استخدام محركات المؤازرة في أتمتة المعدات

يؤدي التقدم التكنولوجي والمنافسة إلى نمو مستمر في الإنتاجية وزيادة في درجة أتمتة المعدات التكنولوجية. في الوقت نفسه ، تتزايد متطلبات المحركات الكهربائية القابلة للتعديل من حيث معايير مثل نطاق التحكم في السرعة ودقة تحديد المواقع وقدرة التحميل الزائد.

من أجل تلبية المتطلبات ، تم تطوير أجهزة عالية التقنية لمحرك كهربائي حديث - محركات مؤازرة -. هذه هي أنظمة القيادة التي ، في نطاق واسع من التحكم في السرعة ، تضمن عمليات حركة عالية الدقة وتحقق قابلية تكرارية جيدة. المحركات المؤازرة هي المرحلة الأكثر تقدمًا من المحركات الكهربائية.

DC إلى AC

لفترة طويلة ، تم استخدام محركات التيار المستمر بشكل أساسي في محركات الأقراص التي يتم التحكم فيها. هذا يرجع إلى بساطة تطبيق قانون التحكم في جهد المحرك.تم استخدام المضخمات المغناطيسية ، وأجهزة تنظيم الثايرستور والترانزستور كأجهزة تحكم ، كما تم استخدام مولدات Tacho التناظرية كنظام تغذية راجعة للسرعة.

محرك الثايرستور الكهربائي عبارة عن محول ثايرستور متحكم به يوفر الطاقة محرك دائم... تتكون دائرة الطاقة للمحرك الكهربائي من: محول تلفزيون متوافق ؛ مقوم متحكم به مُجمَّع من 12 ثايرستور (V01 ... V12) متصل في دائرة متوازية نصف موجية من ست مراحل ؛ محددات التيار L1 و L2 و DC motor M مع الإثارة المستقلة. ثلاث مراحل المحولات يحتوي التلفزيون على ملفي إمداد وملف محمي منهما لتزويد دوائر التحكم. يتم توصيل اللف الأساسي في دلتا ، والملف الثانوي في نجمة سداسية الأطوار مع طرف محايد.

تتمثل عيوب محرك الأقراص هذا في تعقيد نظام التحكم ، ووجود مجمعات تيار الفرشاة ، مما يقلل من موثوقية المحركات ، فضلاً عن التكلفة العالية.

أدى التقدم في الإلكترونيات وظهور مواد كهربائية جديدة إلى تغيير الوضع في مجال تكنولوجيا المؤازرة. تتيح التطورات الحديثة إمكانية تعويض تعقيد التحكم في محرك التيار المتردد باستخدام متحكمات دقيقة وترانزستورات طاقة عالية السرعة وعالية الجهد. مغناطيس دائم، المصنوعة من سبائك النيوديميوم والحديد والبورون والساماريوم والكوبالت ، نظرًا لكثافة طاقتها العالية ، حسنت بشكل كبير خصائص المحركات المتزامنة مع المغناطيس على الدوار ، مع تقليل وزنها وأبعادها. نتيجة لذلك ، تم تحسين الخصائص الديناميكية للمحرك ، وتم تقليل أبعاده.يُلاحظ الاتجاه نحو محركات التيار المتردد غير المتزامنة والمتزامنة بشكل خاص في أنظمة المؤازرة ، والتي كانت تعتمد تقليديًا على محركات التيار المستمر الكهربائية.

أجهزة غير متزامنة

المحرك الكهربائي غير المتزامن هو الأكثر شيوعًا في الصناعة نظرًا لتصميمه البسيط والموثوق بتكلفة منخفضة. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من المحركات هو كائن تحكم معقد من حيث عزم الدوران والتحكم في السرعة. يسمح استخدام وحدات التحكم الدقيقة عالية الأداء التي تنفذ خوارزمية التحكم في المتجهات وأجهزة استشعار السرعة الرقمية عالية الدقة بالحصول على نطاق التحكم في السرعة وخصائص الدقة لمحرك كهربائي غير متزامن ، ليس أسوأ من محرك سيرفو متزامن.

تعمل محركات الحث بالتيار المتردد التي يتم التحكم فيها بالتردد على تغيير سرعة عمود المحرك الحثي على شكل قفص السنجاب باستخدام محولات التردد الترانزستور أو الثايرستور التي تحول جهدًا أحادي الطور أو ثلاثي الطور بتردد 50 هرتز إلى جهد ثلاثي الأطوار بتردد متغير في حدود 0.2 إلى 400 هرتز.

اليوم محولات التردد هو جهاز صغير الحجم (أصغر بكثير من محرك كهربائي غير متزامن له طاقة مماثلة) على أساس أشباه الموصلات الحديثة ، يتم التحكم فيه بواسطة معالج دقيق مدمج. محرك كهربائي غير متزامن متغير يسمح لك بحل المشاكل المختلفة لأتمتة الإنتاج وتوفير الطاقة ، ولا سيما التنظيم غير المتدرج لسرعة الدوران أو سرعة تغذية الآلات التكنولوجية.

من حيث التكلفة ، يتمتع محرك المؤازرة غير المتزامن بتفوق بلا منازع في القوى العالية.

أجهزة متزامنة

المحركات المؤازرة المتزامنة هي محركات متزامنة ثلاثية الطور مع إثارة مغناطيسية دائمة ومستشعر موضع دوار كهروضوئي. يستخدمون قفص السنجاب أو الدوارات المغناطيسية الدائمة. ميزتها الرئيسية هي انخفاض عزم القصور الذاتي للدوار مقارنة بعزم الدوران المتطور. تعمل هذه المحركات جنبًا إلى جنب مع مضخم مؤازر يشتمل على مقوم ديود وبنك مكثف وعاكس يعتمد على مفاتيح ترانزستور الطاقة. لتخفيف تموج الجهد المعدل ، تم تجهيز مضخم الصوت المؤازر بكتلة من المكثفات ولتحويل الطاقة المتراكمة في المكثفات في لحظات الكبح - باستخدام ترانزستور التفريغ ومقاومة الصابورة ، مما يوفر فرملة ديناميكية فعالة.

تستجيب محركات الأقراص المؤازرة المتزامنة ذات التردد المتغير بسرعة ، وتعمل بشكل جيد مع أنظمة التحكم المبرمجة بالنبض ، ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من الصناعات التي تتطلب خصائص محرك الأقراص التالية:

• تحديد مواقع الهيئات العاملة بدقة عالية ؛

• الحفاظ على عزم الدوران بدقة عالية ؛

• الحفاظ على سرعة الحركة أو التغذية بدقة عالية.

الشركات المصنعة الرئيسية للمحركات المؤازرة المتزامنة والمحركات المتغيرة القائمة على هذه المحركات هي Mitsubishi Electric (اليابان) و Sew-Evrodrive (ألمانيا).

تصنع Mitsubishi Electric مجموعة من محركات الأقراص المؤازرة منخفضة الطاقة -Melservo-C بخمسة أحجام بقدرة مقدرة من 30 إلى 750 واط ، وسرعة مقدرة 3000 دورة في الدقيقة وعزم دوران مقدر من 0.095 إلى 2.4 نيوتن متر.

تقوم الشركة أيضًا بتصنيع محركات مؤازرة ذات طاقة متوسطة بتردد جاما بطاقة مصنفة من 0.5 إلى 7.0 كيلو واط ، وسرعة مقدرة من 2000 دورة في الدقيقة وعزم دوران مقدر من 2.4 إلى 33.4 نيوتن متر.

تعمل محركات مؤازرة سلسلة MR-C من Mitsubishi بنجاح على استبدال محركات السائر لأن أنظمة التحكم الخاصة بها متوافقة تمامًا (إدخال النبض) ، ولكنها في نفس الوقت خالية من العيوب الملازمة لمحركات السائر.

تختلف محركات مؤازرة MR-J2 (S) عن المحركات الأخرى ذات المتحكم الدقيق المدمج بذاكرة ممتدة ، والتي تحتوي على ما يصل إلى 12 برنامج تحكم. يعمل محرك الأقراص المؤازر هذا دون فقدان الدقة على النطاق الكامل لسرعات التشغيل. من أهم مزايا الجهاز قدرته على تعويض "الأخطاء المتراكمة". يقوم مضخم الصوت بإعادة ضبط محرك المؤازرة "إلى الصفر" بعد عدد معين من دورات التشغيل أو على إشارة من جهاز استشعار.

توفر Sew-Evrodrive كلاً من المكونات الفردية ومحركات الأقراص المؤازرة الكاملة مع مجموعة كاملة من الملحقات. مجالات التطبيق الرئيسية لهذه الأجهزة هي المشغلات وأنظمة تحديد المواقع عالية السرعة لأدوات الماكينة المبرمجة.

فيما يلي الملامح الرئيسية لمحركات مؤازرة متزامنة Sew-Evrodrive:

• بدء عزم الدوران - من 1 إلى 68 نيوتن متر ، وبوجود مروحة للتبريد القسري - حتى 95 نيوتن متر ؛

• سعة التحميل الزائد - نسبة الحد الأقصى لعزم الدوران إلى عزم بدء التشغيل - تصل إلى 3.6 مرة ؛

• درجة عالية من الحماية (IP65) ؛

• تتحكم الثرمستورات المدمجة في لف الجزء الثابت في تسخين المحرك وتستبعد تلفه في حالة حدوث أي نوع من التحميل الزائد ؛

• مستشعر كهروضوئي نابض 1024 نبضة / دورة. يوفر نطاق تحكم في السرعة يصل إلى 1: 5000

لنستخلص النتائج:

• في مجال محركات الأقراص المؤازرة القابلة للتعديل ، هناك ميل لاستبدال محركات التيار المستمر الكهربائية بأنظمة التحكم التناظرية بمحركات كهربائية تعمل بالتيار المتردد مع أنظمة تحكم رقمية ؛

• تسمح المحركات الكهربائية غير المتزامنة القابلة للتعديل على أساس محولات التردد الحديثة صغيرة الحجم بحل مختلف مشاكل أتمتة الإنتاج وتوفير الطاقة بدرجة عالية من الموثوقية والكفاءة. يوصى باستخدام محركات الأقراص هذه من أجل الضبط السلس لمعدل التغذية في آلات وآلات النجارة ؛

• تتمتع محركات المؤازرة غير المتزامنة بمزايا لا جدال فيها مقارنة بالمحركات المتزامنة بقدرة عالية وعزم دوران أعلى من 29-30 نيوتن / م (على سبيل المثال ، محرك دوران المغزل في آلات التقشير) ؛

• إذا كانت السرعة العالية مطلوبة (لا تتجاوز مدة الدورة الأوتوماتيكية بضع ثوانٍ) وكانت قيمة عزم الدوران المطوَّر تصل إلى 15-20 نيوتن / متر ، يجب أن تعتمد محركات الأقراص المؤازرة القابلة للتعديل على محركات متزامنة مع أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار ، مما يجعل من الممكن ضبط سرعة الدوران حتى 6000 دورة في الدقيقة دون تقليل اللحظة ؛

• تسمح محركات المؤازرة ذات التردد المتغير القائمة على المحركات المتزامنة AC بإنشاء أنظمة تحديد المواقع بسرعة دون استخدام CNC.

كيفية تثبيت المحرك ومحاذاة بشكل صحيح

طرق تشخيص أعطال المحركات الكهربائية غير المتزامنة

كيفية تحديد توفير الطاقة الكهربائية عند استبدال المحركات الكهربائية غير المتزامنة التي تم تفريغها بمحركات كهربائية منخفضة الطاقة

كيفية تشغيل محرك كهربائي ثلاثي الطور في شبكة أحادية الطور دون إعادة لف

أنواع الحماية الكهربائية للمحركات الكهربائية غير المتزامنة

حماية الثرمستور (البوزستور) للمحركات الكهربائية

كيفية تحديد درجة حرارة لفات محركات التيار المتردد من خلال مقاومتها

كيفية تحسين معامل القدرة بدون تعويض المكثفات

كيفية منع تلف عزل لف الجزء الثابت للمحرك التعريفي

كيف تتغير معلمات المحرك الحثي ثلاثي الطور في ظل ظروف أخرى غير الاسمية