maxon Katalog Programm 2017/18 Deutsch

maxon motor
Geregelte Servoantriebe
Bei Arbeitszyklen müssen alle Betriebspunkte unterhalb der Kennlinie bei
maximaler Spannung U max liegen. Mathematisch heisst dies, dass für alle
Betriebspunkte (n L , M L ) gelten muss:
k
Δn
n
· U max
= n 0
> n L
+ M
ΔM L
Bei der Verwendung von Servoverstärkern gehen meist einige Volt der
Spannung über den Leistungstransistoren verloren, sodass die effektiv am
Motor anliegende Spannung um diesen Betrag kleiner ist. Dies gilt es bei
der Festlegung der maximalen Versorgungsspannung U max zu berücksichtigen.
Es wird empfohlen, eine Regelreserve von etwa 20% einzubeziehen,
sodass die Regelung auch bei ungünstiger Toleranzlage von Motor,
Last, Verstärker und Versorgungsspannung gewährleistet ist. Schliesslich
wird die mittlere Strombelastung und der Spitzenstrom berechnet und
sichergestellt, dass der verwendete Servoverstärker diese Ströme liefern
kann. Allenfalls muss eine höherohmige Wicklung gewählt werden, sodass
die Ströme kleiner werden. Die benötigte Spannung erhöht sich dann
allerdings.
n
Kennlinie zu
tief für alle
Betriebspunkte
bremsen
Kennlinie hoch genug
für alle Betriebspunkte
beschleunigen
M
Beispiel zur Motor-Getriebe-Auswahl
Folgendes Drehzahldiagramm soll wiederholt zyklisch durchlaufen werden.
n
0.5 2.5 3.0 3.7
Die zu beschleunigende Lastträgheit J L ist 300 000 gcm 2 = 0.03 kgm 2 .
Das Reibmoment beträgt 400 mNm. Der Motor wird mit dem 4-Q-Servoverstärker
ESCON 36/2 DC für DC-Motoren betrieben. Vom Netzgerät
stehen maximal 3 A und 24 V zur Verfügung.
Berechnung der Lastdaten
Das zum Beschleunigen und Abbremsen benötigte Drehmoment berechnet
sich zu (Vernachlässigung der Motor- und Getriebeträgheit):
π Δn
M α
= J L
= 0.03
30 Δt
π 100
30 0.5
= 0.628 Nm = 628 mNm
Zusammen mit dem Reibmoment ergeben sich somit folgende Drehmomente
in den verschiedenen Bewegungsphasen:
– Beschleunigungsphase (Dauer 0.5 s) 1028 mNm
– Konstante Geschwindigkeit (Dauer 2 s) 400 mNm
– Abbremsen (die Reibung
bremst mit 400 mNm) (Dauer 0.5 s) -228 mNm
– Stillstand (Dauer 0.7 s) 0 mNm
Das Spitzendrehmoment tritt beim Beschleunigen auf.
Das RMS-gemittelte Drehmoment des gesamten Arbeitszyklus ist
M RMS
=
=
n = 100 min -1
t 1
· M 2 1 + t 2 · M 2 2 + t 3 · M 2 3 + t 4 · M 2 4
t tot
0.5 · 1028 2 + 2 · 400 2 + 0.5 · (–228) 2 + 0.7 · 0
3.7
≈ 486 mNm
Die maximale Drehzahl (100 min -1 ) tritt am Ende der Beschleunigungsphase
beim maximalen Drehmoment (1028 mNm) auf. Die mechanische
Spitzenleistung ist somit
π
π
P max
= M max
n 30 max
= 1.028 100 ≈ 11 W
30
Zeit (s)
Physikalische Grössen
und ihre Einheiten
SI Katalog
i Getriebeuntersetzung*
I mot Motorstrom A A, mA
I A Anlaufstrom* A A, mA
I 0 Leerlaufstrom* A mA
I RMS RMS-gemittelter Strom A A, mA
I N Nennstrom (= max. Dauerstrom)* A A, mA
J R Trägheitsmoment des Rotors* kgm 2 gcm 2
J L Trägheitsmoment der Last kgm 2 gcm 2
k M Drehmomentkonstante* Nm/A mNm/A
k n Drehzahlkonstante* min -1 /V
M (Motor-)Drehmoment Nm mNm
M L Lastdrehmoment Nm mNm
M H Anhalte(dreh)moment* Nm mNm
M mot Motordrehmoment Nm mNm
M R Reibdrehmoment Nm mNm
M RMS RMS-gemitteltes Drehmoment Nm mNm
M N
Nennmoment
(= max. Dauerdrehmoment)* Nm mNm
M N,G Max. Drehmoment des Getriebes* Nm Nm
n Drehzahl min -1
n L Betriebsdrehzahl der Last min -1
n max Grenzdrehzahl des Motors* min -1
n max,G Grenzdrehzahl des Getriebes* min -1
n mot Motordrehzahl min -1
n 0 Leerlaufdrehzahl* min -1
P el Elektrische Leistung W W
P J Joulesche Verlustleistung W W
P mech Mechanische Leistung W W
R Anschlusswiderstand W W
R 25 Widerstand bei 25°C* W W
R T Widerstand bei Temperatur W W
R th1 Wärmewiderstand Wicklung-Gehäuse* K/W
R th2 Wärmewiderstand Gehäuse-Luft* K/W
t Zeit s s
T Temperatur K °C
T max Max. zul. Wicklungstemperatur* K °C
T U Umgebungstemperatur K °C
T W Wicklungstemperatur K °C
U mot Motorspannung V V
U ind Induzierte Spannung (EMK) V V
U max Max. Versorgungsspannung V V
U N Nennspannung* V V
a Cu Widerstandskoeffizient von Cu = 0.0039
a max Maximale Winkelbeschleunigung rad/s 2
Dn/DM Kennliniensteigung* min -1 /mNm
DT W Temperaturdiff. Wickl.-Umgeb. K K
Dt Hochlaufzeit s ms
h (Motor-)Wirkungsgrad %
h G (Getriebe-)Wirkungsgrad* %
h max Maximaler Wirkungsgrad* %
t m Mechanische Zeitkonstante* s ms
t S Therm. Zeitkonstante des Motors* s s
t W Therm. Zeitkonstante der Wicklung* s s
(*in den Motor- und Getriebedaten gegeben)
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maxon motor
Ausgabe April 2017 / Änderungen vorbehalten