Servo -drives, motoren en de apparaten die hen beheersen, vertegenwoordigen een duurzame groeimogelijkheid, gedreven door innovaties in automobiel- en industriële systemen en vooruitgang in productietechnologie. De automobiel- en transportindustrie zal naar verwachting het grootste aandeel van Servo Motors verklaren en de verkoop tot 2022 tot 2022 stimuleren. De vraag naar drives, controllers en Servo Motors blijft sterk om bedrijven te helpen de efficiëntie in industriële omgevingen te verbeteren.
Leidings- en snelheids-/koppelbesturingsvereisten en technologieën variëren per motorype, variërend van eenvoudige besturing van spanning en stroom voor DC-motoren en algemene motoren tot het gebruik van omvormers voor AC-motoren, feedbackomschakeling van verschillende fasen in borstelloze motoren en complex Digitale circuitstapmotoraandrijvingen. Zelfs voor traditionele analoge motoren zoals inductiemotoren en geschakelde terughoudendheidstypen, gaat de traditionele analoge technologie van vandaag gepaard met steeds geavanceerdere methoden voor digitale besturingselementen waarmee oplossingen kunnen worden geïmplementeerd tegen lage kosten. Het gebruik van micro -elektronische apparaten maakt een betere snelheid, positie en koppelregeling mogelijk, evenals een hogere efficiëntie.
Afbeelding 1: Motorbesturing IC blokdiagram (afbeelding: Maxim Integrated)
Motorbesturingscircuits moeten snel stroom in- en uitschakelen in motorspoelen terwijl de schakel- of geleidingsverliezen worden geminimaliseerd. Zowel MOSFET's als geïsoleerde poort bipolaire transistors (IGBT's) voldoen aan de behoeften van motorbesturing in verschillende toepassingen. Deze elektrische besturingsapparaten hebben vergelijkbare functies en attributen en er is overlapping in hun interne ontwerp. In de meeste toepassingen worden ze gebruikt in een H-Bridge-configuratie om het huidige pad naar twee of meer motorspoelen te regelen. Dit maakt volledige controle over de snelheid en richting van de motor mogelijk (figuur 1).
Motoroverzicht
Elk ontwerpproject dat de vereiste van een motor of mechanische aandrijving omvat, moet evalueren of een continu stroomontwerp of een stepper of servomotor moet worden gebruikt. In een continue motor worden permanente magneten of wikkelingen gebruikt om een statisch magnetisch veld in de stator te creëren. De rotor bestaat uit spoelen waar stroom binnengaat door grafietborstels die in een verdeelstuk op een roterende as worden gedrukt. De stroom stroomt door opeenvolgende wikkelingen om rotatie te behouden.
AC -motoren kunnen synchroon of asynchroon zijn. In asynchrone motoren (ook bekend als inductiemotoren), zijn de statorwikkelingen gerangschikt om een ruwweg sinusvormige verdeling te vormen. Synchrone motoren omvatten borstelloze DC- en AC -motoren en geschakelde terughoudendheidsmotoren en motoren aangedreven door sinusvormige spanningsbronnen.
In borstelloze motoren heeft de rotor permanente magneten en worden de wikkelingen in de stator aangedreven door besturingselektronica in de juiste volgorde. Een borstelloze DC -motor wordt aangedreven door een continue signaalschakelsequentie op verschillende statorwikkelingen. Borstelloze AC -motoren kunnen worden gemaakt als synchrone AC -motoren met permanente magneten; In dit geval worden ze aangedreven door sinusvormige signalen. De afwezigheid van borstels verhoogt de efficiëntie door bronnen van wrijving te elimineren. Door de afwezigheid van mechanische onderdelen op de schakelaars kan hogere rotatiesnelheden worden bereikt.
Stappermotoren zijn borstelloze synchrone motoren aangedreven door DC. De rotor blijft stationair op een specifieke positie. Stappermotoren kunnen de rotoras een paar graden heel nauwkeurig roteren zonder sensoren te gebruiken om de hoekpositie te detecteren.
Belangrijkste parameters
Zoals bij de meeste elektronische componenten, bepalen een aantal sleutel- en specifieke prestatieparameters de initiële correspondentie tussen het apparaat en de toepassing. De belangrijkste parameters voor motorbesturingsapparaten zijn de huidige en spanningsbeheerwaarden, omdat deze bepalen of een bepaalde component de vereisten voor motorbelasting kan ondersteunen.
Voor MOSFET's zijn de volgende belangrijke parameters de actieve weerstand (RDS (ON)) en poortcapaciteit. Lagere weerstand vermindert de weerstandsverliezen en spanningsval tijdens de toestand, wat de dissipatieve belasting vermindert en de efficiëntie verbetert. De poortcapaciteit bepaalt de frequentie en stroomsnelheid die nodig is om de poort volledig in te schakelen en uit te schakelen bij de gewenste overgangstijd (schakelsnelheid). Voor IGBT's is de volgende kritieke parameter de spanningsval (VDROP), wat de som is van de bijdragen van diodes en interne MOSFET's die door de PN -kruising gaan. Temperatuur en stroomniveaus beïnvloeden de RDS (AAN) en VDROP -parameters.
Over het algemeen bieden MOSFETS hogere schakelsnelheden (in MHz) en hogere piekstromen. IGBT's bieden huidige waarden rond 10 A en zijn robuust, maar hebben langzamere schakelsnelheden. Voor motorcontroletoepassingen is de basisregel dat MOSFET's een betere keuze zijn voor lagere spanning en stroom en hogere schakelfrequentie, terwijl IGBT's een betere keuze zijn voor hogere spanning/stroom en lagere frequentie.