Servoantriebe

Allgemein

Servomotoren haben nicht die Aufgabe normaler Antriebe (Drehmoment, Dauerlauf....). Sie sind lediglich Hilfsantriebe.

Anforderung an Servos:

  • Höchste Dynamik (große Beschleunigung)
  • Guter Rundlauf bei kleinsten Drehzahlen
  • Hohe Drehzahlsteifigkeit (RS-Verhalten)
  • Hohe Überlastbarkeit
  • Gute Positioniergenauigkeit

  • Bauarten von Servos

    Aufgrund der hohen geforderten Reaktionsgeschwindigkeit des Servoantriebes darf der Rotor keine große Trägheit besitzen (kleine Schwungmasse). Daraus ergeben sich zwei Möglichkeiten für die Bauweise:

    1. Schlankläufer (Langläufer)
    2. Scheibenläufer

    Servo-Bauform

    Gleichstromservo

    Es werden hauptsächlich fremderregte Motoren verwendet. Mit Hilfe Gesteuerter Gleichrichter können die Antriebe im Ein- oder Mehrquadrantenbetrieb eingesetzt werden. Damit ist Rechts- bzw. Linkslauf als Antrieb sowie im Bremsbetrieb (Gegenstrombremsung) gemeint.

    Vierquadranten

    Vierquadranten-Betrieb

    Dem oberen Bild entsprechen also folgende Betriebsarten:

    Q2

    Rechtslauf
    gebremst

    Q1

    Rechtslauf
    antreibend

    Q3

    Linkslauf
    antreibend

    Q4

    Linkslauf
    gebremst

    Erregung von Gleichstromservomotoren

    Gleichstromservos sind fremderregt. Die permanentmagnetischen Werkstoffe der Gleichstromservos sind Sinterwerkstoffe aus "seltenen Erden" und meist sehr spröde und teuer.

    Zu beachten sind die hohen Remanenz-Induktionswerte bzw. die Koerzitiv-Feldstärken. (magnetisch harte Werkstoffe)

    Die Werte aus der "Entmagnetisierungskennlinie" können mit denen in einer "Magnetisierungskennlinie" verglichen werden. Dieser Vergleich ist sehr aufschlussreich, was die Stärke der eingesetzten Dauermagnete angeht.

    Entmagnetisierung in der Hysterese

    Entmagnetisierungskennlinie

    Steuerung

    Gesteuert wird die Ankerspannung mit einem gesteuertem Gleichrichter. So gibt es keine Probleme mit einem hohen IAn)

    hlabgesteuert Drehstrombrücke 4 Qudranten Brücke
    einfache Drehzahlsteuerung mit halbgesteuerter Drehstrombrücke
    Vierquadrantensteuerung mit halbgesteuerter Wechselstrombrücke

    Verwendung

  • Werkzeugmaschinen
  • Antriebe in der Textil- oder Papierindustrie
  • Seilbahnen (Geschichte)
  • Hauptvorteile von DC - Motoren

  • einfache Steuerung der Drehzahl
  • auch bei kleiner Drehzahl hohes Drehmoment
  • DASM als Servo

    Allgemein

  • oft ASM mit Lüftermotor (fremdbelüftet) und mit Tachogenerator bzw. Drehzahlgeber;
  • gelegentlich permanentmagnetischer Läufer nach dem Synchronmaschinenprinzip
  • Steuerung

  • mit elektrischer Bremse (Lüfterbremse oder Gleichstrombremsung);
  • ΔU / Δf - Ansteuerung
  • DASM mit Thyristor DASM mit Triac
    Phasenanschnittsteuerung mit Thyristoren Phasenanschnittsteuerung mit Triac zur Drehzahlregelung (für kleinere Maschinen)

    Interpretation der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie:

    ASM/NS-Vergleich

    1. NS-Charakteristik
      Δnbei Belastung klein
      → sehr drehzahlstabil
    2. Kippmoment hoch
      → gut überlastbar
      → noch immer drehzahlstabil
    3. Hoch überlastbar
      → nach der M-n-Kennlinie eines ASM
      → die Belastbarkeit des Motors vom Nenn- zum Kippmoment
      MK >> MN

    ASM-Momenten-Reserve

    Vorteile gegenüber GS-Servo:

  • es können ASM - Normmotoren verwendet werden
  • hoher Steuerbereich (bis ca. 6000U/min)
  • billiger und wartungsfrei
  • hohe Schutzklasse
  • Einzel- und Gruppenantriebe sind möglich
  • Verwendung:

  • Förderbänder
  • Pumpen
  • Lüfter
  • Hebezeuge
  • Positionierantriebe