. Максималният изходен въртящ момент на мотора > максималният необходим въртящ момент на системата (въртящ момент по време на ускорение).
(2) Изчисление на избора
1. Изчисление на съвпадането на инерцията (JL/JM)
2. Изчисление на ъгловата скорост (скорост на товарния край, скорост на моторния край)
3. Изчисление на товарния момент (непрекъснат работен момент на товара, момент по време на ускорение)
