ponencia schneider servos
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Febrero 2007
SERVO ACCIONAMIENTOS
Pasado recientePresenteNuevas tendencias
Futuro
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Temario
Accionamientos en la fbrica de ayer
Tipos de accionamientos
La evolucin
Situacin actual
Nuevas tendencias
Accionamientos en el futuro
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Motor de Corriente Continua
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Motor de Corriente Continua Caractersticas
Desde potencias fraccionarias hasta el millar de KW
En tareas de regulacin de velocidad o par
Regula desde cero rpm a velocidad nominal con muy buenaprecisin
Regulacin de par
Con par a cero rpm
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Motor de Corriente Continua Aplicaciones
Aplicaciones de regulacin de velocidad en general Mquinas de envase y embalaje
Cintas transportadoras
Ventilacin
Aplicaciones que requieren precisin
Posicionamiento
Regulacin de par y par a cero rpm
Enrolladoras
Elevacin
Regulacin de motores de potencias grandes Laminadoras
Extrusoras
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Motor de Corriente Alterna
RotorRotor
EstatorEstator
CojinetesCojinetes
VentiladorVentilador
Caja de conexionesCaja de conexiones
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Motor de Corriente Alterna Caractersticas
De potencias fraccionarias hasta centenas de KW
Coste motor bajo
Arranque por contactores, arrancadores con contactores
Coste arranque con contactores bajo
Regulacin de velocidad hasta la decena de KW
Buena precisin entre 10 y 100% Velocidad nominal
Par nominal en ese tramo
Coste variador alto Coste variador + motor mas caro que otras alternativas
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Motor de Corriente Alterna Aplicaciones
Accionamientos directos con contactores
Accionamientos con arrancadores electrnicos
Variadores de velocidad de poca potencia y precisin
Aplicaciones sin regulacin
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Motor CA Rotor Bobinado
TelemecaniqueET TelemecaniqueET
M
STATOVAR 4
M
STV-64
VARIADOR STATOVARRESISTENCIAS ROTORICAS
CONTACTORES ROTORICOSMDULO DE CONTROLCONTACTORES ROTORICOS
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Motor CA Rotor Bobinado
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Motor CA Rotor Bobinado Caractersticas
Desde decenas a centenas de KW
Como arrancador progresivo
Regulador de velocidad por deslizamiento
Prestaciones de regulacin medias
Maniobras de elevacin
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Motor CA Rotor Bobinado Aplicaciones
Arranque de motores de decenas y centenas KW.
Por medio del sistema de resistencias rotricas permiten el
arranque con puntas de corriente reducidasLa corriente es inferior a la necesaria para un motor con rotorde jaula con arrancador estrella tringulo
Regulacin de maniobras de elevacin con motores de decenasy centenas KW.
Permite sustituir sistemas de corriente continua
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Motor Paso a Paso
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Motor Paso a Paso Caracteristicas
Potencias pequeas
Velocidades bajas
Posicionamientos con precisin
NmeroNmero dede pasos fsicospasos fsicos: 200/ 400/ 500/ 1000: 200/ 400/ 500/ 1000
NmeroNmero dede pasospasos : 2000/ 4000/ 5000/ 10000: 2000/ 4000/ 5000/ 10000
Angulo por paso segn tipoAngulo por paso segn tipo dede pasopaso: 1.8/ 0.9/ 0.72/ 0.36: 1.8/ 0.9/ 0.72/ 0.36
AnguloAngulo enen micropasomicropaso : 0.18/ 0.09/ 0.072/ 0.036: 0.18/ 0.09/ 0.072/ 0.036
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Motor Paso a Paso Funcionamiento
Estator Polos multiposicin Rotor Imn Permanente
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Motor Paso a Paso Funcionamiento
Dos partes decaladas
Distancia 1.8
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Motor Paso a Paso Funcionamiento
Tecnologa Bipolar Unipolar
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Motor Paso a Paso Funcionamiento
Tres formas de trabajo bsicas
Paso completo 2 Fases conectadas a la vez
Medio paso Secuencias de 1 fase y dos fases
Micropaso Conmutacin continua
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2
+1 +1-1 +1-1 -1+1 -1
1
1
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2
+1 +1-1 +1-1 -1+1 -1
1
1
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2
+1 +1-1 +1-1 -1+1 -1
1
1
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2
+1 +1-1 +1-1 -1+1 -1
1
1
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2
+1 +1-1 +1-1 -1+1 -1
1
1
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Motor Paso a Paso Paso completo
Phases 1 2+1 +1
-1 +1-1 -1+1 -1
11 22 33 44
Phase 1Phase 1
Phase 2Phase 2
SecuenceSecuence
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
22
M P P M d
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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M P P M di
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
22
M t P P M di
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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M t P P M di
-
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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M t P P M di
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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Motor Paso a Paso Medio paso
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2
+1 0+1 +10 +1-1 +1-1 0-1 -10 -1
+1 -11
1
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Motor Paso a Paso Medio paso
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Motor Paso a Paso Medio paso
Phases 1 2+1 0
+1 +10 +1-1 +1
-1 0-1 -10 -1
+1 -1Phase 1Phase 1
Phase 2Phase 2
SecuenceSecuence
11 22 33 44 55 66 77 88
Motor Paso a Paso Medio paso
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Motor Paso a Paso Medio paso
Consumo de corriente
Motor Paso a Paso Micropaso
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Motor Paso a Paso Micropaso
Los pasos se fraccionan desde 1/3 hasta 1/32 del pasocompleto
La amplitud de la corriente vara en cada micropaso, tomando elconjunto un perfil pseudo senoidal
Los pasos se envan en secuencias
11 22 33 44
Motor Paso a Paso Aplicaciones
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Motor Paso a Paso Aplicaciones
Posicionamientos precisos en
Industria Textil
Mquinas de Envase Embalaje
Equipos mdicos
Servomotor
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Servomotor
Servomotor Caractersticas
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Servomotor Caractersticas
Motor sincrono con rotor de imanes permanentes
Potencias pequeas con pares de hasta 70 Nm.
Velocidades de hasta 6000 rpm.
Trabaja con un amplificador que controla su funcionamiento
Las ordenes de posicionamiento se generan en:
Control Numrico Equipo dedicado
Autmata con tarjeta de control de ejes
Servomotor Caractersticas
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Servomotor Caractersticas
Gran precisin de posicionado
Estabilidad de velocidad
Alta estabilidad de par
Repetitividad del movimiento
Elevada respuesta dinmica
Servomotor Caractersticas
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Servomotor Caractersticas
Los primeros servos utilizaban motores de corriente continuaLos primeros servos utilizaban motores de corriente continuade baja inercia.de baja inercia.
Pero el uso de escobillas reduca su fiabilidad, pronto se pasoPero el uso de escobillas reduca su fiabilidad, pronto se paso aalos motores sincronizo de imanes permanenteslos motores sincronizo de imanes permanentes
Existen principalmenteExisten principalmente dos tipos dedos tipos de drivesdrives para motorespara motoressncronossncronos de imanes permanentes, diferenciados por la formade imanes permanentes, diferenciados por la forma
de seal de corriente que comunican el motor y por el tipo dede seal de corriente que comunican el motor y por el tipo desistema de retroalimentacin:sistema de retroalimentacin:
Drive conDrive con conmutacin tipo bloqueconmutacin tipo bloque // Brushless DCBrushless DC
Drive conDrive con conmutacinconmutacin SinusoidalSinusoidal / Brushless AC/ Brushless AC
Servomotor Aplicaciones
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Servomotor Aplicaciones
Mquina Herramienta Robtica
Servomotor Brushless DC / AC
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Servomotor Brushless DC / AC
La tecnologaLa tecnologa BrushlessBrushless DCDC fufu la primera que se aplic para el controlla primera que se aplic para el controlde motoresde motores Brushless sncronosBrushless sncronos, el desarrollo de la tecnologa del, el desarrollo de la tecnologa deltratamiento digital de la seal ha permitido el desarrollo de latratamiento digital de la seal ha permitido el desarrollo de latecnologatecnologa BrushlessBrushless ACAC
LosLos drives Brushlessdrives Brushless DC requieren de unDC requieren de un encoderencoder de baja resolucinde baja resolucinpara realizar la conmutacin, por motivos de coste se opta porpara realizar la conmutacin, por motivos de coste se opta porsensoressensores de efectode efecto HallHall, normalmente hay seis puntos de conmutacin, normalmente hay seis puntos de conmutacinporpor revrev. elctrica. Mientras que los. elctrica. Mientras que los BrushlessBrushless AC necesitan unAC necesitan un encoderencoderabsoluto de alta resolucin (4096absoluto de alta resolucin (4096 --16384 puntos de conmutacin por16384 puntos de conmutacin porvuelta)vuelta)
Como veremos ms adelante, losComo veremos ms adelante, los BrushlessBrushless DC producen un rizado deDC producen un rizado depar mayor lospar mayor los brushlessbrushless AC, pero la electrnica de control es msAC, pero la electrnica de control es mssencilla y son por ello ms baratossencilla y son por ello ms baratos
Servomotor Brushless DC / AC
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S r omotor rush ss D /
elecelecelecelecelecelec
IIAA
IIBB
IICC
6060120120 180180
240240 300300
360360 elecelec
elecelec
elecelec
II116060
120120 180180
240240 300300
360360
II22
II33
ConmutacinConmutacin Brushless DCBrushless DC ConmutacinConmutacin Brushless ACBrushless AC
Servomotor Brushless DC / AC
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Como todos los motoresComo todos los motores sncronossncronos, el par suministrado por el motor, el par suministrado por el motordepende de la fuerza magntica de los imanes permanentes (depende de la fuerza magntica de los imanes permanentes (FrFr), de), defuerza magntica de los bobinados del estator y del seno del ngfuerza magntica de los bobinados del estator y del seno del ngulouloque existe entre estas dos fuerzas:que existe entre estas dos fuerzas:
TT FrFr**FsFs*sin(*sin())
FsFs
FrFr
(i,T)(i,T) : depende de la carga: depende de la carga
Par y corriente del estatorPar y corriente del estator
Fs(i)Fs(i) : depende de la corriente del estator: depende de la corriente del estator
FrFr : constante: constante
Servomotor Brushless DC / AC
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El mximo par y la mxima eficacia se da cuando el nguloEl mximo par y la mxima eficacia se da cuando el ngulo ees de 90s de 90grados elctricos a corriente constantegrados elctricos a corriente constante
Como losComo los drives Brushlessdrives Brushless DC slo tienen 6 posibles posiciones deDC slo tienen 6 posibles posiciones deconmutacin por una revolucin elctrica NO ES POSIBLE que elconmutacin por una revolucin elctrica NO ES POSIBLE que elngulo sea de 90 en todo momento. En cambio elngulo sea de 90 en todo momento. En cambio el brushlessbrushless AC alAC al
tener ms posiciones de conmutacin puede controlar la conmutacitener ms posiciones de conmutacin puede controlar la conmutacinnsiempre alrededor de 90siempre alrededor de 90
Consecuencia: Rizado de par en los motoresConsecuencia: Rizado de par en los motores BrushlessBrushless DC, crtico aDC, crtico abajas revolucionesbajas revoluciones
Servomotor Brushless DC / AC
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FrFr
9090FsFs
909011T/TT/THH
tt2211
Rizado de parRizado de parBrushlessBrushlessACAC
11
T/TT/THH
0,8660,866
tt
Rizado de parRizado de parBrushlessBrushless DCDC
En la fbrica de ayer
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y
Integracinsistema
Regulacon Posicin
Preciso, Rpido
Posicionamiento
Regulacin Par
Regulacinvelocidad
Variacin velocidad
Accionamientosencillo
Servo
PaP
CC
CA CA Bobinado
Soft
Pequeo Mediano Grande Muy grande
En la fbrica de ayer Par / Velocidad
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y
Frecuencia
Par
1
2,5 Hz0,02 Hz0,002 Hz
SERVO CORRIENTE
CONTNUA
0,5
rpm
0,05
rpm
CORRIENTE
ALTERNA
75
rpm
La Evolucin
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Criterio econmico Coste = Compra + Instalacin + Mantenimiento
Criterio Calidad
Cumplir calidad, precio y servicio acordados con el cliente
Calidad: Requiere un proceso productivo estable
Precio: Productividad, sin incidencias
Servicio: Trabajo libre de incidencias
Criterio Supervisin
Seguimiento en tiempo real de parmetros crticos Anticipacin de problemas. Tendencias con SPC
Histricos proceso, incidencias
CONCLUSIONES
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Necesitamos equipos con altas prestaciones tcnicas paramejorar la productividad
Los accionamientos deben tener costes lo mas bajos posibles
Deben tener el menor nmero de incidencias para la mxima
fiabilidad
Hemos de poder integrarlos a los sistemas de supervisin
SOLUCIONES Costes
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MOTOR +EQUIPO
COMPRA INSTALACION MANTENIMIENTO
CC ALTO MEDIO ALTO
CA BAJO BAJO MUY BAJO
ROTORBOBINADO ALTO MEDIO ALTO
PASO A PASO BAJO BAJO BAJO
SERVO ALTO MEDIO BAJO
SOLUCIONES Prestaciones tecnicas
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Las soluciones de automatizacin exigen:
Alta respuesta dinmicaAlta respuesta dinmica
Sistemas faciles de configurarSistemas faciles de configurar
DisponibilidadDisponibilidad
Comparacin CC CA - Servos
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Que significa Alta Respuesta DinmicaAlta Respuesta Dinmica?
Posicionado preciso Precisin en velocidad
Capacidad de sobrecarga Rango de velocidad
Par estable Comportamiento dinmico
Unas altas prestaciones dinmicas producen procesos de produccin
mas rpidos, con ms ciclos y como consecuencia una mayor eficienciade produccin
Comparacin CC CA Servos
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Parametros de las prestaciones dinmicas
Peso
Inercia
Tiempo de aceleracin
Comportamiento dinmico
Comparacin CC CA Servos Peso
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Los servomotores son claramente los de menor peso. EnLos servomotores son claramente los de menor peso. Enparticular en sistemas donde el motor se mueve junto con elparticular en sistemas donde el motor se mueve junto con elelemento accionado un menor peso representa una gran ventaja.elemento accionado un menor peso representa una gran ventaja.
El grfico muestra el peso deEl grfico muestra el peso de
rotor y estator de motoresrotor y estator de motores
con pares similarescon pares similares
InductionInductionmotormotor
DCDCmotormotor
ServoServomotormotor
MotoresMotores InduccinInduccin : 8,8 kg/kW: 8,8 kg/kW
MotoresMotores C.C. : 12,7 kg/kWC.C. : 12,7 kg/kW ServomotoresServomotores : 5,2 kg/kW: 5,2 kg/kW
Comparacin CC CA Servos Peso
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Comparacin CC CA Servos Inercia
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Un motor con un bajo momento de inercia es mas favorableen prestaciones dinmicas.
Tanto mas cuanto mayor sea el momento de inercia de la
masa a moverVemos que un motor C.C.
Tiene el 467% mas inercia
que uno de induccin, quetiene un 220% mas que un
servomotorInductionInduction
motormotorDCDC
motormotorServoServomotormotor
Comparacin CC CA Servos Aceleracin
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El servomotor tiene entre
sus caracteristicas un
tiempo de acceleracinmuy bajo incluso con el
par mximo.
Su aceleracin es el 1000%que la del Motor C.C. Y el
400% que el de induccin InductionInductionmotormotor
DCDC
motormotor
ServoServo
motormotor
Comparacin CC CA Servos Dinmica
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El servomotor es :
10 veces mas dinmico que
el motor de C.C. y5 veces mas que el deinduccin.
InductionInduction
motormotor
DCDC
motormotor
ServoServo
motormotor
Comparacin CC CA Servos Conclusiones
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El servomotorEl servomotor tienetiene::
Altas prestacionesAltas prestaciones dinmicasdinmicas,,
Amplio rangoAmplio rango dede velocidadvelocidad,,
AltaAlta precisinprecisin dede posicionadoposicionado,,
Par aPar a velocidadvelocidad cerocero AltaAlta capacidadcapacidad dede sobreparsobrepar (3*(3*MnMn).).
Es laEs la mejor solucinmejor solucin enen accionamientos rpidosaccionamientos rpidosyy precisosprecisos
LaLa configuracinconfiguracin dede los sistemas es cada vez mas fcillos sistemas es cada vez mas fcil con lacon la ayudaayudadede los programaslos programas de altode alto nivelnivel..
Comparacin CC CA Servos Conclusiones
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Los motores tiene perdidas en el cobre y en el hierroLos motores tiene perdidas en el cobre y en el hierro
En motores con escobillas tenemos hierro y bobinas en el rotor,En motores con escobillas tenemos hierro y bobinas en el rotor,causando altas temperaturas y limitando sus prestaciones.causando altas temperaturas y limitando sus prestaciones.
Los que no tienen escobillas tienen hierro y bobinas en el estatLos que no tienen escobillas tienen hierro y bobinas en el estatoror
donde la disipacin del calor es mas fcil.donde la disipacin del calor es mas fcil.
El diseo del rotor sin escobillas reduce su inercia y permiteEl diseo del rotor sin escobillas reduce su inercia y permite unaunarespuesta dinmica mas rpida.respuesta dinmica mas rpida.
La vida de un rotor bobinado es mas corta debido a las escobillaLa vida de un rotor bobinado es mas corta debido a las escobillas y els y elcolector.colector.
LaLa desventajadesventaja dede loslos servosservos eses elel coste relativamentecoste relativamente altoalto
Comparacin Paso a paso Servos
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Los dos tiene muy buenas caracteristicas dinmicas
Los paso a paso tienen una gran cantidad de polos lo que nos dapasos muy pequeos que permiten afinar el posicionado
Esto hace que debamos mandar muchos pulsos para unposicionado, si lo hacemos rpidamente tenemos una frecuenciaalta que puede alcanzar la constante de tiempo del motor conriesgo de resonancia y grandes perdidas termicas.
Por ello su aplicacin se limita velocidades pequeas del orden
700 rpm
Trabajan en lazo abierto, con controladores mas sencillos
Comparacin Paso a paso Servos
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Los Servos tienen pocos pares de polos, la velocidad no estlimitada por la frecuencia de conmutacin
Las velocidades alcanzan las 6000 rpm
La conmutacin depende de:
La resolucin del encoder
La capacidad de clculo del controlador
Los servos tienen mayor precisin que los paso a paso
Los servos desprenden menos calor que los paso a paso, enigualdad de prestaciones son mas pequeos
Comparacin Paso a paso Servos ResumenResumen
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Typical range:
Steps / increments 200 4.096 10.000 20.000 40.000Resolution:in 360 Stepper
Servo
Positioning accuracy: Angular seconds 400 360 240 120 60 18[sec] Stepper
Servo
Positioning time: [msec] > 100 > 10(depends extremely on the Stepperapplication) Servo
Nominal motor speed: [RPM] 300 1.000 3.000 6.000 9.000StepperServo
Nominal motor torque: [Nm] 0,1 20 250
StepperServo
4.000.0001.048.576
Special
3 phase stepper versus AC - synchronous - servo
Comparacin Paso a paso Servos ResumenResumen
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Typical range:Motor mass momentof inertia:
[kg cm2] 0,1 20 400
StepperServo
[C] -25 -20 0 40Temperature range:StepperServo
[DM] 400 900 1400 2000Price example:1 Nm Stepper per motor (without options)
Servo(with servo also depending
20 Nm Stepper
of the feedback-system)
Servo
3 phase stepper versus AC - synchronous - servo
Comparacin Paso a paso Servos ResumenResumenrq
ue
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Paso-paso AC - Servo
same size
continio
usto
rque
continio
usto
rq
pea
kto
rque
nopeak
torque!!!
veloc
ity5500rpm
velocity70
0rpm
Situacin actual
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Asncrono Rotor Bobin. Servo Paso a Paso Continua
Cambios recientes VariadoresL i d d l id d h t d d
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Los variadores de velocidad han aumentado su gama depotencias alcanzan 630 KW en ejecuciones estandart.
Mantienen el par a velocidades muy bajas,
algunos modelos dan par a cero rpm
Incluyen numerosas funciones deautomatizacin
Opcionalmente pueden integraruna tarjeta autmata
Incluyen de serie comunicaciones Interface HMI mejorado, programable desde PC
Gama VariadoresPrestaciones
5
-
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ATV61ATV61De 0,75 kW a 630 kW 380/480 V
De 0,75 kW a 90 kW 200/240 V
ATV 71ATV 71
Par constantePar constante
De 0,37 kW a 90 kW 208/230 VDe 0,75 kW a 500 kW 380/480 V
0.1 0.75 1.5 2.2 3.7 11 30 220 500 15000.37 757.5
630 1200
5
4
3
2
1
Pot.
kW
ATV 31
De 0,37 a 15 kW200/230 V 380/500 V525/600 V
ATV21ATV21De 0,75 kW a 30kW
200/240V380/480V
ATV 11
De 0,18 a 2.2 kW100/200/230 V
Cambios recientes Servos
N s m d l s i nt d s n s pli i n s distint s d
-
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Nuevos modelos orientados a nuevas aplicaciones distintas delas tradicionales:
Envases y embalajes
Pick and Place
Aumento productividad Calculos simplificados con la ayuda de software adecuado
Puesta en marcha mas sencilla
Reconocimiento automatico del motor Autotuning PID
Sin controladores especificos, ordenes desde red decomunicaciones desde autmata sin tarjeta especial
Reduccin significativa de precios
Motores de pequea potencia con drive integrad
Cambios recientes Servos
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ComunicacionesComunicaciones
Modbus RTU (Estndar)
CANOpen (Estndar) perfil DS402: hasta 64 drives puedenser conectados
PROFIBUS DP (opcional): perfil PPO-tipo 2 hasta 62 drivespueden ser conectados (32 max. sin repetidor)
Cambios recientes Servos
-
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Hay dos formas de control de los Lexium05:- Modo local (Mediante E/S)- Modo bus de campo
(Modbus RTU, CANOpen o Profibus DP )
En Modo local el Lexium05 puede trabajar:- Control de par/corriente (emulacin encoder A/B)- Control de velocidad (emulacin encoder A/B)
- Reductor electrnico (entrada seal tipo A/B y P/D)
En modo bus de campo el Lexium05 puede trabajar:- Modo velocidad
- Modo posicin- Modo referencia
Cambios recientes Servos
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Power Suite 2 para Altivar y Lexium 05
Fcil Setup:autotuning,osciloscopioFFT/Bode display para anlisis detallado deejes
Diagnstico : ms de 50 mensages, histricoadvertencias/ errores
Modos de operacin manual,
referencia/ gestin de modos posicin &velocidad y monitorizacin del bus de campo
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Los objetivos de este captulo son:Los objetivos de este captulo son:
Conocer los datos particulares de la instalacin para dimensionConocer los datos particulares de la instalacin para dimensionararla aplicacinla aplicacin
Conocer las herramientas disponibles para elConocer las herramientas disponibles para el dimensionamientodimensionamientode las aplicacionesde las aplicaciones
Conocer los criterios para analizar los resultados de los clculConocer los criterios para analizar los resultados de los clculos yos yseleccionar el motor, el modelo deseleccionar el motor, el modelo de LexiumLexium 05 necesario y el05 necesario y elreductor adecuado.reductor adecuado.
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Paso 1Paso 1 Tipo de accionamientoTipo de accionamientoDatos particulares del accionamientoDatos particulares del accionamiento
Pin cremalleraPin cremallera
* Peso (carga+ correas/cadenas)
* Diametro cilindros
*Anchura cilindros
* Material del cilindro(si no se sabe, conocer el peso)
Rozamiento esttico (N)Pretensin de correas/cadenas)
Cinta transportadora de correas/cadenasCinta transportadora de correas/cadenas husillohusillo
* Peso de los elementos mviles
* Diametro pin
*Anchura pin
* Material del pin cremallera
*ngulo de incllinacin respecto a la
horizontal. Si el ngulo es 0,conocer si hay un contrapeso
Rozamiento esttico (N)
* Peso (carga + mesa)
* Diametro husillo
* Longitud husillo
* Paso husillo
* tipo husillo y material
*ngulo de incllinacin respectoa a lahorizontal. Contrapeso?
Dimensiones del acoplamiento motor-husillo
Rozamiento esttico (N)*Parmetros necesarios*Parmetros necesarios
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Paso 2Paso 2Especificar los movimientos requeridosEspecificar los movimientos requeridos
Descripcin del ciclo que requiere el usuarioDescripcin del ciclo que requiere el usuario
Es importante determinar el ciclo primitivoEs importante determinar el ciclo primitivo
Normalmente el ciclo se compone de:Normalmente el ciclo se compone de:
Distintos posicionamientos en los cuales se definen normalmenteDistintos posicionamientos en los cuales se definen normalmente la posicin y el tiempola posicin y el tiempopara ese posicionamientopara ese posicionamiento
Entre estos posicionamientos puede haber tiempos muertos sin movEntre estos posicionamientos puede haber tiempos muertos sin movimientoimiento
Durante el movimiento, determinar si hay fuerzas que se oponganDurante el movimiento, determinar si hay fuerzas que se opongan al movimientoal movimiento
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Paso 3Paso 3 Clculo datos de posicionamientoClculo datos de posicionamiento
SchneiderSchneiderMotion Sizer
CymexCymexMotion Sizer
Al software se le deben introducir los siguientes datos:Al software se le deben introducir los siguientes datos:
Tipo de accionamientoTipo de accionamiento
Datos del accionamiento dados por el clienteDatos del accionamiento dados por el cliente
Ciclo de movimiento definido por el usuarioCiclo de movimiento definido por el usuario
El software calcular los valores:El software calcular los valores:
Par nominal (Par nominal (NmNm))
Par de Pico (Par de Pico (NmNm))
velocidad nominal (RPM)velocidad nominal (RPM) velocidad mxima (RPM)velocidad mxima (RPM)
Inercia total del sistema (Inercia total del sistema (kgkg/m2)/m2)
Servos Dimensionado Electro-mecnicoPaso 4Paso 4
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Factor de inercia (FI,Factor de inercia (FI, enen CymexCymex))
En la tecnologaEn la tecnologa brushless sncronabrushless sncrona es de vital importancia que la relacin entre la inercia del motes de vital importancia que la relacin entre la inercia del motoror(dato de catlogo) y de la carga (dato del software de(dato de catlogo) y de la carga (dato del software de dimensionamientodimensionamiento) sean) sean < 6< 6 Un factor de inercia mayor que 6, en sistemas dinmicos, con acoUn factor de inercia mayor que 6, en sistemas dinmicos, con acoplamientos con componente elstica yplamientos con componente elstica y
bajo rozamiento pueden provocar:bajo rozamiento pueden provocar:
Motor no se mueva aunque sobre el papel tenga par suficienteMotor no se mueva aunque sobre el papel tenga par suficiente
Rotura del eje del motorRotura del eje del motor En los casos de que el factor sea mayor, se podrn realizar dosEn los casos de que el factor sea mayor, se podrn realizar dos cosas:cosas:
Calcular un motor mayor (mayor inercia)Calcular un motor mayor (mayor inercia) solucisolucin econn econmicamica
Introducir un reductorIntroducir un reductor solucisolucin mn ms cara, pero de gran impacto en la inercias cara, pero de gran impacto en la inercia
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Analisis de los datosAnalisis de los datos
Eleccin del motor, reductor yEleccin del motor, reductor y
modelo de Lexiummodelo de Lexium
Servos Dimensionado Electro-mecnicoPaso 4Paso 4
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Factor de inercia (FI,Factor de inercia (FI, enen CymexCymex))
El reductor permite reducir la inercia que ve el motor al cuadEl reductor permite reducir la inercia que ve el motor al cuadrado de la relacin de reduccinrado de la relacin de reduccinJJ22= J= J11 / i/ i22 En el caso de que la conexin del motor al accionamiento sea porEn el caso de que la conexin del motor al accionamiento sea por medio de poleas, se puede reducir lamedio de poleas, se puede reducir la
inercia cambiando la relacin de poleasinercia cambiando la relacin de poleas
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Analisis de los datosAnalisis de los datos
Eleccin del motor, reductor yEleccin del motor, reductor y
modelo de Lexiummodelo de Lexium
Servos Dimensionado Electro-mecnico
Paso 5Paso 5
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Los accionamientos deLos accionamientos de husillohusillo se caracterizan por:se caracterizan por:
Gran factor de multiplicacin, mayor reduccin cuanto menor seaGran factor de multiplicacin, mayor reduccin cuanto menor sea el pasoel paso Normalmente permiten velocidades lineales bajas. A velocidades eNormalmente permiten velocidades lineales bajas. A velocidades elevadas, el rozamiento del es enorme,levadas, el rozamiento del es enorme,
hacindolo as inviable.hacindolo as inviable.
Los accionamientos deLos accionamientos de pin/cremallerapin/cremallera se caracterizan por:se caracterizan por: Factor de multiplicacin medio, dependiendo del dimetro del piFactor de multiplicacin medio, dependiendo del dimetro del pinn
Permite velocidades lineales elevadasPermite velocidades lineales elevadas
Los accionamientos deLos accionamientos de cadenas/correascadenas/correas se caracterizan por:se caracterizan por: Factor de multiplicacin bajo, dependiendo del dimetro del ciliFactor de multiplicacin bajo, dependiendo del dimetro del cilindrondro
Permite velocidades lineales elevadasPermite velocidades lineales elevadas
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Analisis de los datosAnalisis de los datos
Eleccin del motor, reductor yEleccin del motor, reductor ymodelo de Lexiummodelo de Lexium
Servos Dimensionado Electro-mecnicoPaso 5Paso 5
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Analisis de los datosAnalisis de los datos
Una vez adaptada la inercia, se debe de elegir el motor +Una vez adaptada la inercia, se debe de elegir el motor + drivedrive que da el par y la velocidad requeridas, paraque da el par y la velocidad requeridas, para
ello:ello: Par medio motor: (Par medio motor: (PnPn / i */ i * ), donde), donde : rendimiento del reductor e i: relaci: rendimiento del reductor e i: relacin den de
reduccireduccinn
Velocidad media motor:Velocidad media motor: NnNn * i* i Con estos datos se busca en el catlogo deCon estos datos se busca en el catlogo de LexiumLexium aquel motor+aquel motor+drivedrive que d estos valores enque d estos valores en rgimen nominalrgimen nominal
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Par nominal(Par nominal(PnPn))Par de Pico(Par de Pico(PmPm))
Velocidad nominal(Velocidad nominal(NnNn))
Velocidad mxima (Velocidad mxima (NmNm))
Servos Dimensionado Electro-mecnico
Paso 5Paso 5
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Comprobar que el motor elegidoComprobar que el motor elegido dd el par de pico, para ello:el par de pico, para ello:
Par pico motor: (Par pico motor: (PmPm / i */ i * ), donde), donde : rendimiento del reductor e i: relaci: rendimiento del reductor e i: relacin de reduccin de reduccinn Velocidad mxima motor:Velocidad mxima motor: NmNm * i* i
Con estos datos se busca en el catlogo deCon estos datos se busca en el catlogo de LexiumLexium aquel motor+aquel motor+drivedrive que d estos valores enque d estos valores en rgimen mximorgimen mximo
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Par nominal(Par nominal(PnPn))Par de Pico(Par de Pico(PmPm))
Velocidad nominal(Velocidad nominal(NnNn))
Velocidad mxima (Velocidad mxima (NmNm))
Analisis de los datosAnalisis de los datos
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Paso 5Paso 5
Por ltimo comprobar que el factor de inercia para ese motor enPor ltimo comprobar que el factor de inercia para ese motor en concreto es correcto, para ello:concreto es correcto, para ello:
Leer de inercia del rotor del catlogo.Leer de inercia del rotor del catlogo. Atencin:Atencin: El catlogo da la inercia enEl catlogo da la inercia en grgr/cm2, para pasarlo a/cm2, para pasarlo a kgkg/m2, multiplicar el valor del catlogo por/m2, multiplicar el valor del catlogo por
1010
Calcular FI =Calcular FI = JcargaJcarga // JmotorJmotor
Comprobar que FI < 6; Si FI fuera mayor que 6 ir al motor siguieComprobar que FI < 6; Si FI fuera mayor que 6 ir al motor siguiente o elegir una relacin de reduccinnte o elegir una relacin de reduccinmayor, si la velocidad lo permite.mayor, si la velocidad lo permite.
CymexCymex
SchneiderSchneiderMotion SizerMotion Sizer
Par nominal(Par nominal(PnPn))Par de Pico(Par de Pico(PmPm))
Velocidad nominal(Velocidad nominal(NnNn))
Velocidad mxima (Velocidad mxima (NmNm))
Analisis de los datosAnalisis de los datos
Gama Servo Motores y Drives
Par
-
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( Par contnuo, Nm )
Ejesindependientes
Lex ium15
15
>100
Multi-ejes sincronizados.SERCOS
10Lex ium 05
Sincronizacin de ejes
Lex ium 15
Lex ium 05
I c lA
Ic lA IFE/IFA
Lexium 15 : 0,5 .. 47 kWLexium 05 : 0,4 .. 5,6 kWIclA: 70-200W
EVOLUCIN PREVISTAEVOLUCIN PREVISTAEl nmero de aplicaciones de servomotores crecer en el futuro
-
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inmediato.Lo har especialmente en nuevas aplicaciones.
El variador de velocidad ha alcanzado:
El rango de potencia
Capacidad de generar par
La precisin
Para asumir la regulacin con motores CA de la casi totalidad deaplicaciones.
En las aplicaciones mas sencillas sustituir a los servos
El motor Paso a paso mantendr su campo de aplicacin
El motor de CC y el de Rotor Bobinado tendern a desaparecer
En la fbrica del futuro
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Integracinsistema
Regulacon Posicin
Preciso, Rpido
Posicionamiento
Regulacin Par
Regulacinvelocidad
Variacin velocidad
Accionamientosencillo
Servo
PaP
CA
Soft
CA
Pequeo Mediano Grande Muy grande