Об особенностях сервоприводов

Здравствуйте! В этой заметке речь пойдёт о сервоприводах.Тех приводах ,где применяются электродвигатели с постоянными магнитами.
Сервопривода бывают постоянного и переменного тока. Бывают случаи ,когда сервопривод постоянного тока нельзя впрямую заменить на сервопривод переменного тока.
Современные сервоприводы постоянного тока могут иметь перегрузочную способность 400-500%,в то время как сервоприводы переменного тока имеют перегрузочную способность 300%.
Сервопривод постоянного тока с перегрузочной способностью 300% можно в большинстве случаев заменить на сервопривод переменного тока. Сервопривод постоянного тока с перегрузочной способностью 400-500% можно заменить только на более мощный привод переменного тока .
Засады сервопривода переменного тока.
1.Режим работы 8 минут.
При неправильном выборе сервопривода по моменту можно не замечать ошибку в выборе если сервопривод работает в повторно-кратковременном режиме.
Что такое режим работы 8 минут? Это режим работы при котором сервопривод при перегрузке не входит в аварию в течении 8 минут,но потом,при работе более 8 минут,появляется сигнал аварии.Обычно этот режим возникает при перегрузке 120% от номинала.
2.Режим работы 3 секунды.
Что такое режим работы 3 секунды? Это режим работы с перегрузкой 300%. Сервопривод на максимальном моменте может работать только 3 секунды. Такие режимы возникают при страгивании инерционных нагрузок и деталей. Как только деталь стронута с места момент резко падает,доходя до номинального. Если за 3 секунды инерционная нагрузка не была стронута с места возникает сигнал аварии.
3.Нехватка момента стояночного тормоза.
Тормоза сервоприводов рассчитываются на 100-120% от номинального момента серводвигателя. При превышении нагрузкой этого момента и отсутствии червячного редуктора на выходе электродвигателя тормоз электродвигателя срывается и вал электродвигателя начинает вращаться.
Здесь решением может быть или установка ещё одного тормоза( муфты сцепления),или замена сервопривода на более мощный (у которого момент тормоза будет выше).
4.Фланец и вал сервопривода не подходят(больше чем надо).
 Если хоть один размер фланца не подходит ,то придётся делать адаптер. Адаптером может быть как переходной фланец,так и целое устройство. При применении переходного фланца надо помнить,что его толщина "съедает" часть длины вала серводвигателя.Чем толще переходной фланец тем больше будет "съеден" вал.Этого не происходит при применении в качестве адаптера устройства  состоящего из корпуса и вала.Что в обиходе и называется адаптером.Но эта конструкция увеличивает длину серводвигателя на величину  длины вала плюс 5-10 мм.

Об особенностях применения редукторов во взрывоопасных средах

Под взрывозащищённым редуктором мы будем понимать редуктор,который не создаёт в аварийных режимах работы опасности взрыва окружающей его среды или не повреждается при взрыве в окружающей его атмосфере. Здесь мы разберём особенности таких редукторов и мотор-вариатор-редукторов.

В России разработаны стандарты на взрывозащиту неэлектрического оборудования. Согласно им редукторы могут иметь виды взрывозащиты “с” ,”к”,”d”,”b”.

Рассмотрим особенности конструкции редукторов для различных вариантов взрывозащит.

При виде взрывозащиты “b” в редукторе устанавливаются датчики температуры подшипников  и уровня смазки,а в ряде случаев и вибрации.При виде взрывозащиты “b” помимо датчиков устанавливается аппаратура обработки сигналов датчиков, в задачу которой входит предотвращение взрыва  и аварийных ситуаций в редукторе. Так если Вы запишете взрывозащиту в виде 1ExbIIBT4,то это значит ,что редуктор должен быть оснащён датчиками, причём во взрывобезопасном исполнении.

Взрывозащита вида “c” предполагает определённые требования к материалам из которых изготовлен редуктор и в частности к герметикам.Так ставится требование к термической стабильности материала герметика.Это требование следующее:”Материал допускается к использованию если предельное значение температуры для материала превосходит температуру его эксплуатации по меньшей мере на 20К”.Что это значит? Это значит ,что если я ставлю температурный класс Т3,то предельное значение температуры эксплуатации герметика должно быть 220 градусов Цельсия. Если я применяю герметик с предельной температурой эксплуатации 180 градусов,то я не имею право ставить температурный класс Т3,а имею право ставить температурный класс Т4 или T5. Так же нельзя ставить редуктор с температурным классом Т3 там ,где оседает угольная пыль,так как поверхность на которую оседает угольная пыль не может нагреваться более чем на 150 градусов Цельсия,а температурный класс Т3 предполагает нагрев поверхности до 200 градусов.

Для взрывоопасных зон есть требование и к маслам ,заполняющим

редуктор. Оно следующее: температура воспламенения масла должна быть на 50 градусов выше чем температура температурного класса. Так для температурного класса Т3 температура вспышки масла должна быть выше 250 градусов Цельсия.Если температура вспышки меньше 250 градусов,то ставить температурный класс T3 нельзя. Для температурного класса Т4 температура вспышки масла должна быть 185 градусов и выше.Под маслом мы здесь понимаем смазку закладываемую в редуктор.Это может быть и индустриальное масло,и синтетическая смазка. Так для смазки "Редусма",имеющей температуру воспламенения 160 градусов необходим температурный класс Т5.

Взрывозащита вида “d” - щелевая взрывозащита.При этой взрывозащите предъявляются требования к размерам зазоров(щелей) между корпусом и валом,а так же между деталями корпуса редуктора. К этому требованию так же добавляется требование к материалу корпуса редуктора:содержание лёгких металлов в материале корпуса не должно превышать 15%.Из этого вытекает,что корпус редуктора должен быть стальным или чугунным.

Что применить : симистор,тиристор или IGBT -транзистор

При проектировании приводов постоянного тока бывает встаёт вопрос,а какую элементную базу применить: тиристоры или IGBT-транзисторы. Здесь всё зависит от способа управления электродвигателем и способа реализации выпрямителя.
Если используется импульсный способ управления,то применяются IGBT-транзисторы,а в остальных случаях тиристоры или комбинация из тиристоров с IGBT-транзисторами.Так же тиристоры используются при необходимости использования регулируемого выпрямителя(пока лучше решений не нашли). Так же IGBT-транзисторы используются в схемах на переключаемых конденсаторах.Это тот случай когда дроссели заменяются переключаемыми конденсаторами.
В приводах используются или тиристорные сборки,или полумостовые схемы на IGBT- транзисторах. При импульсном управлении используется 2 полумоста. Между полумостами включается электродвигатель.При импульсном управлении используется ШИМ-модуляция. В мощных приводах с электродвигателями более 50кВт используются дискретные тиристоры и оптотиристоры.
Приводы с IGBT-транзисторами состоят из  нерегулируемого выпрямителя,стабилизатора,двух полумостов,драйверов полумостов ,генератора ШИМ и схемы управления.
При комбинированных приводах,состоящих из тиристоров и IGBT-транзисторов выпрямитель делается на тиристорных(или оптотиристорных) мостах,а IGBT-транзисторы используются в фильтре,заменяющем дроссель. Такие приводы состоят из: 2 тиристорных мостов,схемы управления тиристорами,нескольких IGBT-транзисторов,конденсаторов фильтра,драйверов IGBT-транзисторов,схемы управления фильтром и общей схемы управления.Обычно это 3-4 платы( при полном отсутствии дросселей).

О применении твёрдотельных реле в закалочных печах

Здравствуйте! В данном выпуске речь пойдёт о применении твёрдотельных реле в закалочных печах и замене ими пускателя.
Многим покажется странным,но существует разница между симистором ,тиристором и твёрдотельным реле. В твёрдотельном реле в отличии от симистора и тиристора существует встроенная схема управления.состоящая,например, из блока перехода через ноль и оптосимистора.  Оптосимистор имеет широкий диапазон входных сигналов,позволяющий его открыть как током 4мА ,так и током 25мА. По этой причине и возможно значение управляющих напряжений от 4 до 30 Вольт постоянного тока или от 90 до 240Вольт переменного тока. При применении управляющего напряжения от 90 до 240 Вольт в состав твёрдотельного реле входит выпрямитель.
Трёхфазные твёрдотельные реле бывают либо монолитными(в основном на токи до 150А),либо в виде сборки из трёх однофазных реле,размещаемых на одном радиаторе.
В отличии от симисторов твёрдотельное реле имеет два способа управления: ШИМ и статический(длительная подача сигналов управления).При способе управления ШИМ длительность импульса должна быть больше чем 10мс. Иначе реле может не открыться или сопротивление канала реле может быть каким угодно. Внимание! Доступа к схеме управления твёрдотельным реле снаружи нет.Вы не можете изменить минимально допустимые параметры реле.
О выборе реле.
На выбор реле влияет место положение реле в схеме печи,ток через реле,напряжение на разомкнутых контактах реле,напряжение управления реле.
Рассмотрим их подробнее.

О необходимости экрана

Здравствуйте! В данном выпуске мы поговорим о необходимости экранирования  выходного кабеля преобразователя частоты.
Наглядный пример необходимости экранирования кабеля идущего с выхода преобразователя частоты я наблюдал на прошлой неделе. В станке 5К328 стоит два электродвигателя: один асинхронный и один постоянного тока.Асинхронный- главный,постоянного тока- привод подач.При включении главного привода и привода подач электродвигатель  подач начал дёргаться. В чём причина? Оказалось,что провода идущие на главный привод и привод подач располагались рядом  и от кабеля ,идущего на главный привод, была наводка на кабель,идущий на привод подачи. Решение было :заключить провод ,идущий на главный привод ,в металлорукав. После заключения кабеля ,идущего от преобразователя частоты, в металлорукав дёргание электродвигателя привода подач закончилось.
Какой вывод можно сделать из этого случая? Чем мощнее электродвигатель и преобразователь частоты- тем важнее экранирование кабеля  с выхода преобразователя частоты.Об этом как раз и пишется в руководствах по эксплуатации.
Способы экранирования следующие:
применение кабеля с экраном из медных лужёных проволок
применение кабеля с экраном из проводящей резины
применение металлорукава(не пластиковой гофры)
применение рукава типа металанг.
При применении кабеля с экраном необходимо экран заземлить или на стороне преобразователя частоты или на стороне электродвигателя.Для этого необходимо снять верхний слой изоляции с кабеля и прижать экран металлической скобой к металлической поверхности монтажной платы шкафа управления.
При применении непокрытого металлорукава его так же крепят металлической скобой к мметаллической монтажной панели.
При применении металлорукава Металанг с места заземления вначале снимается слой пластика и затем металлорукав поджимается скобой,в месте где снят пластик,к металлической поверхности монтажной платы.\
При применении во взрывоопасных зонах в шкафах должны предусматриваться кабельный вводы под металлорукав или бронированный кабель(когда используется экранированный кабель).Вводы должны иметь заземляющее кольцо. 

Модернизация ВБИ талей

Когда подходит срок окончания эксплуатации тали во взрывоопасной среде встаёт вопрос о продлении срока и сертификатах на взрывозащиту. На две трети это связано с заменой кабельных вводов,а бывает и электродвигателя(особенно если он с тормозом). В тали двигательная часть может быть выполнена или в виде электродвигателя с тормозом или электродвигателя и  тормоза,например VIS. Когда электродвигатель находится в барабане тали, то тормоз -отдельная единица. В талях не применяются тормозаТКГ и ТКТ,а применяются тормоза на основе электромагнитов.При этом основная масса дисковых тормозов нероссийского производства.Это нельзя сказать про электромагниты.Да, существуют взрывозащищённые электромагниты.
Теперь о модернизации.
Рассмотрим тали на основе болгарских.
Болгарская таль легко переделывается из обычной в ВБИ. Для этого в ней меняются электродвигатели на ВБИ электродвигатели,вся электрика переносится во взрывобезопасный корпус и используется пульт во взрывобезопасном исполнении.Такая таль будет иметь маркировку по взрывозащите 1ExdIIBT4. Ещё одним вариантом переделки такой тали является применение электодвигателя и тормоза типа VISII. Когда мы применяем тормоз VISII муфта,устанавливаемая на выходном валу тормоза ,должна иметь шпоночную посадку.
Взрывозащищённый корпус подбирается исходя из места занимаемого электрикой и обычно не меньше чем старый. В качестве пультов я рекомендую пульты ГорЭлтеха.
Рассмотим российские тали(двигатель в барабане).
В связи с отсутствием российских взрывобезопасных электродвигателей 63 габарита  исполнения IM3681 для замены электродвигателей в приводах тележек используются только импортные электродвигатели.
С появлением элекродвигателей ВАДМ с выносной корбкой выводов и ДАТ-256 появилась возможность модернизации талей путём установки внутрь барабана электродвигателя ВАДМ или ДАТ-256.При установке ДАТ-256 внутренний диаметр трубы должен быть не менее 160 мм.ДАТ-256 вставляется в трубу полностью.Установка электродвигателя ВАДМ возможна если диаметр фланца(d24)равен или меньше внутреннего диаметра трубы барабана. Для подвески ВАДМ или ДАТ-256 внутри барабана устанавливается специальный фланец ,связанный с трубой барабана.К этому фланцу крепится ДАТ-256. В варианте с ДАТ-256 так же ставится специальная передача,чтобы перейти с шестерни на цилиндрический вал.
В качестве электромагнитов управления тормозом рекомендуются электромагниты УИМ Вз и ЭМД Вз.
В качестве блоков искозащиты рекомендуются блоки БИА  фирмы Ленпромавтоматика .
Контактные кольца рекомендуется заключать во взрывобезопасные коробки(можно того же Горэлтеха). Помимо колец в коробке размещается и коробка выводов электродвигателя ВАДМ.

Об использовании пускателей в талях

 А талях разработки СССР использовались пускатели ПМЕ 0 габарита-ныне не выпускаемого. В настоящее время в металлических коробках пускатели выпускаются Кашинским Заводом.Это пускатели ПМ12.Как оказалось пускатели ПМ12-010510 и ПМ12-010610 выпускаются в коробках разных размеров.Причём больший размер имеет коробка пускателя ПМ12-010510.Эта коробка идёт на пускатели и первой и второй величины. На талях используются пускатели без теплового реле.К таким пускателям относятся пускатели ПМ12-010510. В какой-то степени это аналог старых пускателей ПМЕ 0 габарита. Для талей в 0,5тн в ПМ12 необходимо менять приставку на приставку со схемой 2з+2р. Ещё одной характерной особенностью пускателей ПМ12 является то,что сам пускатель в них будет расположен в вертикальной плоскости,если пускатель устанавливать длинной стороной вдоль тали.Пускатели ПМ12-010510  при установке в тали требуют закрепления самого пускателя концевыми упорами(в комплект поставки пускателя не входят) иначе контактор в пускателе будет перемещаться.