Selezione del miglior alimentatore per la tua applicazione passo-passo o servomotore

Le applicazioni di controllo del movimento hanno alcuni requisiti unici rispetto alla maggior parte delle applicazioni; due sono particolarmente unici: 1) hanno una richiesta di potenza di picco che in genere è molto elevata rispetto alla domanda media e 2) i motori spesso agiscono come un generatore anziché come un carico e pompano corrente nell'alimentatore anziché prelevarla dall'alimentatore. it (energia rigenerata o “regen”).

Se hai bisogno di un alimentatore CC per la tua applicazione passo-passo o servomotore, puoi scegliere tra tre tipi: 1) alimentatori lineari sfusi non regolati; 2) alimentatori switching PWM regolati (commutatori SMPS o PWM); o 3) alimentatori ibridi in modalità risonante regolata.

Questo articolo discute le considerazioni tecniche specifiche del controllo del movimento e mette a confronto i tre tipi di alimentatori.

È importante considerare le esigenze specifiche di un'applicazione di controllo del movimento quando si seleziona un alimentatore. Durante le accelerazioni, gli azionamenti del motore possono assorbire rapidamente grandi quantità di potenza. Inoltre, i motori possono creare rigenerazione e reimmettere corrente nell'alimentatore durante la decelerazione (funzionano cioè come generatori), il che significa che l'alimentatore deve gestire il conseguente aumento di tensione. Le applicazioni di movimento altamente dinamiche (quelle con grandi carichi inerziali, accelerazioni/decelerazioni rapide e velocità di picco elevate) richiedono elevate e rapide richieste di corrente sull'alimentatore.

Ci sono molti altri fattori importanti da considerare quando si sceglie il miglior alimentatore che non sono specificamente correlati al controllo del movimento. Alcuni di questi sono particolarmente importanti per i progettisti di macchine OEM che desiderano ridurre al minimo il costo del loro prodotto e garantire un funzionamento affidabile in un'ampia varietà di condizioni operative.

Potenza richiesta (picco e medio): Un'applicazione di pompaggio che generalmente funziona a velocità e coppia fisse o che variano lentamente, utilizza una potenza di picco abbastanza vicina alla sua potenza media (continua). Una macchina pick-and-place, d'altro canto, con molti avviamenti e arresti ad elevata accelerazione, ha un picco molto più elevato rispetto alla richiesta di potenza media. Per un sistema ben progettato, è necessario considerare l'assorbimento di potenza medio e di picco per tutti gli assi combinati (che di solito non è semplicemente la somma dei requisiti dei singoli assi). Una macchina multiasse con assi che hanno profili di movimento sovrapposti (ovvero gli assi possono accelerare contemporaneamente) richiederà probabilmente una potenza di picco molto maggiore rispetto alle macchine in cui si muove solo un asse alla volta.

Livello di tensione di uscita CC: Supponendo che si desideri il costo complessivo più basso per la potenza meccanica necessaria alla propria applicazione e si utilizzino motori nella gamma da 100 a 750 watt (potenza frazionaria), c'è un punto ottimale intorno a 65-85 volt CC. Molte persone desiderano utilizzare un alimentatore a 24 volt perché è molto facile da trovare o perché la loro applicazione richiede già 24 volt (per sensori e altri componenti). Molti motori possono funzionare con un'alimentazione a 24 volt, quindi perché non utilizzare 24 volt? Il motivo principale è che aumentare la tensione bus fornita al motore (fino a un certo punto) è il modo più economico per ottenere più potenza dal motore. La potenza meccanica proveniente dall'albero di un motore a una determinata velocità è la velocità moltiplicata per la coppia. La velocità massima di qualsiasi motore è direttamente correlata alla tensione fornita. La quantità di coppia che puoi ottenere da un motore è proporzionale alla corrente che spingi attraverso i suoi avvolgimenti, che a sua volta è anche limitata dalla tensione di alimentazione. Pertanto, il modo per ottenere la massima potenza da un dato motore (velocità x coppia) è aumentarne la tensione fornita. Per qualsiasi tensione, un motore girerà più velocemente se le bobine dello statore del motore hanno meno spire di filo di rame. E con meno giri, puoi utilizzare un filo di calibro più pesante, che avrà una resistenza inferiore e fornirà più corrente per volt.

Al contrario, perché non utilizzare una tensione davvero alta? Per i motori di potenza superiore a 1-2 cavalli, sarebbe poco pratico non utilizzare l'alta tensione, ma per i motori con potenza frazionaria l'uso dell'alta tensione comporta una serie di problemi normativi e di sicurezza che aumentano la complessità del progetto e aumentano i costi. Quando si utilizza un'alimentazione nell'intervallo 75 V CC, la corrente richiesta per raggiungere una potenza del motore fino a 1-2 cavalli non è sufficientemente elevata da preoccuparsi delle perdite resistive e dei problemi di riempimento del rame descritti sopra. E a 75 V CC, è abbastanza semplice ed economico soddisfare le norme di sicurezza elettrica. Potresti essere in grado di utilizzare una tensione inferiore a quella ottimale e ottenere comunque la potenza meccanica di cui hai bisogno, ma probabilmente dovrai utilizzare un motore più grande e più costoso.