5 règles d'or pour le choix d'un servomoteur

Sélection du servomoteur

Augmentez votre succès lors de la sélection d'un servomoteur en suivant quelques règles de base.

Dans le monde des servo-systèmes, il existe deux types de problèmes que vous pouvez rencontrer :

  1. Les problèmes sont découverts à un stade précoce et peuvent être traités avant qu'ils n'atteignent le client.
  2. Les problèmes découverts tardivement - après le début de la production ou après l'arrivée chez le client. Ce sont les pires.

Ne serait-il pas formidable qu'il existe un ensemble de directives ou de "règles d'or" pour vous aider à éviter les problèmes avant qu'il ne soit trop tard ?

Et bien vous avez de la chance. Nous avons compilé une liste de 5 règles de base à garder à l'esprit lors du choix d'un servomoteur.

Vous êtes pressé et n'avez pas le temps de lire ceci ?  Téléchargez cet aide-mémoire pratique !

Scénario

Vous avez conçu un robot de livraison génial qui a été installé dans de nombreux endroits. Tout semble parfait jusqu'à ce que vous receviez un appel d'un client inquiet, ses robots restent coincés sur une pente. Uh Oh.

Contexte : Le robot mobile autonome (AMR) que vous avez conçu utilise des servomoteurs pour alimenter les roues motrices. Au cours du développement, tout a été vérifié et passé avec brio - du moins, d'après ce que vous avez pu constater. Il en est de même pour les premiers tests effectués dans les installations de certains clients. Alors pourquoi quelqu'un se plaint-il maintenant que les robots calent ? Que se passe-t-il ? Par ailleurs, pourrait-il s'agir du premier d'une série d'appels à venir ?

Après quelques recherches et mesures, vous constatez que les servomoteurs atteignent leurs limites de courant.

#1 Assurez-vous qu'il y a assez de courant.

Règle d'or

Ajoutez une marge supplémentaire de 25% à la limite de courant au-delà de ce que vous pensez être nécessaire pour l'application.

Pourquoi c'est important

Une capacité de courant supplémentaire peut garantir un fonctionnement ininterrompu lorsque les conditions sont différentes de ce que vous aviez prévu. Il est facile de se tromper, surtout lorsque l'environnement d'application peut être très différent de l'environnement de test. Un peu de courant supplémentaire peut éviter des problèmes ultérieurs.

Quand cela aide

  • Lorsque les conditions changent - dans le scénario ci-dessus, un nouvel emplacement avait une pente plus raide que celle pour laquelle le robot a été testé.
    • Sur une surface plane, atteindre la limite de courant pourrait simplement signifier une accélération plus lente. Sur une pente, le dépassement de la limite de courant peut entraîner un décrochage.
  • Quand les machines vieillissent - la friction peut augmenter avec le temps, ce qui nécessite plus de puissance pour faire la même chose. Cela peut se produire avec tout type de machine, et pas seulement avec les robots mobiles.
  • Quand la charge change - les clients peuvent augmenter la charge utile.

Une autre chose à considérer, si vous augmentez la limite de courant, assurez-vous que le moteur peut supporter le courant supplémentaire !

#2 Tenir compte des fluctuations de tension

Règle d'or

Dans la mesure du possibleVous devez choisir une combinaison d'alimentation et de servocommande qui vous donne au moins 25% de marge entre la tension d'alimentation ET la limite de sous-tension et la limite de surtension de la servocommande.

Pourquoi c'est important

Les fluctuations de tension se produisent pour un certain nombre de raisons et provoquent des déclenchements intempestifs en cas de sous-tension ou de surtension. L'augmentation de la marge de manœuvre permet des fluctuations plus importantes, ce qui accroît la fiabilité.

Quand cela aide

Augmenter la marge de tension peut aider dans ces situations.

  • Lorsque la tension du secteur à l'installation est différente de celle du secteur où vous avez développé la machine.  "Tension de ligne" signifie la tension qui est fournie par une prise de courant alternatif dans votre établissement.  Les différences peuvent être particulièrement prononcées lorsque l'on compare les tensions dans différents pays.
    • Comme de nombreux systèmes de commande de mouvement utilisent des alimentations non régulées, tout changement de la tension de ligne modifiera la tension fournie au servomoteur.
    • Exemple - pour un servomoteur qui est évalué à 20-80VDC :
      • Une alimentation non régulée de 24 VDC pourrait être trop faible dans certains endroits.
      • Une alimentation non régulée de 80 VDC pourrait être trop élevée dans certains endroits.

        Scénarios de régénération des servocommandes

        La régénération est la plus sévère sur les applications verticales et lors de fortes décélérations.

  • Quand la régénération est un facteur - La régénération est ce moment magique où le moteur passe du statut de consommateur d'énergie à celui de générateur. Le flux d'énergie commence à revenir en arrière, provoquant des problèmes tels qu'une surtension dans l'alimentation électrique. Sans entrer dans les détails, la tension de régénération peut être beaucoup plus élevée que ce à quoi la plupart des gens s'attendent, ce qui entraîne des coupures pour surtension et, dans certains cas, des composants endommagés.
  • Lorsque les piles sont faibles - Avec les applications alimentées par batterie, vous devez prendre en compte la limite de sous-tension et vous assurer que le servomoteur fonctionnera toujours lorsque la batterie sera faible. Si la batterie est déjà faible, et que vous commencez soudainement à utiliser la pleine puissance, de combien la tension va-t-elle chuter ?

Scénario

Vous êtes en train de mettre en place un système et d'appliquer la puissance pour la première fois, puis CRACK ! Il y a de la fumée dans l'air et un flash de lumière. Oups, que s'est-il passé ?

Tu as fait une gaffe, voilà ce que c'est.

D'après ce que l'on voit, quelque chose sur le servomoteur a brûlé et l'ordinateur ne fonctionne plus. Après quelques appels, il semble que vous ayez utilisé une alimentation non isolée avec une servocommande non isolée. La masse flottante de l'alimentation a créé un courant énorme qui a traversé la masse du signal de la servocommande et la masse du contrôleur également.

Ok, voyons ce qui s'est passé. Le type d'alimentation le plus simple consiste en un redresseur double alternance et un condensateur. Elles fournissent beaucoup de puissance à faible coût. Elles sont également non isolées, ce qui signifie qu'elles ont une masse flottante où le potentiel de tension entre la masse de l'alimentation et la masse de la terre est différent, généralement de plus de 150 V ! Non seulement il y a une différence de tension, mais il y a aussi beaucoup de puissance derrière cette différence, donc une résistance d'excursion basse est hors de question. En fait, il y a assez de puissance pour faire sauter un fusible ou brûler le fil ou la trace qui tente de connecter les deux. Ces types d'alimentations peuvent parfaitement être utilisés avec des servomoteurs à une condition : les servomoteurs qui s'y connectent doivent être isolés entre la masse de l'alimentation et la masse du signal.

Nous avons établi que l'alimentation n'était pas isolée dans ce scénario, alors voyons ce qui se passe lorsque vous la connectez à un servomoteur qui n'est pas non plus isolé. Dans le cas d'un servomoteur non isolé, cela signifie que la masse d'alimentation et la masse du signal sont connectées ensemble en interne (contrairement à un servomoteur isolé où les deux masses sont séparées). N'oubliez pas non plus que les servocommandes sont connectées à d'autres éléments tels que des câbles blindés, des contrôleurs, des cartes réseau, des ordinateurs, des alimentations logiques, etc. Pour que tous ces dispositifs fonctionnent ensemble, leurs masses de signaux sont connectées ensemble ; et avec toutes ces connexions, il y a forcément plusieurs chemins vers la terre.

Une isolation est nécessaire, soit dans l'alimentation électrique, soit dans le servomoteur, pour éviter les risques de chocs et les dommages.

À ce stade, vous avez probablement relié les points de notre scénario, mais nous allons l'expliquer. L'alimentation avait une masse flottante qui était connectée à la masse de la servocommande. Comme le servomoteur n'était pas isolé, cela signifie que la masse de l'alimentation était connectée à la masse du signal, qui était à son tour connectée aux masses de tous les autres composants du système. Comme la masse de l'alimentation électrique était flottante, cela a créé un énorme courant qui a emprunté tous les chemins possibles pour atteindre la terre, provoquant des étincelles et détruisant tous les composants malchanceux sur son chemin.

#3 Assurez-vous d'avoir une isolation.

Règle d'or

Pour éviter les problèmes, il faut au moins une de ces deux choses :

  • Un transformateur d'isolation entre la ligne CA et la masse de l'alimentation électrique. ET/OU
  • Isolation optique entre la masse de l'alimentation du servomoteur et la masse du signal.

Les fabricants de l'alimentation et/ou du servomoteur peuvent vous dire s'ils disposent d'une isolation. L'information doit se trouver dans la fiche technique.

Notez que cette règle ne s'applique pas aux systèmes alimentés par batterie ou aux servomoteurs qui prennent directement le courant alternatif.

Les alimentations qui n'ont pas de transformateur sont moins chères et plus puissantes. Elles peuvent être utilisées en toute sécurité si le servomoteur dispose d'une isolation intégrée.

 

Les servomoteurs sans isolation peuvent être plus petits et moins chers. Ils peuvent être utilisés en toute sécurité si l'alimentation électrique est équipée d'un transformateur d'isolement.

Pourquoi c'est important

La tension redressée d'une alimentation en courant alternatif crée une masse flottante. La différence de tension entre la masse flottante et la masse de la terre dépasse souvent 150V. Cette différence de tension crée un chemin de courant suffisamment puissant pour détruire le servomoteur et d'autres composants. L'isolation protège l'équipement des dommages en bloquant le chemin de courant vers la terre.

L'isolation de l'alimentation électrique est courante pour les basses tensions. L'isolation du servomoteur est courante à des tensions plus élevées.

Quand cela aide

  • Lorsque l'alimentation provient d'une source de courant alternatif
    • Faites particulièrement attention lorsque vous utilisez des alimentations qui délivrent une tension de sortie comprise entre 100 et 200 VDC - La raison en est la façon dont les servomoteurs et les alimentations sont construits :
      • Les alimentations inférieures à 100 VDC utilisent généralement des transformateurs abaisseurs de tension. Ces transformateurs assurent également l'isolation.
      • Les servomoteurs conçus pour fonctionner au-dessus de 200 VDC sont généralement isolés pour des raisons de sécurité et de bruit.

#4 Ne prenez pas trop de pouvoir

grand servomoteur avec un petit moteur

Un servomoteur surdimensionné prend un espace précieux et augmente le coût du système.

Règle d'or

Oui, c'est bien d'avoir une puissance supplémentaire, mais n'en abusez pas.

Pourquoi c'est important

Dans la plupart des cas, une puissance excessive n'affecte pas les performances, mais elle peut augmenter les coûts, ce qui peut avoir un impact sur les bénéfices. Si votre système n'utilise que 2A en continu et au maximum 6A en crête, il n'est pas vraiment judicieux d'avoir un servomoteur qui délivre 30A en continu et 60A en crête. Dans cette situation, vous devez absolument réduire la limite de courant pour protéger le moteur, en supposant que le moteur a été correctement dimensionné pour l'application.

Quand cela aide

  • Lorsque vous essayez de contrôler les coûts - pourquoi payer pour un lecteur plus cher quand ce n'est pas nécessaire ?
  • Lorsque vous devez gagner de l'espace - Un disque plus puissant est généralement plus grand, pouvez-vous vous permettre l'espace supplémentaire ?
  • Quand vous avez besoin d'un meilleur contrôle du courant - Un variateur dimensionné pour un courant beaucoup plus élevé peut ne pas avoir le contrôle fin du courant nécessaire pour l'application.

Un examen plus approfondi de la mise à l'échelle actuelle

Une chose qu'un concepteur de machine peut ne pas prendre en compte est la mise à l'échelle du courant. La boucle de courant est la boucle la plus interne et constitue la base d'un système à haute performance. Si vous voulez qu'un système fonctionne vraiment bien, vous devez commencer par une bonne boucle de courant.

...Ok, revenons à la mise à l'échelle du courant... Lorsque nous concevons nos servomoteurs, nous mettons à l'échelle le retour de courant en fonction de la puissance du servomoteur. Qu'est-ce que cela signifie exactement ? Eh bien, si vous prenez un variateur 50A, la gamme complète de sortie - dans ce cas -50A à +50A doit être représentée par un signal -10V à +10V, ou dans le cas d'un variateur numérique, elle doit être représentée par un nombre défini de bits, 2^14 bits par exemple.

Pour cet exemple, cela signifie que la mise à l'échelle serait la suivante

(signal ±10V) / (sortie ±50A)
=
(gamme 20V) / (gamme 100A)
=
200mV/A pour l'analogique ou environ 160bits/A pour le numérique

Où allons-nous avec ceci ? Le fait est que plus le courant nominal du servomoteur est élevé, plus le retour de courant doit être étalé. Comme le retour doit couvrir une plus grande plage, vous commencez à perdre la résolution pour le contrôle des petits courants. Si vous avez une application qui nécessite un faible courant, vous obtiendrez un meilleur contrôle du courant en choisissant un servomoteur qui est plus proche de l'application.

Dans la plupart des cas, ce n'est pas vraiment la fin du monde si l'échelle est erronée, mais vous ne vous rendez pas service.

#5 Toujours parler au support technique

ADVANCED Support technique de Motion Controls pour la recommandation de servo drives

Gagnez un temps précieux et réduisez les erreurs en faisant appel à l'assistance technique.

Règle d'or

Si vous avez des questions ou si vous êtes confronté à une décision difficile, adressez-vous à notre support technique. Qu'il s'agisse de questions simples ou complexes, nous pouvons vous aider à vous orienter dans la bonne direction.

Pourquoi c'est important

Le temps, c'est de l'argent et il est généralement plus rapide de demander de l'aide que d'essayer de résoudre les problèmes soi-même. Nous sommes fiers d'avoir l'une des équipes d'assistance technique les plus réactives du secteur, alors si vous nous contactez, nous sommes là pour vous aider. En ligne, nous répondons généralement dans un délai d'un jour ouvrable. Au téléphone, notre personnel est disponible pendant les heures d'ouverture normales.

Quand cela aide

  • Lors de la sélection d'un servomoteur - Même si vous avez couvert tous les angles et que vous êtes sûr d'avoir choisi le bon servomoteur, il n'y a pas de mal à demander à quelqu'un d'autre de jeter un coup d'œil.
  • Lorsque vous n'êtes pas sûr d'une fonctionnalité - si une fonction est appelée à jouer un rôle essentiel dans votre conception, il n'est pas inutile d'en parler à quelqu'un pour s'assurer qu'elle répondra à vos attentes.
  • Lorsque vous devez vérifier la compatibilité avec d'autres composants - Les servomoteurs se connectent à de nombreux composants différents. Contactez-nous si vous n'êtes pas sûr de la rétroaction, du moteur, du réseau ou d'autres éléments que vous prévoyez de connecter au variateur.
  • Chaque fois que vous êtes coincé - Si vous êtes nouveau dans le domaine des servocommandes ou de nos produits, il y a une courbe d'apprentissage. Épargnez-vous du temps et des soucis et contactez-nous pour que nous puissions vous aider !
  • Lorsque vous avez besoin d'aide pour dépanner - Qu'il s'agisse de faire fonctionner quelque chose du premier coup ou de dépanner une machine qui a soudainement cessé de fonctionner. Faites appel à nous et laissez-nous vous aider à vous remettre en marche.

Règle secrète bonus : Chaque application est différente, donc, comme l'indique le terme "règle empirique", aucune de ces règles n'est absolue... sauf celle d'appeler le support technique. Appelez toujours le support technique.

Par Rene Ymzon, responsable marketing

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