Problemas comúns cos motores servo en uso
Os sistemas servo son un compoñente crucial dos produtos electromecánicos, ofrecendo os niveis máis altos de resposta dinámica e densidade de binario. Polo tanto, a tendencia no desenvolvemento dos sistemas de accionamento é substituír as unidades hidráulicas, de corrente continua, de paso a paso e de frecuencia variable de corrente alterna tradicionais coas unidades servo de corrente alterna, logrando un novo nivel de rendemento do sistema, incluídos tempos de ciclo máis curtos, maior produtividade, mellor fiabilidade e maior vida útil. Para obter un mellor rendemento dos motores servo, é esencial comprender as súas características de uso.
Problemas comúns cos motores servo en uso
Problema 1: Ruído e inestabilidade
Os clientes adoitan experimentar un ruído excesivo e un funcionamento inestable ao usar motores servo en maquinaria. A primeira reacción de moitos usuarios é supor que o motor servo é de mala calidade, xa que, ás veces, substituílo por un motor de paso a paso ou un motor de frecuencia variable resulta nun ruído e inestabilidade considerablemente menores. Superficialmente, isto parece ser culpa do motor servo, pero unha análise cuidadosa do seu principio de funcionamento revela que esta conclusión é completamente incorrecta.
Un sistema servo de corrente alterna inclúe: un servoaccionador, un motor servo e un sensor de realimentación (xeralmente, os motores servo teñen un codificador óptico integrado). Todos estes compoñentes operan dentro dun sistema de control en bucle pechado: o accionador recibe información de parámetros do exterior, despois fornece unha determinada corrente ao motor, que converte esta corrente en torque para accionar a carga. A carga móvese ou acelera/desacelera segundo as súas propias características. Os sensores miden a posición da carga, facendo que o accionador compare o valor da información de consigna co valor real da posición. A continuación, axustando a corrente do motor, mantense o valor real da posición consistente co valor da información de consigna. Cando un cambio repentino na carga provoca un cambio de velocidade, o codificador detecta este cambio de velocidade e responde inmediatamente ao accionador servo. O accionador entón axusta a corrente fornecida ao motor servo para adaptarse ao cambio de carga e volve á velocidade de consigna. Un sistema servo de corrente alterna é un sistema altamente responsivo e totalmente en bucle pechado. O atraso temporal entre as fluctuacións de carga e a corrección de velocidade é moi rápido. Polo tanto, o verdadeiro factor limitante para a resposta do sistema é o tempo de transmisión dos dispositivos de conexión mecánica.
Problema Dous: Acomodación da inercia
Os problemas de inercia atopánselle con frecuencia durante a selección e depuración de sistemas servo!
Concretamente, isto maniféstase das seguintes maneiras:
1. Ao seleccionar un sistema servo, ademais de considerar factores como o par do motor e a velocidade nominal, tamén é necesario calcular a inercia do sistema mecánico convertida ao eixe do motor. Despois, en función dos requisitos reais de acción mecánica e dos requisitos de calidade das pezas mecanizadas, selecciónase un motor cun valor de inercia axeitado.
2. Durante a depuración (en modo manual), o axuste correcto do parámetro da relación de inercia é un requisito previo para aproveitar ao máximo o rendemento óptimo dos sistemas mecánico e servo. Isto é especialmente destacable nos sistemas que requiren alta velocidade e alta precisión (os parámetros de relación de inercia dos servomotores Delta son 1-37, JL/JM).
Impacto: A inercia da transmisión afecta a precisión, estabilidade e resposta dinámica do sistema servo. Unha inercia elevada resulta nunha constante mecánica grande, unha resposta lenta e unha diminución da frecuencia natural do sistema, o que o fai propenso á resonancia. Isto limita o ancho de banda do servo e afecta a súa precisión e velocidade de resposta. Aumentar adequadamente a inercia só é beneficioso para mellorar o arrastre a baixa velocidade. Polo tanto, no deseño mecánico, a inercia debe minimizarse ao máximo sen afectar a rigidez do sistema.
Como determinar as características dinámicas dun sistema mecánico: Ao medir as características dinámicas dun sistema mecánico, canto menor sexa a inercia, mellor será a resposta dinámica do sistema; canto maior sexa a inercia, maior será a carga sobre o motor e máis difícil resultará o seu control. Non obstante, a inercia do sistema mecánico debe coincidir coa inercia do motor. Distintos mecanismos teñen distintos criterios de coincidencia de inercias, e esas eleccións teñen efectos diferentes.
Por exemplo, cando un centro de mecanizado CNC realiza un corte a alta velocidade mediante un motor servo, un aumento da inercia da carga provocará o seguinte:
1. Cando os comandos de control cambien, o motor tardará máis tempo en acadar a velocidade requirida polo novo comando;
2. Cando a máquina-ferramenta realice un corte rápido en forma de arco ao longo de dous eixos, produciranse erros significativos. Xeralmente, nas condicións normais, se JL≦JM, non ocorrerán os problemas anteriores.
3. Cando JL ≧ 3 × JM, a controllabilidade do motor diminuirá significativamente, especialmente perceptible durante o corte de curvas a alta velocidade.
Diferentes accións mecánicas e requisitos de calidade de procesamento determinan distintas relacións entre JL e JM. A determinación do axuste de inercia debe basearse nas características do proceso mecánico e nos requisitos de calidade de procesamento.
Pregunta 3: Selección dun motor servo
Despois de seleccionar o esquema de transmisión mecánica, debe seleccionarse e confirmarse o modelo e o tamaño do motor servo.
(1) Condicións de selección
Xeralmente, deben cumprirse as seguintes condicións ao seleccionar un motor servo:
1. Velocidade máxima do motor > velocidade máxima requerida polo sistema.
2. A inercia do rotor do motor axústase á inercia da carga.
3. O par de traballo continuo da carga ≤ par nominal do motor.
4. O par de saída máximo do motor > par máximo requerido polo sistema (par durante a aceleración).
(2) Cálculo da selección
1. Cálculo do axuste da inercia (JL/JM)
2. Cálculo da velocidade de rotación (velocidade no extremo da carga, velocidade no extremo do motor)
3. Cálculo do torque da carga (torque de traballo continuo da carga, torque durante a aceleración)
