Servomotorrak eta Kontrol-Unitateak: Ezaugarriak eta Funtzionamendua

Servomotorrak: Ezaugarriak eta Aplikazioak

Servomotorrak motor sinkronoak dira, iman iraunkorrekin hornituak. Errotorea ahuekakoa izan ohi da (dinamika ona, pisu txikiagoa) inertzia murrizteko. Imanak motorraren kanpoaldean kokatzen dira. Potentzia bererako, motor txikiagoak dira.

Hauek beti begizta itxian lan egiten dute, eta, beraz, enkoder edo beste sentsore batekin datoz. Motor modelo bakoitzak bere driverra du, oso ondo egokituak baitaude.

Prezisioa eta Dinamika

Servomotorrak abiadura, posizio eta momentu (par) oso zehatzak eskaintzen dituzte. Oso dinamikoak dira, eta abiadura eta egoera aldaketa azkarrak eta zehatzak lortzeko aproposak dira, batez ere robotikan eta makina-erremintetan ardatz ezberdinak koordinatzeko.

Lan Eremua: Parra vs. Abiadura

Motor hauek ez dira normalean etengabeko funtzionamendurako diseinatzen; azelerazioak eta dezelerazioak egin daitezke.

Par Termiko Ekuibalentea

• Par aldakorrek eta par kontinuoek sortutako bero kantitatea berdina da. Hau aplikazioaren datua da.
• Aplikazioaren par nominala, lan baldintza ezberdinak direla eta, ordezkatu beharko lukeen batez besteko koadratiko bat da.
• Aplikazioaren par nominala motorraren par nominala baino txikiagoa izan behar du beti.

Driverrak: Servomotorren Kontrol-Unitateak

Driverrak servomotorrak kontrolatzen dituzte. Potentziaren atala (artezgailua, adibidez) berdina izan daiteke bariadoreetan, baina kontrola aldatzen da. Driverra eta motorra elkarrekin lotuta daude, beti begizta itxian lan eginez.

Bariadorearen Kontrol-Funtzioak

Bariadorea konfiguratzen da eta iragazki (filtro) bat darama sortutako zarata elektromagnetikoa konpontzeko, babes elementu gisa ere jarduten duelarik. Edozein bariadore edozein motor asinkronotan jarri daitekeenez, babesak doitu behar dira.

Sarrerak (Digitalak)

Sarrera digital batzuk honela esleitzen dira:

• fwd (Aurrera): 1
• rev (Atzera): 2
• error: 3
• reset: 4
• Multifuncion (Guk esleitu beharrekoa): 5, 6 (adibidez, multibilozitatea).

Optoakoplagailua sarrerak babesteko erabiltzen da. LED-a piztean, ondoko kontaktua exzitatzen eta aktibatzen da. Switch-a aldatzean, sarrera (kableatua) aldatzen da, V_rekin eta V eman gabe.

Sarrerak optimizatzeko, konbinazio digitala erabil daiteke (adibidez, 2. abiadura). Abiadura beti Hz-tan ematen da, edo bestela, kontsigna era analogikoan sartzen da.

Irteerak (Analogikoak eta Digitalak)

• Relea (Digitala): Korronte gehiago emateko aukera. Desgaste fisikoa du.
• Transistorea (Digitala): mA gutxi, ez dago desgasterik. Kontsumitzen duen ezer ez konektatu; seinaleak emateko soilik.

Bariadorearen Egitura

Bariadoreak hiru atal nagusiz osatzen dira:

1. Artezgailua: Diodoz osatuta dago; korronte alternoa korronte zuzenera bihurtzen du.
2. Bus de Continua (DC Bus): Kondentsadorez osatuta dago. Iragazki lana egiten du, seinalea zuzentzen du eta energia gordetzen du.
3. Inbertorea: Transistorez osatuta dago. Nahi den seinalea (V eta f) igortzeko erabiltzen da, konmutazio azkarrekin uhin alternoa sortuz. IGBT-en kontrola mikroprozesadoreek egiten dute.

Kontrol Estrategiak

Kontrol Eskalarra (V/f)

Grafiko baten aurka egiten da lan. Egin nahi den parra ez dago zuzenean erlazionatuta, baina V/f-rekin erlazionatuta dago: $T = k \cdot V^2/f$. Tentsioa (V) eta frekuentzia (f) aldatzen dira. Bi motor batera kontrola daitezke.

Par Konstantea Aplikazioak

Aplikazio bertikalak, adibidez. Par konstantea mantentzeko, V/f erlazioa mantendu behar da. Tentsioak 50 Hz-tik gora mugatzen du (Tenperatura jaisten da). Oso tentsio txikitan (10 Hz-tik behera) ez da behar bezala magnetizatzen (Tenperatura jaisten da). Normalean, par konstantea mantentzen da.

Par Koadratikoko Aplikazioak

(Motobomak, konpresoreak eta haizagailuak). Abiadura txikitan indar gutxi behar dute (aurreko grafikoarekin gaizki funtzionatzen dute). Energia aurrezpen handiak lortzen dira, potentzia jaisten delako tentsioa jaistean.

Indar Handiko Arrankada

Indar handiarekin abiatzeko (inertzia duten sistemetan), hasieran V altua sartu behar da, potentzia konstante mantentzeko.

Kontrol Bektoriala

Parraren kontrola askoz hobea da. Korrontea (I) kontrolatzen da, honen deskonposaketa eginez:

• $I_T$: Benetan indarra egiten duena (P kontsumitu).
• $I_0$: Q kontsumitu.

Algoritmo batzuekin kontrolatzen da. Begizta itxia dagoenean, parraren kontrol oso ona dagoenez, $n=0$ denean ere par nominala egiteko gai da (geldi dagoenean karga mantentzeko, adibidez).

Konparaketa V/f vs. Kontrol Bektoriala

• V/F kontrolarekin bi motor kontrola daitezke, motorrak ia berdinak direlako.
• Bektorialarekin ez, motorrak ez direlako guztiz berdinak; ezberdin kontsumi dezakete, eta ez da bakoitzean gertatzen dena kontrolatzen.

Begizta Itxia vs. Begizta Irekia

Motorrean enkoder bat jartzean (begizta itxian), abiadura kontrolatzeko benetan n (abiadura) aldatzen da.

Normalean, bariadoreekin begizta irekian egiten da lan, motorraren portaera ezagutzen delako. Abiaduran prezisio handirik ez bada behar, eta beharrezkoa bada, begizta itxi egiten da.

• V/F-n begizta itxian: Abiaduran prezisioa.
• Bektorialean: Abiaduran eta parran prezisioa. Normalean, hemen ixten da begizta.