k e n n isins tituut
Instructieboek Elektromechanisch Onderhoud
vo o r d e i ns tall ati esec to r
9
Speciale aandrijfmotoren
ISSO
Kennisinstituut voor de Installatiesector
Kruisplein 25 3014 DB Rotterdam Postbus 577 3000 AN Rotterdam Tel. 010-2065969 Fax 010-2130384 E-mail: isso@isso.nl
ISSO houdt zich bezig met het identificeren van kennisvragen binnen de installatiesector, het ontsluiten en toegankelijk maken van deze kennis in de vorm van praktische ISSO-publicaties en het bevorderen van het gebruiken van ISSO-publicaties als normstellende richtlijnen.
De in ISSO deelnemende organisaties zijn: NLingenieurs: Organisatie van advies- en ingenieursbureaus PIT: Stichting Promotie Installatietechniek TVVL: Nederlandse Technische Vereniging voor Installaties in Gebouwen UNETO-VNI: Ondernemersorganisatie voor de installatiebranche en de technische detailhandel
De realisatie van Instructieboek EMO, speciale aandrijfmotoren werd verzorgd door de ISSO-projectgroep 10111, die als volgt was samengesteld: De heer ing. M. Ent Spit Elektromechanica B.V. De heer C.P.T. Heemskerk UNETO-VNI De heer drs. W. Ladiges OTIB De heer L. Michielsens Van Meer Industrial Services De heer L.A. Neut (rapporteur) De heer A. van Steen Van Steen B.V. De heer drs. ing. J.M. Verkerk (coördinator) ISSO De heer E. Visser SEW Eurodrive De ontwikkeling van het instructieboek is mede tot stand gekomen door financiële bijdragen van:
Opleidings- en ontwikkelingsfonds v o o r h e t Te c h n i s c h Installatiebedrijf
Stichting ISSO en degenen die aan de samenstelling van deze publicatie hebben medegewerkt, hebben een zo groot mogelijke zorgvuldigheid betracht bij zowel het verzamelen als bij het verwerken en opstellen van de in deze publicatie vervatte gegevens. Nochtans moet niet worden uitgesloten, dat deze publicatie onvolledig is of dat zij onjuistheden of onvolkomenheden bevat. Degene die van deze publicatie en de daarin vermelde gegevens gebruik maakt, aanvaardt dan ook daarvoor zelf het risico. Stichting ISSO en degenen die aan de samenstelling van deze publicatie hebben medegewerkt sluiten iedere aansprakelijkheid uit voor zowel schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van de publicatie als schade die zou kunnen ontstaan als gevolg van eventuele (druk-)fouten, onvolledigheden en onvolkomenheden van deze publicatie. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze publicatie mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van het bestuur van Stichting ISSO. Voorzover het maken van kopieën uit deze publicatie is toegestaan op grond van artikel 16h t/m 16m Auteurswet 1912 jo het Besluit van 27 november 2002, Stb 575, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp). All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted in any form by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording or otherwise, without the written permission of the foundation ISSO. Op alle publicaties van Stichting ISSO zijn de Algemene Leveringsvoorwaarden van toepassing. Deze kunt u lezen op www.isso.nl of opvragen bij Stichting ISSO. Aanvullingen en eventuele errata zijn te raadplegen via onze website: www.isso.nl Eventuele opmerkingen en vragen kunnen doorgegeven worden aan ISSO, Postbus 577, 3000 AN Rotterdam, e-mail: isso@isso.nl © Stichting ISSO – Rotterdam, februari 2013
ISSO-instructieboek EMOsa
Elektromechanisch onderhoud Module 9 - Speciale aandrijfmotoren
978-90-5044-242-8
INHOUDSOPGAVE
Begrippenlijst
5
Symbolenlijst
7
1
Inleiding 1.1 Opbouw ISSO-instructieboek 1.2 Gebruik van het boek 1.3 Overige ISSO-instructieboeken
9 9 9 9
2
Herkenning 2.1 Servomotoren 2.2 Permanent magneet motoren 2.3 Lineaire motoren
11 11 12 12
3
Servomotoren 3.1 Inleiding 3.2 Soorten 3.3 Eigenschappen 3.4 Toepassing 3.5 Werking 3.5.1 Synchrone AC-servomotoren 3.5.2 Asynchrone AC-servomotoren 3.5.3 DC-servomotoren 3.6 Regelstructuur 3.6.1 Stroomregeling 3.6.2 Toerentalregeling 3.6.3 Positie- en toerentalregistratie 3.7 Onderhoud
13 13 14 14 14 15 19 20 22 23 23 24 25 33
4
Permanent magneet motoren 4.1 Inleiding 4.2 Soorten 4.3 Eigenschappen 4.4 Snelheidsregeling 4.5 Toepassing 4.6 Onderhoud 4.7 Theoretische achtergrondinformatie 4.7.1 BH-karakteristiek 4.7.2 Magnetisch vervangingsschema 4.7.3 Magnetische eigenschappen
35 35 36 36 38 38 39 39 39 40 42
5
Lineaire motoren 5.1 Inleiding 5.2 Soorten 5.3 Eigenschappen 5.4 Principe 5.4.1 Flat-bed motoren 5.4.2 U-channel motor 5.4.3 Servotube motor 5.4.4 Vergelijking 5.5 Algemene kenmerken 5.6 Principes van lineaire servomotoren 5.6.1 Langstatorprincipe 5.6.2 Kortstatorprincipe 5.7 Toepassing 5.8 Onderhoud
43 43 44 44 45 48 48 49 50 51 51 51 52 52 54
ISSO-instructieboek EMOsa
3
Speciale aandrijfmotoren
ISSO-instructieboek EMOsa
Bijlage A
Servomotor versus inductiemotor
55
Bijlage B
Eigenschappen permanent magneet motor
56
Bijlage C
M-ď — curven bij PM motor
59
Bijlage D
Snelheidsprofiel van de positionering van een servomotor
61
Bijlage E
Nieuwe normen voor energiezuinigheid
63
Literatuurlijst
64
4
Speciale aandrijfmotoren
BEGRIPPENLIJST
As Elk beweegbaar deel van een machine of systeem dat controle vereist. Verschillende assen kunnen worden gecombineerd in een meerassig systeem. Cogging Het cogging koppel van elektromotoren is het koppel veroorzaakt door de interactie tussen de permanente magneten van de rotor en de statorsleuven van een PM motor. Het veroorzaakt schokken en trillen van de motor. Het is een ongewenst verschijnsel. Bij hogere toerentallen wordt het effect van cogging minder door de massatraagheid van de snel ronddraaiende rotor. Servo-controller Berekent het verschil tussen de gewenste positie en de werkelijke positie, bepaalt uit dit verschil de positiefout en produceert een signaal om deze positiefout te corrigeren met de servomotor. Resolutie De kleinste hoekverdraaiing van de motor-as die geprogrammeerd kan worden. De resolutie van het gehele systeem zal afhangen van bijkomende factoren zoals de mechanische speling in het overbrengsysteem. Nauwkeurigheid De maximale fout in het bereiken van de gevraagde positie. Deze fout kan gegeven zijn in lengte-eenheden (b.v. mm) of hoek-eenheden (b.v. rad). Permanent magneet motor Motoren met lage vermogens voorzien van permanente magneten voor de bekrachtiging. Meestal kleiner, lichter, efficiĂŤnter en betrouwbaarder dan motoren met een gewikkelde bekrachtiging. Regeling van de bekrachtiging is niet mogelijk. Lineaire motor Een elektromotor waarvan de stator en rotor 'uitgerold' zijn. In plaats van een koppel (rotatie) wordt een lineaire kracht opgewekt in de lengterichting. Servomotor Een motor met een tegengekoppeld systeem met een zeer grote energieversterking. De gecontroleerde uitgang is een mechanische positie of afgeleide tijdfunctie van deze positie (snelheid, versnelling).
ISSO-instructieboek EMOsa
5
Speciale aandrijfmotoren
SYMBOLENLIJST
0
absolute permeabiliteit van vacuüm,
[4 · 10-7 N/A2]
de magnetische veldconstante r
absolute permeabiliteit van een materiaal
[-]
gedeeld door die van het luchtledige H
magnetische veldsterkte
[A/m]
B
magnetische fluxdichtheid
[T of Wb/m2 of Vs/m2]
Tc
Curietemperatuur, waarboven ferromagnetische
[K]
materialen ophouden een permanentmagneetveld om zich heen te bezitten Ua
ankerspanning van de motor
[[V]]
Ia
ankerstroom door de motor
[A]
E
elektrische veldsterkte
[V/m]
M
koppel
[Nm]
Ri
inwendige weerstand
[]
n
toerental
[rad/min]
flux per pool
[Wb]
K
motor constante
[-]
ISSO-instructieboek EMOsa
7
Speciale aandrijfmotoren
1
INLEIDING
1.1
OPBOUW ISSO-INSTRUCTIEBOEK
In dit boek behandelen we een drietal speciale typen elektromotoren. In hoofdstuk twee volgt een korte inleiding over de belangrijkste kenmerken van de verschillende typen. In de volgende hoofdstukken wordt per motortype een verdere inleiding gegeven over de belangrijkste eigenschappen en toepassingen. 1.2
GEBRUIK VAN HET BOEK
Dit boek is een naslagwerk. Het is daarom ingericht om snel en gemakkelijk bepaalde zaken op te zoeken. Het is niet nodig het boek geheel in volgorde te lezen. De verschillende hoofdstukken staan op zichzelf. In de tekst kun je het volgende pictogram tegenkomen:
!
Bij deze zaken kan gemakkelijk iets misgaan, met mogelijk grote gevolgen.
1.3
OVERIGE ISSO-INSTRUCTIEBOEKEN
Naast dit ISSO-instructieboek over elektromechanisch onderhoud zijn ook de volgende modules beschikbaar:
Module 1: ISSO-instructieboek IBemodm Draaistroommotoren;
Module 2: ISSO-instructieboek IBemogm Gelijkstroommotoren;
Module 3: ISSO-instructieboek IBemord Reductoren;
Module 4: ISSO-instructieboek IBemogr Generatoren;
Module 5: ISSO-instructieboek IBemorm Remmen;
Module 6: ISSO-instructieboek IBemofr Frequentieregelaars;
Module 7: ISSO-instructieboek IBemopm Pompen;
Module 8: ISSO-instructieboek IBemomt Metingen.
De modules 1 tot en met 7 behandelen de onderhoudswerkzaamheden voor de betreffende type motor. In de module over metingen wordt stil gestaan bij alle metingen die bij onderhoudswerkzaamheden nodig kunnen zijn.
ISSO-instructieboek EMOsa
9
Speciale aandrijfmotoren