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Hangout servo motor 2016 2810

Slides do HANGOUT : Como Selecionar um servo Motor?

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Hangout servo motor 2016 2810

  1. 1. Como selecionar um Servo Motor Apresentação Edilson Cravo Data 28/10/2016 HANGOUT
  2. 2. SWA DIAGRAMA DO SERVOACIONAMENTO Estágio de Controle Estágio de Potência Servomotor
  3. 3. RESPOSTA: PADRÃO X SERVOACIONAMENTO Referência de Velocidade Realimentação do Servomotor t Resposta do Servoacionamento Referência de Velocidade Realimentação Real t Atraso na Saída Overshoot Oscilação Erro de Regime Resposta Padrão
  4. 4. ESTRUTURA DE CONTROLE Modo Torque PWM Regulador Corrente referência Regulador Velocidade Estimador velocidade referência Modo Velocidade Regulador Posição referência Modo Posicionamento
  5. 5. DIMENSIONAMENTO DE SERVOMOTORES  Substituição direta de motorAC por servomotor  (N.m) = (P(kW) . 9550) / n(rpm)  (N.m) = (P(cv) . 7024) / n(rpm) P(kW) = 0,735 . P(cv) n (rpm) = 120.f(Hz) / pólos
  6. 6. DIMENSIONAMENTO DE SERVOMOTORES Sistemas com fuso de esferas 1- Momento de Inércia do Sistema (kg.m2): Jt = Jmotor + Jredutor + Jcarga + Jfuso / i2, mas (Jc / i2)  10.Jmotor 3- Torque do Servo motor (N.m):  m = ( e +  d) /  2- Torque Estático (e) e Dinâmico (d) (N.m): d = (nm . Jt) / (9,55 . ta)e =  (F.d) / (i) e  M = Torque Motor  = eficiência nm = Rotação Nominal ta = Tempo Aceleracao.
  7. 7. RELAÇÃO TORQUE / VELOCIDADE A - Dinâmico B - Estático C - Dinâmico D - Rotor Bloqueado DCBA n (rpm) no t(s) t(s)  (N.m) d + e e -d e o
  8. 8. Algumas fórmulas básicas de física Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao P = T x ω RPM = 60 x RPS RPS x 2π Ta = I x α POTÊNCIA VELOCIDADE ANGULAR TORQUE P = Potência (Watts) T = Torque (N.m) ω = Velocidade Angular (rad/seg) RPM = Rotação por minuto RPS = Rotação por segundo T = Torque (N.m) I = Inércia (Kg-m²) α = Aceleração Angular (rad/sec²)
  9. 9. Curva de Torque & Velocidade Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao A curva representa a capacidade de um motor. O tempo que um motor pode trabalhar na zona intermitente é definida pela sua carga e tempo de operação. Torque Nominal (100%) Torque Máximo (300%) Quando há uma inércia muito alta, o servo motor dá um pico e consegue atingir um torque 3 vezes maior que seu torque nominal durante 3 segundos. Independente da velocidade, o servo motor consegue manter o mesmo torque nominal durante todo o processo. A não ser em velocidade máxima, que ele perde uma pequena porcentagem de torque.
  10. 10. Perfil de movimento Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Ela denota como a energia de eletricidade é convertida para energia cinética. A curva é um perfil trapezoidal muito típico para o movimento. • O ciclo de trabalho de um servo.
  11. 11. A Inércia do processo Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao A inércia do mecanismo é o primeiro fator a ser verificado no processo. O pior cenário para a inércia é: • Alta velocidade; • Alta aceleração; • Carga máxima; Com cargaSem carga A inércia do rotor de um motor deve ser incluído no sistema de inércia porque está ligado ao sistema para mover em conjunto. A inércia pode ser calculada pela internet/softwares ou Manualmente, consultando livros de engenharia. Inércia do rotor Inércia do eixo do motor
  12. 12. Torque Máximo (1) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Do perfil de movimento a curva de torque. - O torque máximo é aplicado para verificar a capacidade intermitente de um servo-motor; - A curva de binário pode ser derivada a partir do seu perfil de movimento de acompanhamento com inércia condução; - O Tf significa atrito cinético.
  13. 13. Torque RMS Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao O torque RMS é usado para ajustar torque nominal. - O torque RMS é média ponderada de tempo que pode ser pensado como um torque médio a longo prazo; - O calor de um servo motor irá acumular e nível de sobrecarga se o torque RMS for superior ao seu torque nominal.
  14. 14. Energia Regenerativa (1) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Como trabalha: - Nos períodos de aceleração e velocidade constante, o campo do estator conduz o campo do rotor que é o fenômeno de um motor; - Durante o período de desaceleração, o campo rotor lidera o campo do estator que é um efeito gerador e despeja a energia de volta para o seu sistema.
  15. 15. Energia Regenerativa (2) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Como o Servo lida com isso? - Quando a energia volta para a unidade servo, ele será mantido dentro dos capacitores até atingir o seu nível de tensão projetado, que é designado por Tensão BUS no sistema Delta; - A energia será dissipada em build-in ou resistor externo chamado resistor regenerativo quando o Tensão BUS está projetado no nível de tensão 370V.
  16. 16. Resistor Regenerativo Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Como selecionar um resistor regenerativo: ERE = JS x (ΔN)² / 182 WR = 2 x (ERE – EC) / Tdecel Rmax = (370)² / WR ERE = Energia Regenerativa (Joules) JS = Inércia (Kg-m²) ΔN = Variação de velocidade (r/min, rpm) WR = Energia dissipada no resistor (Watts) EC = Energia armazenada no capacitor (Joules) Rmax = Resistência máxima admissível (Ohm)
  17. 17. Exemplo de seleção de um Servo (1) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao I MÁQUINA = 0,00612 Kgm-m² (do design da motor) VELOCIDADE ANGULAR = 2000/60 x 2π = 209,44 rad/sec T temp_max = 0,00612 x ((209,44 – 0) / (0,1 – 0)) = 12,82 N.m Pega ECMA-E11315 = Tmax = 21,48 > 12,82 N.m Tmax = Isystem x α = (Imachine + Imotor) x α = 15,16 N.m • O troque máximo do sistema:
  18. 18. Exemplo de seleção de um Servo (2) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Tmax = 15,16 N.m Tnominal = 7,16 N.m A proporção de torque = 15,16 / 7,16 = 2,12 = 212% 212% • Verificar a operação intermitente da especificação:
  19. 19. Exemplo de seleção de um Servo (3) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao Trms = 4,57 N.m < Trated = 7,16 N.m • Verificar a operação contínua da especificação:
  20. 20. Exemplo de seleção de um Servo (4) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao - O atrito cinético deve ser conhecido antecipadamente para a máquina em movimento com alta fricção cinética; - Para a máquina com menor atrito cinético, ele pode ser ignorado, deixando alguma margem durante a seleção de um sistema; - Se o atrito cinético é impossível de ser conhecido até que a máquina esteja bem montada, atualizar a margem. • A margem de atrito cinético:
  21. 21. Exemplo de seleção de um Servo (6) Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao A variação: - O tamanho da dimensão e estrutura : Flange 60 , 80 , 110 ,130 e 160mm - O nível de proteção IP ( Padrao IP65 ) - O redutor pode ajudar a diminuir o torque , inercia e irá acelerar o motor; - A resolução do Encoder. 17 BITS = 160.000 PPR
  22. 22. Servomotor EXEMPLO : SISTEMA COM REDUTOR POLIAS E FUSO DE ESFERAS Em uma máquina ferramenta o carro é deslocado por um fuso de esferas + polias + caixa de engrenagens com velocidade máxima de 9m/min e com rampa de aceleração de 0,35s. Encontre o servoacionamento adequado para acionar o sistema, lembrando que a alimentação da rede é em 220V. Redutor Fuso de Esferas + Carga
  23. 23. EXEMPLO : Redutor Redutor Planetario Dados: Relação de Redução: 5:1; Inércia : 0,0012kg.m² Rendimento da Caixa de Engrenagens: 90%.
  24. 24. EXEMPLO : FUSO DE ESFERAS E CARGA Fuso de Esferas / Carga Dados: Passo do Fuso: 10mm; Diâmetro do Fuso: 25mm; Comprimento do Fuso: 1500mm; Peso da Mesa: 500kg; Peso da Carga: 150Kg; Força de Oposição: 15.0 N; Deslocamento: na horizontal ( = 0); Material do Fuso + Porca: Aço; Densidade do Material: 7850 kg/m3; Rendimento: 90%; Coeficiente de Atrito: 0,01.
  25. 25. EXEMPLO : SISTEMA COM REDUTOR E FUSO DE ESFERAS Cálculos: 1- Momento de Inércia do Sistema (kg.m2):  Jc = ((Jcarga + Jfuso + ) / (iredutor 2) ) Jcarga = (mcarga + mmesa) .(p / (2.))2 Jcarga = 177,5 x 10-6 kg.m² Jfuso = ( / 32).df 4.lf.material Jfuso = 451 x 10-6 kg.m² Onde Jtotal : (Jgearbox + (Jc / i2))  10.Jmotor
  26. 26. Msizing Software Kalatec | www.kalatec.com.br | /kalatecautomocao O software: - O software ajuda a dimensionar o motor de acordo com sua aplicação; - Selecione um mecanismo, defina os parâmetros de peças para zero quando não utilizados; - Siga as instruções e clique em OBTER RESULTADO.
  27. 27. Solicite Agora sua Cotação FALE COM A GENTE /kalatecautomacao kalatec@kalatec.com.br www.kalatec.com.br CONTATO

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  • MILTONflaviodemacedo

    Oct. 28, 2016
  • nyanlinhtet6

    Jan. 18, 2021

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