Phasing is een sleutelbegrip in servomotorbesturingen. Toch blijft het in de praktijk onopgemerkt, omdat fabrikanten het als gewoon een andere parameter in hun servomotordatabase opnemen. Tijdens de productie van servomotoren wordt de resolver mechanisch ingesteld, om een vaste hoek tussen rotor en motor stator te krijgen. Voor degenen die motoren van een andere fabrikant op de besturing moeten aansluiten en voor degenen die een lineaire motor willen configureren (waar deze mechanische instelling niet mogelijk is), leggen we de basisprincipes van phasing uit, samen met de methoden die worden gebruikt om het in praktische termen te berekenen. We zullen hier niet ingaan op complexe formules maar ons enkel concentreren op wat een field engineer nodig heeft om een servo motor snel en effectief te laten werken.
Wat is Phasing?
Conventionele roterende servomotoren worden in de fabriek ingesteld wanneer de encoder wordt geassembleerd. In resolver motoren is bijvoorbeeld een van de resolver kanalen altijd uitgelijnd met dezelfde motorfase, wat resulteert in een bekende waarde. Deze waarde wordt samen met de rest van de motorgegevens in de database ingevoerd, zodat de gebruiker alleen maar de motor hoeft te selecteren uit een lijst in de parametrering van de driver. Dit maakt het opstarten gemakkelijker wanneer de motor en driver door dezelfde fabrikant zijn gemaakt, hoewel in de praktijk de meeste fabrikanten van servo controllers functies bevatten voor het detecteren van de faseringshoek bij het aansluiten van motoren van derden, die, indien bekend, geen groot probleem vormen voor technici. Hoewel dit voor een groot aantal toepassingen werkt, komen we steeds vaker situaties tegen waarin een driver moet worden aangesloten op een servomotor van een andere fabrikant, vooral in lineaire motortoepassingen, waar de fabrieksinstelling niet mogelijk is.
Fase detectie met een Hall-effectsensor
Eén van de meest effectieve methoden voor het detecteren van de fasen van een motor is via een Hall-effectsensor. Een set van drie digitale sensoren, uit elkaar geplaatst op een afstand die gelijk is aan die tussen de drie fasen van de motor, geeft informatie over de positie van elke fase ten opzichte van de magneten. Als analoge sensoren worden gebruikt, zijn er slechts twee sensoren nodig, op een afstand die gelijk is aan de opening tussen de magneten. De intensiteit van het magnetisch veld dat door deze sensoren wordt aangegeven, geeft informatie over de positie van de magneten ten opzichte van de fasen van de motor.
Hoewel deze methode de installatie van extra hardware vereist (de Hall-effectsensor zelf), vereist deze alleen een eerste hoekdetectie door de bestuurder om de hoek te berekenen. Deze waarde wordt opgeslagen in het geheugen van het stuurprogramma, zodat u deze later niet opnieuw hoeft te berekenen. Bovendien zal in het geval van een repetitieve toepassing dezelfde assemblage de hoekwaarde behouden, waardoor de detectieactie tijdens het opstarten van de toekomstige machines overbodig wordt. Bovendien vergemakkelijkt het de reparatie en vervanging van componenten, omdat er geen extra actie van de technicus vereist is.
Fasedetectie volgens encoderpositie
De drivers bevatten functies om de schakelhoek te detecteren uit een kleine beweging van de motor. Door bijvoorbeeld de ene fase en vervolgens de andere achtereenvolgens te activeren en deze waarden te koppelen aan de relatieve positie die door de encoder wordt gelezen, kan de positie van de fasen en de bewegingsrichting worden bepaald.
Deze methoden vereisen geen extra hardware, maar in het geval van incrementele encoders moet deze reeks worden herhaald telkens wanneer het stuurprogramma wordt ingeschakeld. In veel toepassingen is een kleine beweging van enkele millimeters geen probleem, maar in andere toepassingen, vooral die met grote belastingen of gesynchroniseerde assen, kan het onmogelijk zijn om de actie correct uit te voeren. Dit is een ander voordeel van absolute encoders, omdat in dit geval de faseringsdetectieactie slechts één keer wordt uitgevoerd, waarna deze wordt gerelateerd aan de absolute positie van de lineaire as. Dit maakt het onnodig om de detectiebewerking telkens te herhalen wanneer de bestuurder wordt ingeschakeld. Niettemin, in geval van een storing, als de encoder wordt vervangen, zal de technicus de detectiebewerking opnieuw moeten uitvoeren of zal de motor niet optimaal werken.
Conclusies
Een verkeerde schakelhoek heeft verschillende effecten op de servomotor. De meest voor de hand liggende is wanneer de fout aanzienlijk is (meer dan 120 °), omdat dit voorkomt dat deze beweegt of ertoe leidt dat deze in de tegenovergestelde richting beweegt. Dit gebeurt meestal wanneer twee fasen van de motor worden omgekeerd in de verbinding met de bestuurder.
Als de fout kleiner is, zal de motor bewegen, maar we zullen een hoger stroomverbruik waarnemen. Dit zal resulteren in de oververhitting van de motor. Als de dynamische berekening van de toepassing niet of bij benadering is uitgevoerd, kunnen we de indruk hebben dat een krachtigere motor nodig is, terwijl het in feite een parametrerings probleem is.
Zoals we hebben gezien, is het belangrijk om bekend te zijn met fasering en de detectiemethoden ervan niet alleen technisch; Als het gaat om economie en opstarttijden, kan dit het verschil betekenen tussen succes en falen.
Bron: www.sigmacontrol.eu en www.sinadrives.com