Grundlagen zum Servo-Antriebssystem
Aufbau und Funktionsweise
Ein Servoantriebssystem besteht aus einer Kompakteinspeisung und Kompaktwechselrichtern mit eingebauten oder integrierten Reglerkarten. An jedem Kompaktwechselrichter ist ein Servomotor angeschlossen.
Die Kompakteinspeisung stellt den Gleichspannungszwischenkreis für die Leistungsversorgung der Kompaktwechselrichter zu Verfügung.
Hauptaufgabe der Kompaktwechselrichter ist die Regelung des Stroms für den Servomotor. Der Servomotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie.
Durch das integrierte Gebersystem im Servomotor steht der Lageistwert des Servomotors für die Reglerkarte in Echtzeit zyklisch zu Verfügung. Aus dem zyklischen Lageistwert errechnet die Reglerkarte die aktuelle Drehzahl des Servomotors.
Die Reglerkarte regelt den Servomotor in Abhängigkeit von der Betriebsart in Lage-, Drehzahl- und Stromregelung.
Servoantriebssysteme werden immer dort eingesetzt wo es auf hohe Dynamik, Genauigkeit, volles Stillstandsmoment und kompakte Motoren mit hoher Leistungsdichte ankommt.
Netzeinspeisung
Die Kompakteinspeisungen werden über 2 getrennte Eingangsklemmen (Ladekreis und Netzanschluss) mit dem Versorgungsnetz verbunden. Kompakteinspeisungen ohne Feldbusschnittstelle besitzen keinen separaten Ladekreis und werden über die Eingangsklemme X01 (Netzanschluss) mit dem Versorgungsnetz verbunden. Über die interne Ladeeinrichtung werden die Zwischenkreiskondensatoren geladen. Sie stellen im dynamischen Betrieb Energie zu Verfügung und nehmen generatorische Bremsenergie auf.
Die Leistungsversorgung findet über Netzfilter, Hauptschütz und Netzdrossel statt. Der Netzfilter ist in einigen Kompakteinspeisungen integriert. Hauptschütz und Netzdrossel müssen immer extern installiert werden. (Ausnahmen: Siehe 'Anschaltkomponenten Übersicht'.)
Ein Netzfilter begrenzt elektrische Störungen im Bereich von 150 kHz bis 30 MHz, die elektronische Geräte in das öffentliche Versorgungsnetz übertragen. Außerdem verbessert es die elektromagnetische Verträglichkeit der elektronischen Geräte gegenüber Störungen aus dem Stromnetz.
Die Netzdrossel reduziert die Netzrückwirkung (Oberwellen) und verbessert den Leistungsfaktor der angeschlossen Kompakteinspeisung.
Die Logikversorgung wird über ein externes gepuffertes Netzteil eingespeist. Dadurch ist bei einem Netzausfall ein geregeltes Bremsen möglich.
Generatorische Energie und Rückspeisung
Ein Servomotor erzeugt beim Abbremsen generatorische Energie, die in den Gleichspannungszwischenkreis zurückgespeist wird. Diese generatorische Energie steht motorisch laufenden Servomotoren zu Verfügung, die am gleichen Zwischenkreis angeschlossen sind. Überschüssige generatorische Energie innerhalb des Zwischenkreises wird von der Kompakteinspeisung in das Versorgungsnetz zurückgespeist. Besitzt die Kompakteinspeisung nicht die Fähigkeit zur Netzrückspeisung oder fällt das Versorgungsnetz aus, so ist keine Rückspeisung möglich. Für diese Fälle muss ein externer Bremswiderstand an die Kompakteinspeisung angeschlossen werden, mit dem die überschüssige Energie in Wärme umgewandelt wird. Die AMK Kompakteinspeisungen besitzen einen internen Bremstransistor mit Ansteuerung und Klemmen für den Anschluss eines externen Bremswiderstandes mit Temperaturüberwachung. Der Bremswiderstand muss, abhängig von der auftretenden generatorischen Energie, anwendungsspezifisch ausgewählt werden.
