Gleichstrommotor - TUHH · zwischen Drehfeld und Rotor vor, so existiert eine Flussänderung in der...

AWZM.113.12.2008

Dr.-Ing. habil. Jörg Wollnack

GleichstrommotorGleichstrommotor

AWZM.213.12.2008


2-0095 - 3

Ankerwicklung

Anker

Stator

Feldwicklung

KollektorKommutator

H

φ

N

S

Prinzipielle Funktion eines Gleichstrommotors

AWZM.313.12.2008


2 - 0072 - 0

Prinzipieller Aufbau und Schaltbild der fremderregten Gleichstrommaschine

Φf fw iΦ ∼

I sin( )u w tΦ ω ω= −

H

IC sin( )u w tΦ ω ω= −

ICu

Kommutator

fw

w

AWZM.413.12.2008


Ohne Stromwender würde sich die Spule drehen, bis die Flächennormale und der B-Vektor parallel sind. Das Drehmoment ist dann Null und die Spule würde in diesem stabilen Zustand verharren.

Mit Stromwender wird nach dem Durchlaufen eines Polpaares die Stromrichtung in der Stromschleife nach einer halbe Umdrehung umgepolt, weshalb beim sin(…) der Betrag zur Wirkung kommt. Dies bewirkt eine dauernde Drehbewegung der Gleichstrommaschine.

Stromwender/Kommutator

AWZM.513.12.2008


1 Ständer2 Hauptpole3 Wendepole4 Polschuhe5 Kompensationswicklung6 Erregerwicklung7 Läufer8 Hauptfluss

Gleichstrommotor I

AWZM.613.12.2008


Wendepole: Sind Hilfspole, die dafür sorgen, dass bei der Kommutierung keine zu hohen Induktionsspannungen auftreten, welche zu einem Funkenschlag bzw. dem sogenannten Bürsten-feuer führen (Parallelgeschaltete Keramikkondensatoren reduzieren Hoch-

frequenzstörungen).

Bürstenverschiebung: Stellt eine absichtliche geringe Ver-drehung der Bürsten auf dem Kommutator dar. Dies reduziert ebenfalls das „Bürstenfeuer“.

Gleichstrommotor II

AWZM.713.12.2008


A A M A

p wM i C i

aφ φ

π= −

A I A A AP u i M ω= = I A M A Au i C iφ ω⇒ =

I M Au C φω⇒ = EC iφφ =

Motorgleichung Erregergleichung

Gleichungen der Gleichstrommaschine

: Trägheitsmoment

: Zahler der Polpaare

: Zahl der Ankerzweige

: Windungzahl der Ankerwicklung

J

p

a

w

====

AWZM.813.12.2008


u tA( )

u tE( )

u tI( )

i tA( )

i tE( )

J, ( ) tω

φ

RA

RE

LA

LE

Anker

Last

Feld-erregung

M

Ersatzschaltbild des fremderregten Gleichstrommotors

I M Au C φω=

EC iφφ =

A M AM C iφ=

AWZM.913.12.2008


AA A A A M A

d(1)

d

iu i R L C

tφ ω= + +

EE E E E

d(2)

d

iu i R L

t= +

A M A (4)M C iφ=

AA L

d(5)

dJ M M

t

ω = −

Elektromechanischer Teil

Bewegungsgleichung

E (3)C iφφ =

Mechatronische Gleichungen der Gleichstrommaschine

AWZM.1013.12.2008


[sec] 1

0,1

0,01

0,001

0,0001

Drehzahl = 2850/minn

Normale Maschinen

Scheibenläufer

τM

τM

τel

τel

P [kW]

Zeitkonstanten von Gleichstromnebenschlussmotoren

Ael

A

L

Rτ =

( )A

M 2

M E

J R

C C iφ

τ =

AWZM.1113.12.2008


Hochlauf im Leerlauf (ML = 0)

AA

d,

dJ M

t

ω = A M AA

A

u Ci

R

φω−= ( )2A M A AM

A A

d

d

C uJ C

t R R

ω φ ωφ⇒ = −

A M AA

M A A

d

d

C uJ

C t R R

ω φ ωφ

⇒ + =( )2

MA M AA

A A

d

d

C C u

t J R J R

φω φω⇒ + =

( )MA A

A M 2M M

( ) 1 ,t

u J Rt e

C C

τω τφ φ

− ⇒ = − =

Hochlauf des Gleichstromnebenschlussmotors I

AWZM.1213.12.2008


0 c

d ( )( )

d

x ta x t y

t+ = c

0( ) ( )y

s X s a X ss

⇒ + =

( ) c0( )

yX s s a

s⇒ + =

( )c

0

1( )

yX s

s s a⇒ =

+

( )( )

( )

( )

2M

0 A M

M A

c A A AM2 2

0 MM M

A

( ) 1 1 1 ,C t

ta t J R

C uy J R u J R

x t e e ea CC C

J R

φτ

φ

τφφ φ

− −−

= − = − = − =

1 ata e−− ( )a

s s a+

( )c 0

0 0

( )a

y aX s

s s a⇒ =

+

( )2

M0

A

Ca

J R

φ=

M Ac

A

C uy

J R

φ=

Hochlauf des Gleichstromnebenschlussmotors II

AWZM.1313.12.2008


tτ

u / RA A

iA

ML

tτ

ω uC Φ

A

M

AA

A

tui e

Rτ

−=A

AM

1tu

eC

τωφ

− = −

( )A

M 2

M

J R

Cτ τ

φ≡ =

Hochlauf des Gleichstromnebenschlussmotors III

AWZM.1413.12.2008


( )A A

A M A 2

M

R Mu C

Cφ ω

φ⇒ = +(2) und (3) in (1)

( )A A A

A 2M M

u R M

C Cω

φ φ⇒ = −

AA

M

Mi

C φ=

Momenten-sensor

Gleichstromnebenschlussmotors

I M Au C φω= Geschwindig-keitssensor

y m x c= +

Geraden-gleichung

AWZM.1513.12.2008


( )A A A

A 2M M

u R M

C Cω

φ φ= −

AWZM.1613.12.2008


AWZM.1713.12.2008


T tq T

uD

MSteuerung FD

LRT

+

-

Drehzahlvariation durch Pulsbreitenmodulation

AWZM.1813.12.2008


M

LA

LE

RA

RE

uIuA

iA AC iφφ =

AA

M

Mi

C φ=

AA

M

Mi

C φ⇒ =

( )A A

AM MA M

1

C C

u R

C CM Cφ φ

ωφ

⇒ = −

Gleichstrommotor im Reihenschlussbetrieb

Bei EntlastungZerstörungsgefahr Aω → ∞

StationärerGrenzfall

AWZM.1913.12.2008


Kennlinie des Gleichstromreihenschlussmotors

MAMN

iA ,ωA

Bei Entlastung Zerstörungsgefahr!

weiche Kennlinie

M

LA

LE

RA

RE

uIuA

iA

AWZM.2013.12.2008


2A AJ d b∼

dA

bA

AWZM.2113.12.2008


AWZM.2213.12.2008


DrehstrommotorenDrehstrommotoren

AWZM.2313.12.2008


Drei harmonische Strangspannungen und Ströme I

Drei gleichartige Wicklungsstränge sind um 120° versetzt.

Drei Erregerströme bzw. –spannungen sind ebenfalls um 120° zueinander phasenver-schoben.

AWZM.2413.12.2008


( ) ( )( )120 120 120v

1

2j t j t jB e e eω ω− ° − − ° °= +B

( )u

1

2j t j tB e eω ω−= +B

( ) ( )( )240 240 240w

1

2j t j t jB e e eω ω− ° − − ° °= +B

u v w= + +B B B B 240 4801 0j je e° °∧ + + =3

2j tB e ω⇒ =B

Dies entspricht einem kreisförmigen Drehfeld der magnetischen Flussdichte.

Drei harmonische Strangspannungen und Ströme II

BU1

V1W1

W2V2

U2

x

jy

AWZM.2513.12.2008


BU1

V1W1

W2V2

U2

Hartmagnetischer Rotor dreht sich synchron mit dem Drehfeld(Synchronmaschinen).

Weichmagnetischer Rotor dreht sich synchron mit dem Drehfeld (Reluktanz

Synchronmaschinen).

Spulensystem mit reduzierter Dreh-frequenz weist einen Induktionsstrom auf, dessen Magnetfeld eine Drehung des Rotors bewirkt (Asynchronmaschinen; Mit steigendem Drehzahlunterschied nimmt die Flussänderungsgeschwindigkeit und damit die

Stärke des Magnetfelds und Drehmoments zu).

Rotoren im Drehfeld

AWZM.2613.12.2008


Spulensystem im Drehfeld

Liegt eine Drehzahldifferenz zwischen Drehfeld und Rotor vor, so existiert eine Flussänderung in der Spule. Die Induktions-spannung bewirkt einen Kreis-strom und dessen magnetisches Feld erzeugt ein Drehmoment an dem Spulensystem. Infolge-dessen folgt der Rotor dem rotierenden Feld des Stators (Lenzsche Regel).

d dtφ

B = B e j tω

i

φ

H

HDreh-achse

Spule

AWZM.2713.12.2008


Kurzschlussläufer der Asynchronmaschine

Wikipedia

AWZM.2813.12.2008


Drehfeld des Drehstrommotors

Wikipedia

Zur Verstärkung der Magnetfelder und Momente werden Ständer und Läufer aus genuteten ferromagnetischen ge-schichteten Blechen hergestellt. Die Schichtung reduziert Wirbelströme und damit Wirbelstromverluste im Eisen.

AWZM.2913.12.2008


Feldbilder des Drehstrommotors

Leerlauf Stillstand

AWZM.3013.12.2008


Wikipedia

Drehstrommotor

AWZM.3113.12.2008


AWZM.3213.12.2008


1

2

i1

i2

Φ12

Φ1

Φ2

u tI1= -d dψ /1

u tI2 = -d dψ /2

u tI21= -d dψ /21

u tI12= -d dψ /12

Φ21

Streufluss

Wickelsinn(rechtswendig)

H2

H1

R1 R’σ 2

R’ s /s2 = (1 - )

jXσ 1

jXh

jX’σ 2

uh

i2i1

u1

ih

Streufluss

Rotor

Stator

Drehstrommotor und Transformator

Symmetrie in den 3 Phasen

AWZM.3313.12.2008


Symmetrie in den 3 Phasen

AWZM.3413.12.2008


( )( )

2s

2 2ss

1

1

x uM m p

L x

σωσ

−=

+

( )( )

s 2s2

s

1

1

L xM m p i

L x

σ−=

+

Drehmoments

0 0np

ωΩ≡ =

0r

s 0

n ns

n

ωω

−= =

Drehstrommotor unter Last I

Leerlaufdrehzahl

Schlupf

R1 R’σ 2

R’ s /s2 = (1 - )

jXσ 1

jXh

jX’σ 2

uh

i2i1

u1

ih

AWZM.3513.12.2008


ks s

1

2M m p

L

σσ ω

−=

rk

s r

Rs

Lω σ=

2h

s r

1L

L Lσ = −

r r

r

Lx

R

ω=

k

k

k

2 MM

ss

s s

=+

Kippmoment

Kippschlupf

Streuung

Rotorhilfswert

Klosssche Momentenformel

Drehstrommotor unter Last II

AWZM.3613.12.2008


3000 U/min sind 314 rad/s Drehzahlrad/sn = Ω

eine 2-polige Maschine hat die Polpaarzahl 1Polpaarzahl-p

üblicherweise 3 (für Drehstrom)Anzahl Phasen-m

Lr = Lσr + LhRotorinduktivitätHLr

beeinflusst das Kippmoment und den Anlaufstrom RotorstreuinduktivitätHL σr

bei Industriemotoren schlupfabhängigRotorwiderstandΩRr

im Stillstand ist ωr = ωs im Leerlauf ωr = 0Rotordrehfrequenzrad/sωr

RotorstromAir

bei Kurzschlussankermotoren ist ur = 0RotorspannungVur

gemeinsame Induktivität von Stator und RotorHauptinduktivitätHLh

Ls = L σs + LhStatorinduktivitätHLs

beeinflusst das Kippmoment und den AnlaufstromStatorstreuinduktivitätHL σs

bei großen Motoren zu vernachlässigenStatorwiderstandΩRs

üblicherweise 50 Hz, in Amerika 60 HzStatorfrequenzHzf

ω = 2 π f (bei 50 Hz = 314 rad/s)Statordrehfrequenzrad/sωs

Strangstrom (Sternschaltung)StatorstromAis

Strangspannung (Phase -Null)StatorspannungVus

BemerkungenBezeichnungEinheitSymbol

Variablen des Drehstrommotormodells

AWZM.3713.12.2008


2 - 0069 - 0

I n( )M n( )

Drehzahl n

Schlupf s

Last

Läuf

erst

rom

D

rehm

omen

t I M

Mkipp

MN

MAn

IAn

IN

nKipp nN ns

skipp sN 01

0

M MI I

An N

an N

< 5 <

n s n = (1- ) s

s =n n

ns

s

-

Kennlinien eines Asynchronmotors I

BetriebszustandM(n) = ML(n)

AWZM.3813.12.2008


AWZM.3913.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors II

Andresen

AWZM.4013.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors III

Andresen

AWZM.4113.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors (Strangspannungsvariation)

Andresen

AWZM.4213.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors (Rotorwiderstandsvariation)

Andresen

AWZM.4313.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors I (Frequenzvariation)

Andresen

AWZM.4413.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors II (Frequenzvariation)

Andresen

AWZM.4513.12.2008


Kennlinien eines Asynchronmotors (Streuungsvariation)

Andresen

AWZM.4613.12.2008


Wirkungsgrad des Asynchronmotors

Andresen

AWZM.4713.12.2008


heuteheute230V230Vundund390V390V

WerteWertesindsindEffektivEffektiv--wertewerte

2 - 0070 - 0

Stern-Dreieckschaltung beim DS-Asynchronmotor

AWZM.4813.12.2008


Aufbau eines permanent erregten DrehstromAufbau eines permanent erregten Drehstrom--Servomotors (Synchronmotor)Servomotors (Synchronmotor)

HANSER

Rotorwelle

ElektrischerAnschluss

Motorgeber

Haltebremse(optional)

Stator mitWicklung

Rotor mit Perma-nentmagneten

AWZM.4913.12.2008


AWZM.5013.12.2008


ScheibenmotorenScheibenmotoren

AWZM.5113.12.2008


Scheibe ausIsoliermaterial

Permanentmagnet

Spezial-Kohlebürsten

aufgeklebteLeiterbahnen

NSH

Prinzip eines Scheibenläufers

AWZM.5213.12.2008


AWZM.5313.12.2008


LinearmotorLinearmotor

AWZM.5413.12.2008


2 -2990 - 2

Linearantrieb als abgewickelter Drehstrommotor

TUHHPROF.DR.-ING. K.RALL

N S

N S

doppelte Polteilung Primärteil

Sekundärteil

Drehfeld

Luftspalt Wanderfeld

Nuten mit WicklungStator

Stator

Polrad

Stator im Drehfeld

abgewickelter Stator

Stator,integriert im

LinearantriebMM 44/2002 P. F. Brosch

AWZM.5513.12.2008


2 - 2879 - 0

Konstruktionsprinzip eines Linearmotors, T PolteilungP


PrimärteilmitStänderwicklung

Sekundärteil

magnetischerRückschluß

TPTP TP

V

AWZM.5613.12.2008


2 -2991 - 2

Linearmotor, bestehend aus Primärteil mit Wicklung und Sekundärteil


PrimärteilKabelschlepp

SpielfreiesFührungssystem

LinearesWegmesssystem

Sekundärteil

MM 44/2002 P. F. Brosch

AWZM.5713.12.2008


AWZM.5813.12.2008


SchrittmotorenSchrittmotoren

AWZM.5913.12.2008


AWZM.6013.12.2008


Wikipedia

Rotor

Stromquelle

+

-

S

N

S1

S2

S3

S4

Permanentmagnetischer Schrittmotor

Was ist hier falsch?

AWZM.6113.12.2008


Bauarten von elektrischen Schrittmotoren

Hybrid-Motor

Permanentmagnet-Motor

Reluktanz-Motor

AWZM.6213.12.2008


6

2 3

Impulsfolgen

Drehrichtung

Impulse

t

t

1 2 3

(t)

Rummich

123456

AnsteuergerätLogikteilLeistungsteilSchrittmotorLastNetzteil

4

Schrittmotorantrieb

AWZM.6313.12.2008


AWZM.6413.12.2008


AWZM.6513.12.2008


AWZM.6613.12.2008


AWZM.6713.12.2008


Rummich

Elektromagnet 1 Elektromagnet 2 Strang 1 Strang 2

N S

LäuferI1 I

2

1 2 3 4

Ständer τΝ

Elektromagnetischer Linearschrittantrieb

AWZM.6813.12.2008


Schritt........................

..Selbsthaltemoment

Anlaufbereich...........

Beschleunigungs-bereich

....

Leerlauf.....................

Anlaufgrenzfr............(Start-Stop-Frequenz)

Anlaufgrenzmoment

Haltemoment.............

Schrittwinkel.............Schrittfrequenz.........

Drehzahl....................

Der Vorgang, bei dem sich die Motorwelle um den Schrittwinkel dreht.

Der Nennwinkel, um den sich die Motorwelle je Steuerimpuls dreht.

Die Anzahl der Schritte, die die Motorwelle bei konstanter Steuerfrequenz in einer Sekunde macht.

Umdrehung pro Minute, berechnet aus Schrittfrequenz Schrittwinkel 60

3600

Das max. Drehmoment, mit dem man einen Motor statisch belasten kann, ohne ihn um einen Schrittwinkel zu verdrehen.

nicht erregten

Das max. Drehmoment, mit dem man einen Motor statisch belasten kann, ohne ihn um einen Schrittwinkel zu verdrehen.

erregten

Das höchste Lastmoment, bei dem der Motor mit einer starr angekuppelten Schwung-masse bei einer bestimmten Steuerfrequenz ohne Schrittfehler anlaufen kann.

Betriebsbereich, in welchem der Motor bei einer bestimmten starr angekuppelten Zusatzschwungmasse anlaufen und anhalten kann.

ohne Schrittfehler

Betriebsbereich, in welchem der Motor bei einer bestimmten starr angekuppelten Zusatzschwungmasse ohne Schrittfehler in einer Drehrichtung arbeiten jedoch

anlaufen und anhalten kann. nicht

ohne Schrittfehler

Die Betriebsart, bei der der Motor weder durch von außen angreifende Drehmomente noch durch angekuppelte Zusatzschwungmasse belastet wird.

Größte Steuerfrequenz, bei welcher der Motor mit einer bestimmten Last, bestehend aus Reibmoment und Beschleunigungsmoment für starr angekuppelte Schwung-massen, ohne Schrittfehler anlaufen kann.

Begriffserläuterungen für Schrittmotore

Rall

AWZM.6913.12.2008


ServoantriebeServoantriebe

AWZM.7013.12.2008


PritschowSpindeldrehzahlnsp [1/min]200050000 20000 10000 5000

Grenzvorschubpro Zahn

KonventionelleZerspanung

Zur

Zer

span

ung

notw

endi

ge

Vor

schu

bkra

ft F

f

konventionellerVorschubantrieb

Direktantrieb

Vorschub pro Zahn

100

200

500

1000

2000

5000

10000

0,02 0,12 0,22

0,1 0,25 0,4fz [mm] (konv.)

fz [mm] (HSC)

HSC

Vergleich von Vorschubantrieben

AWZM.7113.12.2008


2 - 2598 - 1

Elektromechanischer Vorschubantrieb

Mechanische Übertragungselemente

Getriebe

direktes Meßsystem

Sollwert-generierung

Interpolator

drehzahlgesteuerter

Motor

Feininter-polationVorsteuerungÜberwachung

-Lage-Drehzahl-regler bzw.Zustandsregler

-Kompensationen-Feldorientierung

digitaleRegeleinrichtung

MotorströmeMotorlage bzw.Motordrehzahl

Pritschow

Schlitten

Spindel

AWZM.7213.12.2008


Interpolatordigitale

Regeleinrichtung

digitaleSchnittstelle

direktesMeßsystem

Schlitten

Linearmotor

-Lage- Drehzahl-regler

-Zustandsregler

-Feldorientierung

9 - 2599 - 8

Elektromechanischer Lineardirektantrieb

Pritschow

AWZM.7313.12.2008


+ Die Bauraumoptimierung mittels mechanischer Untersetzung schnelldrehender Servomotoren,

+ eine mechanische Untersetzung reduziert die Rückwirkungen der Last auf das Antriebssystem,

+ die Hauptwärmequelle, der Antriebsmotor, kann meist außerhalb der Maschinenstruktur angebracht werden,

+ große Variantenvielfalt zu günstigen Kosten.

Vorteile- Elastizität des Antriebsstrangs, weshalb sich systembedingt eine Begrenzung der Regelbandbreite auf ca. 1...6 m/mm * min (20...100 1/s) ergibt,

- nichtlineares Übertragungsverhalten wegen der Umkehrspanne, dem Spindelsteigungs- fehler und ähnlichem,

- begrenzte Lebensdauer aufgrund von mechanischem Verschleiß,

- begrenzte Spindeldrehzahl zwingt für hohe Verfahrgeschwindigkeiten zu hohen Spindel- steigungen (stärkere Lastrückwirkung, reduzierte Laststeifigkeit)

- Erwärmung der Spindel wegen des begrenzten Spindelwirkungsgrads.

kv<

Nachteile

Vor- und Nachteile elektromechanischer Antriebe

Rall

AWZM.7413.12.2008


Vorteile

+ sehr hohe Regelbandbreite,

+ sehr hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit,

+ hohe Vorschubgeschwindigkeiten (v > 100 m/min ist möglich) und

+ hohe Zuverlässigkeit, da meist - außer bei Führungen - kein mechanischer Verschleiß auftritt.

Nachteile

- meist großer Bauraum und hohes Eigengewicht, bezogen auf spezifische Kräfte/Momente,

- Motorkühlung ist im allgemeinen notwendig,

- Empfindlichkeit gegenüber Lastparameterschwankungen und

- das Gewicht ist bei vertikalen Achsen auszugleichen (wird auch bei elektromechanischen Antrieben häufig gemacht)

Rall

Vor- und Nachteile direktangetriebener Vorschubantriebsachsen

AWZM.7513.12.2008


AWZM.7613.12.2008


Vorteile- sehr hohe Regeldynamik

- große Positioniergenauigkeit bei hohen Bahngeschwindigkeiten

- hohe Verfahrensgeschwindigkeit

- hohe Beschleunigungen bei nicht zu hohen Lasten

Nachteile

- erheblicher Kühlleistungsbedarf

- großes Bauvolumen bezogen auf den Arbeitsraum

- hohe Kosten

Daten

VorschubkraftVorschubgeschwindigkeitVorschubbeschleunigung absolute PositioniergenauigkeitWiederholgenauigkeit

30 bis 4000 N<0,1 bis 5 m/sbis etwa 30 bis 50 m/s+/- 0,5 bis 50 m+/- 0,01 bis 5 m

2

((

Servo-Direkt-Antriebe

Rall

AWZM.7713.12.2008


UmrichterUmrichter

AWZM.7813.12.2008


AnforderungenFühren der Regelgröße entsprechend demjeweiligen technologischen Antriebsproblem,

Ausgleich von Störeinflüssen,

Begrenzung von Regelgrößen

Entkoppelung von Fluß und Drehmoment;

Eigenschaften

großer Drehzahlstellbereich von 1 : 1000, wobebei konstanter Leistung ein Bereich von 1 : 4abgedeckt werden kann,

gute Rundlaufeigenschaften auch bei niedrigenDrehzahlen,

rückspeisefähiger Netzstromspeicher,

Motorüberwachung

Verbesserung der Drehzahlsteifigkeit durchDrehzahlregelung

Anforderungen und Eigenschaften von Umrichtern für WZM-Hauptantriebe

Rall

AWZM.7913.12.2008


AWZM.8013.12.2008


I

U

UBR

IR UH

IG3>I I IG2 G1 G0 > > = 0IH

Thyristor-Symbol, -Ersatzschalbild und -Kennlinie

AWZM.8113.12.2008


Kennlinienfeld

Funktionsbereiche der Thyristorkennlinie

AWZM.8213.12.2008


S

D

G

pMOS CMOS

Bipolare Transistoren

Feldeffekt-Transistoren

Schaltsymbole Transistoren

PNPNPN

AWZM.8313.12.2008


Transistorkennlinie

OhmscheArbeitsgerade

AWZM.8413.12.2008


Transistor als Schalter

ue

uB

Ohmscher Widerstand

Kapazität

Induktivität Elko

AWZM.8513.12.2008


SOT-23TO-252TO-3TO-5

TO-18TO-220TO-126TO-92

Gehäuseformen

Elko

AWZM.8613.12.2008


AWZM.8713.12.2008


RegelkonzepteRegelkonzepte

AWZM.8813.12.2008


AWZM.8913.12.2008


Schaltelemente TransistorFeldeffekttransistorThyristor

Dynamisches Verhalten kreisstromfreikreisstrombehaftet

Zahl der Quadranten 1 bis 4

Verwendung der WärmeenergieBremsenergie Netzeinspeisung

Unterscheidungsmerkmale von Antriebsreglern

Rall

AWZM.9013.12.2008


D. Naunin

Lage-soll

StromDrehzahl

Lage-Regler

Strom-

Reglerdigital analog

DA Antrieb

Lagegeber

Tacho-generator

Lage

A L

T

Lage-Drehzahl-Strom-Regler

Lage-soll Strom

digital

Antrieb geberLage-

Lage / Drehzahl

N E

U

Regelungskonzepte für Servomotorenantriebe

AWZM.9113.12.2008


(

mittlere Ausgangsspannungu

Zeit in t

Gleichrichterschaltung mit gesteuerten Stromrichtern

Rall

AWZM.9213.12.2008


Blockschaltbild eines AC-Hauptantriebes

Indramat

M3~

Versorgung Hauptantrieb

Hauptspindelmotor 2 AD

Versorgungsmodul KDV Hauptantriebsmodul KDA

2x analog oder 16 Bit paralleloder RS 232 C

16 Bit paralleloder RS 232 C

Binärcodiert

Digitale Eingänge

Digitale Ausgänge an

al o

g

Leistungssteuerung

Mikrocomputer: Parametrisierung, Regelung, Überwachung, DiagnoseA

nla u

fspe

rre

Dre

hza

hlso

llwer

t

Pos

ition

ssol

lwer

t

VersorgungSignalverarbei-tung

VersorgungLeistungsteilEinspeisung

Einspeisung

Pos

itio n

s-is

twer

tDre

h zah

l-is

twe r

tu.

Rot

or-

posi

tion

Programmiermodul

LeistungsteilSpindel-positions-erfassung

AWZM.9313.12.2008


Siemens

++- -

StromII

An-steuerung

I

Zuordner

Drehzahl-Istwert

Strom-Istwert

Drehzahl-Regler

Strom-Regler

Pulsbreiten-Modulation

Leistungs-Stellglied Drehstrom

Synchronm.Tacho-

Generator

SyM TG

Wechsel-richter

3~

Rotatorlage-Geber

I = “Kommutator” (zus. m. RLG)II = phasenrichtige Gleichrichtung des Strom-IstwertesIII = phasenrichtige Aufbereitung des Drehzahl-Istwertes

Drehstrom-Vorschub-Antrieb Blockschaltbild

AWZM.9413.12.2008


DSMTBedienrechner

L1L2L3

300 V / 100 A / 15 kHz

Int.Gen

I/0

RAM4K

3xA/D-C

2xD/A-C

Übersichtsbild der Mikrorechnerregelung eines Drehstromservomotors

Rall

AWZM.9513.12.2008


Stator-Achse

Rotor-Achse

i mR( )ti s

( )t i sq

i sd

i s

( )t

i mR( )t

Ständerstrom

Magnetisierungsstrom

Drehwinkel des Läufers

ω1

ω

ε

δ

ε

ξ ρ

Rall

Feldkoordinaten der Drehstrommaschine

AWZM.9613.12.2008


AWZM.9713.12.2008


AWZM.9813.12.2008


Gleichstrommotor - TUHH · zwischen Drehfeld und Rotor vor, so existiert eine Flussänderung in der...

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