Steigern Sie Ihren Erfolg bei der Auswahl eines Servoantriebs, indem Sie einige Faustregeln beachten.
In der Welt der Servosysteme gibt es zwei Arten von Problemen, auf die Sie stoßen könnten:
- Probleme, die frühzeitig erkannt und behoben werden können, bevor sie beim Kunden ankommen.
- Probleme, die spät entdeckt werden – nachdem die Produktion begonnen hat oder nachdem sie beim Kunden angekommen sind. Das sind die schlimmsten.
Wäre es nicht toll, wenn es eine Reihe von Richtlinien oder „Faustregeln“ gäbe, die Ihnen helfen, Probleme zu vermeiden, bevor es zu spät ist?
Nun, du hast Glück. Wir haben eine Liste mit 5 Grundregeln zusammengestellt, die Sie bei der Auswahl eines Servoantriebs beachten sollten.
Sie haben es eilig und keine Zeit, dies zu lesen? Laden Sie diesen praktischen Spickzettel herunter!
Szenario
Sie haben einen großartigen Lieferroboter entworfen, der an vielen Orten installiert wurde. Alles scheint großartig zu sein, bis Sie einen Anruf von einem besorgten Kunden erhalten, dessen Roboter immer wieder an einer Steigung stecken bleiben. Äh oh.
Hintergrund: Der von Ihnen entworfene autonome mobile Roboter (AMR) verwendet Servoantriebe, um die Antriebsräder anzutreiben. Während der Entwicklung hat alles gecheckt und mit Bravour bestanden - zumindest soweit man das beurteilen kann. Gleiches gilt für die ersten Tests in einigen Kundeneinrichtungen. Warum also beschwert sich jetzt jemand, dass Roboter ins Stocken geraten? Was gibt? Könnte dies auch der erste von weiteren Anrufen sein, die kommen werden?
Nach einigen Recherchen und Messungen sieht man, dass die Servoantriebe an ihre Stromgrenzen stoßen.
#1 Stellen Sie sicher, dass genügend Strom vorhanden ist
Faustregel
Beziehen Sie einen zusätzlichen Headroom von 25% bis zum aktuellen Grenzwert ein, der Ihrer Meinung nach für die Anwendung erforderlich ist.
Warum es wichtig ist
Zusätzliche Stromkapazität kann einen unterbrechungsfreien Betrieb sicherstellen, wenn die Bedingungen von Ihren Erwartungen abweichen. Es ist leicht, etwas falsch zu machen, insbesondere wenn sich die Anwendungsumgebung stark von der Testumgebung unterscheiden kann. Ein wenig zusätzlicher Strom kann spätere Probleme verhindern.
Wenn es hilft
- Wenn sich die Bedingungen ändern - Im obigen Szenario hatte ein neuer Standort eine steilere Neigung als die, für die der Roboter getestet wurde.
- Auf einer ebenen Fläche könnte das Erreichen der Stromgrenze nur eine langsamere Beschleunigung bedeuten. Bei Steigungen, die an die Stromgrenze stoßen, kann dies einen Strömungsabriss bedeuten.
- Wenn Maschinen älter werden - Die Reibung kann mit der Zeit zunehmen, was mehr Kraft erfordert, um dasselbe zu tun. Dies kann bei jeder Art von Maschine passieren, nicht nur bei mobilen Robotern.
- Wenn sich die Last ändert - Kunden können die Nutzlast erhöhen.
Eine andere zu beachtende Sache: Wenn Sie die Stromgrenze erhöhen, stellen Sie sicher, dass der Motor den zusätzlichen Strom verarbeiten kann!
Gefällt Ihnen dieser Artikel?
Holen Sie sich solche Blogs direkt in Ihren Posteingang!
#2 Spannungsschwankungen berücksichtigen
Faustregel
Wenn möglich, sollten Sie eine Kombination aus Netzteil und Servoantrieb auswählen, die Ihnen mindestens 25% Headroom zwischen der Versorgungsspannung UND sowohl der Unterspannungsgrenze als auch der Überspannungsgrenze des Servoantriebs bietet.
Warum es wichtig ist
Spannungsschwankungen treten aus einer Reihe von Gründen auf und verursachen Fehlauslösungen sowohl bei Unter- als auch bei Überspannungsbedingungen. Die Erhöhung der Kopffreiheit ermöglicht breitere Schwingungen, was die Zuverlässigkeit erhöht.
Wenn es hilft
In diesen Situationen kann es hilfreich sein, den Spannungs-Headroom zu erhöhen.
- Wenn die Netzspannung an der Installation von der Netzspannung abweicht, an der Sie die Maschine entwickelt haben. „Netzspannung“ bedeutet die Spannung, die von einer Wechselstromsteckdose in Ihrer Einrichtung geliefert wird. Beim Vergleich der Spannungen in verschiedenen Ländern können die Unterschiede besonders ausgeprägt sein.
- Da viele Bewegungssteuerungssysteme ungeregelte Stromversorgungen verwenden, ändert jede Änderung der Netzspannung die Spannung, die dem Servoantrieb zugeführt wird.
- Beispiel – für einen Servoantrieb, der für 20–80 VDC ausgelegt ist:
- Eine ungeregelte 24VDC-Versorgung könnte an einigen Stellen möglicherweise zu niedrig sein
- Eine ungeregelte 80VDC-Versorgung könnte an manchen Stellen zu hoch sein
Die Regeneration ist bei vertikalen Anwendungen und bei starker Verzögerung am stärksten.
- Wenn Regeneration ein Faktor ist - Regeneration ist der magische Moment, in dem der Motor vom Stromverbraucher zum Generator wird. Der Energiefluss beginnt rückwärts zu gehen und verursacht Probleme wie Überspannung in der Stromversorgung. Ohne zu sehr ins Detail zu gehen, kann die Regenerationsspannung viel höher werden, als die meisten Menschen erwarten würden, was zu Überspannungsabschaltungen und in einigen Fällen sogar zu beschädigten Komponenten führen kann.
- Wenn die Batterien schwach werden - Bei batteriebetriebenen Anwendungen sollten Sie die Unterspannungsgrenze berücksichtigen und sicherstellen, dass der Servoantrieb noch funktioniert, wenn die Batterie schwach wird. Wenn die Batterie bereits schwach ist und Sie plötzlich die volle Leistung ziehen, wie weit fällt die Spannung ab?
Szenario
Sie richten ein System ein und legen zum ersten Mal Strom an, dann CRACK! Rauch liegt in der Luft und ein Lichtblitz. Hoppla, was ist passiert?
Du hast vermasselt, das ist was.
So wie es aussieht, ist etwas am Servoantrieb durchgebrannt und der Computer funktioniert nicht mehr. Nach ein paar Anrufen sieht es so aus, als hätten Sie ein nicht isoliertes Netzteil mit einem nicht isolierten Servoantrieb verwendet. Die schwebende Masse an der Stromversorgung erzeugte einen enormen Strom, der durch die Signalmasse des Servoantriebs und auch durch die Masse der Steuerung floss.
Okay, also mal sehen, was passiert ist. Die einfachste Art von Netzteilen besteht aus einem Vollweggleichrichter und einem Kondensator. Sie bieten viel Leistung zu geringen Kosten. Sie sind auch nicht isoliert, was bedeutet, dass sie eine schwimmende Erdung haben, bei der das Spannungspotential zwischen der Stromversorgungsmasse und der Erdung unterschiedlich ist, normalerweise um über 150 V! Es gibt nicht nur eine Spannungsdifferenz, sondern auch viel Leistung hinter der Differenz, sodass ein Pulldown-Widerstand nicht in Frage kommt. Tatsächlich ist genug Energie vorhanden, um eine Sicherung durchzubrennen oder den Draht oder die Spur zu verbrennen, die versucht, die beiden zu verbinden. Diese Arten von Netzteilen eignen sich perfekt für die Verwendung mit Servoantrieben mit einer Bedingung: Die an sie angeschlossenen Servoantriebe müssen eine Isolierung zwischen der Leistungserde und der Signalerde haben.
Wir haben festgestellt, dass das Netzteil in diesem Szenario keine Isolierung hatte, also sehen wir uns an, was passiert, wenn Sie es an einen Servoantrieb anschließen, der ebenfalls keine Isolierung hat. Bei einem nicht isolierten Servoantrieb bedeutet dies, dass die Leistungserde und die Signalerde intern miteinander verbunden sind (im Gegensatz zu einem isolierten Antrieb, bei dem die beiden Erdungen getrennt sind). Denken Sie auch daran, dass Servoantriebe mit anderen Dingen wie Kabeln mit Abschirmung, Steuerungen, Netzwerkkarten, Computern, Logikversorgungen und mehr verbunden sind. Damit alle diese Geräte zusammenarbeiten können, sind ihre Signalerden miteinander verbunden; und bei all diesen Verbindungen gibt es zwangsläufig mehrere Wege zur Erdung.
Eine Isolierung ist entweder in der Stromversorgung oder im Servoantrieb erforderlich, um Stromschläge und Beschädigungen zu vermeiden.
An diesem Punkt haben Sie wahrscheinlich die Punkte in unserem Szenario verbunden, aber lassen Sie es uns ausbuchstabieren. Die Stromversorgung hatte eine schwebende Masse, die mit der Leistungsmasse des Servoantriebs verbunden war. Da der Servoantrieb nicht isoliert war, bedeutete dies, dass die Leistungsmasse mit der Signalmasse verbunden war, die wiederum mit der Masse aller anderen Komponenten im System verbunden war. Da die Stromversorgungsmasse schwebte, erzeugte sie einen riesigen Strom, der jeden möglichen Weg nahm, um zur Erde zu gelangen, Funken verursachte und alle unglücklichen Komponenten im Weg zerstörte.
#3 Stellen Sie sicher, dass Sie isoliert sind
Faustregel
Um Probleme zu vermeiden, ist mindestens eines dieser beiden Dinge erforderlich:
- Ein Trenntransformator zwischen der Wechselstromleitung und der Erdung des Netzteils. UND/ODER
- Optische Isolierung zwischen der Leistungserde des Servoantriebs und der Signalerde.
Die Hersteller der Stromversorgung und/oder des Servoantriebs können Ihnen sagen, ob sie über eine Isolierung verfügen. Die Angaben sollten im Datenblatt stehen.
Beachten Sie, dass diese Regel nicht für batteriebetriebene Systeme oder für Servoantriebe gilt, die direkt mit Wechselstrom versorgt werden.
Transformatorlose Netzteile sind günstiger und leistungsfähiger. Sie können sicher verwendet werden, wenn der Servoantrieb über eine eingebaute Isolierung verfügt.
Servoantriebe ohne Isolierung können kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden. Sie können sicher verwendet werden, wenn die Stromversorgung über einen Trenntransformator verfügt.
Warum es wichtig ist
Gleichgerichtete Spannung von einer Wechselstromversorgung erzeugt eine schwebende Erdung. Die Spannungsdifferenz zwischen schwebender Masse und Erde überschreitet oft 150 V. Diese Spannungsdifferenz erzeugt einen Strompfad, der stark genug ist, um den Servoantrieb und andere Komponenten zu zerstören. Die Isolierung schützt Geräte vor Schäden, indem sie den Strompfad zur Erde blockiert.
Die Isolierung der Stromversorgung ist bei niedrigeren Spannungen üblich. Die Isolation des Servoantriebs ist bei höheren Spannungen üblich.
Wenn es hilft
- Immer wenn der Strom aus einer Wechselstromquelle kommt
- Achten Sie besonders auf Netzteile mit einer Ausgangsspannung im Bereich von 100 - 200 VDC - Der Grund liegt in der Bauweise von Servoantrieben und Netzteilen:
- Netzteile mit einer Nennspannung unter 100 VDC verwenden normalerweise Abwärtstransformatoren, um die Spannung zu senken. Diese Transformatoren bieten auch Isolierung.
- Servoantriebe, die für den Betrieb über 200 VDC ausgelegt sind, sind normalerweise aus Sicherheits- und Geräuschgründen isoliert.
- Achten Sie besonders auf Netzteile mit einer Ausgangsspannung im Bereich von 100 - 200 VDC - Der Grund liegt in der Bauweise von Servoantrieben und Netzteilen:
#4 bekommt nicht zu viel Power
Ein überdimensionierter Servoantrieb nimmt wertvollen Platz ein und erhöht die Kosten des Systems.
Faustregel
Ja, es ist gut, zusätzliche Leistung zu haben, aber übertreiben Sie es nicht.
Warum es wichtig ist
In den meisten Fällen wirkt sich zu viel Leistung nicht auf die Leistung aus, kann jedoch die Kosten erhöhen, was sich auf den Gewinn auswirken kann. Wenn Ihr System nur 2 A kontinuierlich und höchstens 6 A Spitze verwendet, macht es wirklich keinen Sinn, einen Servoantrieb zu haben, der 30 A kontinuierlich und 60 A Spitze ausgibt. In dieser Situation sollten Sie zum Schutz des Motors unbedingt die Strombegrenzung zurückdrehen, vorausgesetzt, der Motor wurde entsprechend der Anwendung dimensioniert.
Wenn es hilft
- Wenn Sie versuchen, die Kosten zu kontrollieren - Warum für ein teureres Laufwerk bezahlen, wenn Sie es nicht brauchen?
- Wenn Sie Platz sparen müssen - Ein leistungsstärkeres Laufwerk ist normalerweise größer, können Sie sich den zusätzlichen Platz leisten?
- Wenn Sie eine bessere Stromkontrolle benötigen - Ein Antrieb, der für viel höheren Strom skaliert ist, verfügt möglicherweise nicht über die für die Anwendung erforderliche feine Stromsteuerung.
Gefällt Ihnen dieser Artikel?
Holen Sie sich solche Blogs direkt in Ihren Posteingang!
Ein genauerer Blick auf die Stromskalierung
Eine Sache, die ein Maschinenkonstrukteur möglicherweise nicht berücksichtigt, ist die Stromskalierung. Die Stromschleife ist die innerste Schleife und bildet die Grundlage für ein Hochleistungssystem. Wenn Sie möchten, dass ein System wirklich gut läuft, müssen Sie mit einer guten Stromschleife beginnen.
...Ok, zurück zur Stromskalierung... Bei der Konstruktion unserer Servoantriebe skalieren wir die Stromrückführung auf die Nennleistung des Servoantriebs. Was genau bedeutet das? Nun, wenn Sie einen 50-A-Antrieb nehmen, muss der gesamte Ausgangsbereich - in diesem Fall -50 A bis +50 A - mit einem Signal von -10 V bis +10 V dargestellt werden, oder im Fall eines digitalen Antriebs muss er mit dargestellt werden eine festgelegte Anzahl von Bits, zum Beispiel 2^14 Bits.
Für dieses Beispiel bedeutet dies, dass die Skalierung sein würde
(±10V Signal) / (±50A Ausgang)
=
(20-V-Bereich) / (100-A-Bereich)
=
200 mV/A für analog oder ca. 160 Bit/A für digital
Also wohin gehen wir damit? Der Punkt ist, je höher der Nennstrom am Servoantrieb ist, desto breiter muss die Stromrückführung skaliert werden. Da die Rückkopplung einen größeren Bereich abdecken muss, verlieren Sie allmählich an Auflösung für die Steuerung kleiner Ströme. Wenn Sie eine Anwendung haben, die einen niedrigen Strom benötigt, erhalten Sie eine bessere Stromsteuerung, indem Sie einen Servoantrieb auswählen, der besser für die Anwendung ausgelegt ist.
In den meisten Fällen ist es wirklich kein Weltuntergang, wenn die Skalierung weit daneben liegt, aber Sie tun sich keinen Gefallen
#5 Sprechen Sie immer mit dem technischen Support
Sparen Sie wertvolle Zeit und reduzieren Sie Fehler, indem Sie sich an den technischen Support wenden.
Faustregel
Wenn Sie Fragen haben oder vor einer schwierigen Entscheidung stehen, wenden Sie sich an unseren technischen Support. Von einfachen bis hin zu komplexen Fragen können wir Ihnen helfen, Sie in die richtige Richtung zu lenken.
Warum es wichtig ist
Zeit ist Geld und es geht normalerweise viel schneller, um Hilfe zu bitten, als zu versuchen, die Dinge selbst herauszufinden. Wir sind stolz darauf, eines der reaktionsschnellsten technischen Supportteams der Branche zu haben. Wenn Sie sich also an uns wenden, sind wir hier, um Ihnen zu helfen. Online antworten wir in der Regel innerhalb eines Werktages. Am Telefon sind wir während unserer normalen Geschäftszeiten für Sie da.
Wenn es hilft
- Bei der Auswahl eines Servoantriebs - Selbst wenn Sie alle Winkel abgedeckt haben und sicher sind, dass Sie den richtigen Servoantrieb ausgewählt haben, schadet es nicht, die Hand auszustrecken und jemanden zu bitten, einen Blick darauf zu werfen.
- Wenn Sie sich bei einer Funktion nicht sicher sind - Wenn es eine Funktion gibt, die eine entscheidende Rolle in Ihrem Design spielt, schadet es nicht, mit jemandem zu sprechen, um sicherzustellen, dass es Ihren Erwartungen entspricht.
- Wenn Sie die Kompatibilität mit anderen Komponenten überprüfen müssen - Servoantriebe sind mit vielen verschiedenen Komponenten verbunden. Wenden Sie sich an uns, wenn Sie sich bezüglich des Feedbacks, des Motors, des Netzwerks oder anderer Dinge, die Sie an den Antrieb anschließen möchten, nicht sicher sind.
- Wann immer Sie stecken bleiben - Wenn Servoantriebe oder unsere Produkte neu für Sie sind, gibt es eine Lernkurve. Sparen Sie Zeit und Ärger und kontaktieren Sie uns, damit wir Ihnen helfen können!
- Wenn Sie Hilfe bei der Fehlerbehebung benötigen - Ob es darum geht, etwas beim ersten Mal zum Laufen zu bringen oder Fehler bei einer Maschine zu beheben, die plötzlich nicht mehr funktioniert. Greifen Sie zu und lassen Sie uns Ihnen helfen, wieder einsatzbereit zu sein.
Geheime Bonusregel: Jede Anwendung ist anders, daher ist, wie der Begriff „Faustregel“ schon sagt, keine dieser Regeln absolut ... außer dem Anruf beim technischen Support. Rufen Sie immer den technischen Support an.
Von Rene Ymzon, Marketingmanager
