Aumente su éxito a la hora de seleccionar un servoaccionamiento siguiendo algunas reglas generales.
En el mundo de los servosistemas, hay dos tipos de problemas con los que te puedes encontrar:
- Los problemas se descubren pronto y pueden solucionarse antes de que lleguen al cliente.
- Los problemas que se descubren tarde, después de que la producción comience o después de que lleguen al cliente. Estos son los peores.
¿No sería estupendo que hubiera una serie de directrices o "reglas de oro" que le ayudaran a evitar problemas antes de que sea demasiado tarde?
Pues está de suerte. Hemos recopilado una lista de 5 reglas básicas a tener en cuenta a la hora de seleccionar un servoaccionamiento.
¿Tiene prisa y no tiene tiempo para leer esto? Descargue esta práctica hoja de trucos.
Escenario
Has diseñado un impresionante robot de reparto que se ha instalado en un montón de lugares. Todo parece genial hasta que recibes una llamada de un cliente preocupado, sus robots siguen atascándose en una pendiente. Uh Oh.
Antecedentes: El robot móvil autónomo (AMR) que has diseñado utiliza servomotores para accionar las ruedas de tracción. Durante el desarrollo, todo se ha comprobado y ha pasado con éxito, al menos en lo que se refiere a lo que usted ha podido ver. Lo mismo ocurrió con las pruebas iniciales en las instalaciones de algunos clientes. Entonces, ¿por qué alguien se queja ahora de que los robots se calan? ¿Qué ocurre? Además, ¿podría ser esta la primera de las próximas llamadas?
Después de investigar y tomar algunas medidas, ves que los servomotores están llegando a sus límites de corriente.
#1 Asegúrese de que hay suficiente corriente
Regla de oro
Incluya un margen adicional de 25% al límite de corriente por encima de lo que crea necesario para la aplicación.
Por qué es importante
La capacidad de corriente adicional puede garantizar un funcionamiento ininterrumpido cuando las condiciones son diferentes a las esperadas. Es fácil equivocarse, sobre todo cuando el entorno de la aplicación puede ser muy diferente al de las pruebas. Un poco de corriente adicional puede evitar problemas más adelante.
Cuando ayuda
- Cuando las condiciones cambian - en el escenario anterior, una nueva ubicación tenía una pendiente más pronunciada que la que el robot había probado.
- En una superficie plana, alcanzar el límite de corriente podría significar simplemente una aceleración más lenta. En pendientes, alcanzar el límite de corriente podría significar una pérdida de velocidad.
- Cuando las máquinas envejecen - el rozamiento puede aumentar con el tiempo, necesitando más potencia para hacer lo mismo. Esto puede ocurrir con cualquier tipo de máquina, no solo con los robots móviles.
- Cuando la carga cambia - los clientes pueden aumentar la carga útil.
Otra cosa que hay que tener en cuenta es que si se aumenta el límite de corriente, hay que asegurarse de que el motor puede soportar la corriente adicional.
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#2 Permitir las fluctuaciones de tensión
Regla de oro
Siempre que sea posibleEn el caso de los servomotores, debe seleccionar una combinación de fuente de alimentación y servomotor que le proporcione al menos 25% de margen entre la tensión de la fuente de alimentación Y el límite de subtensión y el límite de sobretensión del servomotor.
Por qué es importante
Las fluctuaciones de tensión se producen por diversos motivos y provocan molestas desconexiones tanto por subtensión como por sobretensión. Aumentar el margen de maniobra permite que las oscilaciones sean más amplias, lo que aumenta la fiabilidad.
Cuando ayuda
Aumentar el margen de tensión puede ayudar en estas situaciones.
- Cuando la tensión de la línea en la instalación es diferente de la tensión de la línea donde desarrolló la máquina. "Tensión de línea" significa la tensión que se suministra en una toma de corriente de CA en su instalación. Las diferencias pueden ser especialmente pronunciadas cuando se comparan los voltajes en distintos países.
- Dado que muchos sistemas de control de movimiento utilizan suministros no regulados, cualquier cambio en la tensión de línea modificará la tensión que se suministra al servoaccionamiento.
- Ejemplo: para un servoaccionamiento con una potencia nominal de 20-80VDC:
- Un suministro no regulado de 24VDC podría ser demasiado bajo en algunos lugares
- Un suministro no regulado de 80VDC podría ser demasiado alto en algunos lugares
La regeneración es la más severa en las aplicaciones verticales y durante una fuerte desaceleración.
- Cuando la regeneración es un factor - La regeneración es ese momento mágico en el que el motor pasa de consumir energía a convertirse en un generador. El flujo de energía comienza a retroceder causando problemas como el exceso de tensión en la fuente de alimentación. Sin entrar en demasiados detalles, la tensión de regeneración puede ser mucho más alta de lo que la mayoría de la gente esperaría, lo que provoca paradas por sobretensión y, en algunos casos, incluso daños en los componentes.
- Cuando las pilas se agotan - En el caso de las aplicaciones alimentadas por batería, debe tener en cuenta el límite de subtensión y asegurarse de que el servoaccionamiento seguirá funcionando cuando la batería se agote. Si la batería ya está baja, y de repente empiezas a consumir toda la energía, ¿hasta dónde caerá el voltaje?
Escenario
Estás configurando un sistema y aplicando la energía por primera vez, y entonces ¡CRACK! Hay humo en el aire y un destello de luz. ¿Qué ha pasado?
Has metido la pata, eso es.
Por lo que parece, algo en el servo drive se quemó y el ordenador ya no funciona. Después de algunas llamadas parece que usaste una fuente de alimentación no aislada con un servo drive no aislado. La tierra flotante en la fuente de alimentación creó una gran corriente que viajó a través de la tierra de la señal del servo drive y a través de la tierra del controlador también.
Bien, veamos qué ha pasado. El tipo más simple de fuentes de alimentación consiste en un rectificador de onda completa y un condensador. Proporcionan mucha potencia a bajo coste. También son no aisladas, lo que significa que tienen una tierra flotante en la que el potencial de voltaje entre la tierra de la fuente de alimentación y la tierra es diferente, ¡generalmente por más de 150V! No sólo hay una diferencia de voltaje, sino que también hay una gran cantidad de energía detrás de la diferencia, por lo que una resistencia pull-down está fuera de la cuestión. De hecho, hay suficiente potencia para fundir un fusible o quemar el cable o el trazado que intenta conectar los dos. Este tipo de fuentes de alimentación están perfectamente bien para usar con servo accionamientos con una condición, los servo accionamientos que se conectan a ellos necesitan tener aislamiento entre la tierra de alimentación y la tierra de la señal.
Establecimos que la fuente de alimentación no tenía aislamiento en este escenario, así que vamos a ver lo que sucede cuando se conecta a un servo drive que tampoco tiene aislamiento. Con un servo drive no aislado esto significa que la tierra de la energía y la tierra de la señal están internamente conectadas juntas (a diferencia de un drive aislado donde las dos tierras están separadas). También hay que tener en cuenta que los servoaccionamientos están conectados a otras cosas como cables con blindaje, controladores, tarjetas de red, ordenadores, suministros lógicos y más. Para que todos estos dispositivos funcionen juntos, las tierras de sus señales están conectadas entre sí; y con todas estas conexiones, es inevitable que haya múltiples caminos hacia la tierra.
El aislamiento es necesario tanto en la fuente de alimentación como en el servoaccionamiento para evitar riesgos de descarga y daños.
En este punto probablemente has conectado los puntos en nuestro escenario, pero vamos a deletrearlo. La fuente de alimentación tenía una tierra flotante que estaba conectada a la tierra de alimentación del servo drive. Dado que el servo drive no estaba aislado, esto significa que la tierra de la fuente de alimentación estaba conectada a la tierra de la señal, que a su vez estaba conectada a las tierras de todos los demás componentes del sistema. Como la tierra de la fuente de alimentación estaba flotando, creó una enorme corriente que tomó cualquier camino para llegar a la tierra, causando chispas y destruyendo cualquier componente desafortunado en el camino.
#3 Asegúrese de tener aislamiento
Regla de oro
Para evitar problemas se necesita al menos una de estas dos cosas:
- Un transformador de aislamiento entre la línea de CA y la toma de tierra de la fuente de alimentación. Y/O
- Aislamiento óptico entre la tierra de alimentación del servoaccionamiento y la tierra de la señal.
Los fabricantes de la fuente de alimentación y/o del servoaccionamiento pueden decirle si tienen aislamiento. La información debería estar en la hoja de datos.
Tenga en cuenta que esta regla no se aplica a los sistemas alimentados por baterías ni a los servoaccionamientos que reciben alimentación de CA directamente.
Las fuentes de alimentación que no tienen transformadores son menos caras y más potentes. Son seguras si el servoaccionamiento tiene aislamiento incorporado.
Los servoaccionamientos sin aislamiento pueden ser más pequeños y menos costosos. Son seguros si la fuente de alimentación tiene un transformador de aislamiento.
Por qué es importante
La tensión rectificada de una fuente de alimentación de CA crea una tierra flotante. La diferencia de voltaje entre la tierra flotante y la tierra de la red a menudo excede los 150V. Esta diferencia de voltaje creará una ruta de corriente lo suficientemente fuerte como para destruir el servomotor y otros componentes. El aislamiento protege el equipo de los daños al bloquear la trayectoria de la corriente a tierra.
El aislamiento de la fuente de alimentación es habitual a tensiones bajas. El aislamiento de los servomotores es habitual a tensiones más altas.
Cuando ayuda
- Siempre que la alimentación provenga de una fuente de CA
- Preste especial atención cuando utilice fuentes de alimentación con una tensión de salida de entre 100 y 200VDC - La razón tiene que ver con la forma en que se construyen los servoaccionamientos y las fuentes de alimentación:
- Las fuentes de alimentación por debajo de los 100VDC suelen utilizar transformadores reductores para bajar la tensión. Estos transformadores también proporcionan aislamiento.
- Los servoaccionamientos con capacidad para funcionar a más de 200 VCC suelen estar aislados por motivos de seguridad y ruido.
- Preste especial atención cuando utilice fuentes de alimentación con una tensión de salida de entre 100 y 200VDC - La razón tiene que ver con la forma en que se construyen los servoaccionamientos y las fuentes de alimentación:
#4 No te pases de la raya
Un servoaccionamiento sobredimensionado ocupa un espacio valioso y aumenta el coste del sistema.
Regla de oro
Sí, es bueno tener potencia extra, pero no te pases.
Por qué es importante
En la mayoría de los casos, un exceso de potencia no afectará al rendimiento, pero puede aumentar los costes, lo que podría afectar a los beneficios. Si su sistema sólo utiliza 2A continuos y como máximo 6A de pico, entonces no tiene sentido tener un servoaccionamiento que produzca 30A continuos y 60A de pico. En esta situación, usted debería bajar el límite de corriente para proteger el motor, asumiendo que el motor fue dimensionado apropiadamente para la aplicación.
Cuando ayuda
- Cuando se trata de controlar los costes - ¿por qué pagar una unidad más cara cuando no es necesario?
- Cuando necesite ahorrar espacio - Un disco más potente suele ser más grande, ¿puedes permitirte el espacio extra?
- Cuando necesite un mejor control de la corriente - Un accionamiento escalado para una corriente mucho mayor puede no tener el control de corriente fino necesario para la aplicación.
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Una mirada más cercana a la escala actual
Una cosa que un diseñador de máquinas puede no tener en cuenta es el escalado de corriente. El bucle de corriente es el más interno y es la base de un sistema de alto rendimiento. Si quieres que un sistema funcione realmente bien, tienes que empezar con un buen bucle de corriente.
...Bien, volvamos al escalado de corriente... Cuando diseñamos nuestros servoaccionamientos, escalamos la retroalimentación de corriente a la capacidad del servoaccionamiento. ¿Qué significa esto exactamente? Pues bien, si tomamos un servoaccionamiento de 50A, todo el rango de salida -en este caso de -50A a +50A- debe representarse con una señal de -10V a +10V, o en el caso de un servoaccionamiento digital debe representarse con un número determinado de bits, 2^14 bits por ejemplo.
Para este ejemplo, esto significa que la escala sería
(señal de ±10V) / (salida de ±50A)
=
(rango de 20V) / (rango de 100A)
=
200mV/A para analógico o unos 160bits/A para digital
¿A dónde queremos llegar con esto? El punto es que cuanto más alto sea el valor nominal de la corriente en el servo drive, más se extiende la retroalimentación de la corriente debe ser escalada. A medida que la retroalimentación necesita cubrir un rango más amplio se empieza a perder la resolución para el control de pequeñas corrientes. Si usted tiene una aplicación que necesita una corriente baja, obtendrá un mejor control de la corriente mediante la selección de un servo drive que está más cerca de la aplicación.
En la mayoría de los casos, no es el fin del mundo si la escala está muy lejos, pero no te estás haciendo ningún favor.
#5 Hable siempre con el servicio técnico
Ahorre un tiempo valioso y reduzca los errores poniéndose en contacto con el servicio de asistencia técnica.
Regla de oro
Si tiene alguna duda o se enfrenta a una decisión difícil, póngase en contacto con nuestro Servicio Técnico. Desde las preguntas más sencillas hasta las más complejas, podemos orientarle en la dirección correcta.
Por qué es importante
El tiempo es oro y suele ser mucho más rápido pedir ayuda que intentar resolver las cosas por uno mismo. Nos enorgullecemos de tener uno de los equipos de asistencia técnica con mayor capacidad de respuesta de la industria, así que si se pone en contacto con nosotros, estamos aquí para ayudarle. En línea, solemos responder en un día laborable. Por teléfono, tenemos personal disponible durante nuestro horario de trabajo.
Cuando ayuda
- Al seleccionar un servoaccionamiento - Incluso si has cubierto todos los ángulos y estás seguro de haber elegido el servomotor correcto, no está de más pedirle a otra persona que eche un vistazo.
- Cuando no esté seguro de una característica - si hay una característica que va a desempeñar un papel fundamental en su diseño, no está de más hablar con alguien para asegurarse de que va a cumplir sus expectativas.
- Cuando necesite comprobar la compatibilidad con otros componentes - Los servoaccionamientos se conectan a muchos componentes diferentes. Póngase en contacto con nosotros si no está seguro de la retroalimentación, el motor, la red u otras cosas que planea conectar a la unidad.
- Siempre que estés atascado - Si es nuevo en el mundo de los servoaccionamientos o en el de nuestros productos, hay una curva de aprendizaje. Ahorre tiempo y disgustos y póngase en contacto con nosotros para que podamos ayudarle.
- Cuando necesite ayuda para solucionar problemas - Tanto si se trata de conseguir que algo funcione a la primera, como de solucionar una máquina que ha dejado de funcionar de repente. Acércate y deja que te ayudemos a ponerte en marcha de nuevo.
Regla secreta de bonificación: Cada aplicación es diferente, así que como el término "regla general" implica, ninguna de estas reglas es absoluta... excepto llamar al soporte técnico. Llame siempre al servicio técnico.
Por Rene Ymzon, Director de Marketing
