Hjälp mig förstå servon

[ph]

Försöker bli klok på det här med servon och servodrivare till mitt fräsprojekt. Har dykt upp en hel del frågor som jag inte lyckats googla mig till. En servo för dummies har inte dykt upp i sökresultaten

- AC versus DC servon. Vad är för respektive nackdelarna med de båda?

- Kikar man på AC-servon så är väl alla dito 3-fas asynkronmotorer kombinerat med någon form av encoder för att registrera rotation/position. Om man vill para ihop en servomotor med en drivare, vilka parametrar är det som måste matcha?

- Finns det någon standard på encodrarna så att man i princip kan ta vilken motor som helst till vilken drivare som helst förutsatt att spänningar och effekter tillåter det?

- Är det någon form av standard på de där cirkulära kontaktdonen som finns på motorer från de flesta tillverkarna?

- Servodrivaren är väl tänkt att i sin tur styras av någon form av kontroller. Kommunikationen däremellan verkar kunna gå på en herrans massa protokoll (EtherCAT, RS485, etc). Om man använder en dator med LinuxCNC och ett Mesakort verkar kommunikationen vara en enkodersignal samt 0-10V utgång. Är detta någon standard alla servodrivare stödjer?

- Finns det några drivare som lämpar sig extra bra i sådana här hobbysammanhang?

Det var nog mina första frågor, kommer säkert på mer.

[H.O]

> - AC versus DC servon. Vad är för respektive nackdelarna med de båda?
* Drivelektroniken för en DC-motor är enklare att konstruera och realisera jämfört med AC-motor.
* DC-motorer har kolbrostar för kommutering, dessa slits och genererar lite oljud samt elektriska störningar - vanligtivs inga problem men ändå.
* Eftersom AC-motorn kommuteras elektroniskt krävs hall-givare i motorn eller enkoder med motsvarande utgångar = mer kablar att hålla reda på. (En del drivsteg KAN köra utan dessa signaler).
* Eftersom AC-motorn är "modernare" går det oftast att plocka ut mer effekt än ur en DC-motor av motstvarande storlek.
* Mycket lättare att mixa o matcha motor/drivsteg med DC är med AC (se nedan).

> - Kikar man på AC-servon så är väl alla dito 3-fas asynkronmotorer kombinerat med någon form av encoder för att registrera rotation/position. Om man vill para ihop en servomotor med en drivare, vilka parametrar är det som måste matcha?
Njae, det är inte en asynkronmotor, fältet i en typisk AC-servomotor genereras med permanentmagneter men det kan kvitta för den här diskusionen. Generellt måste såklart drivsteget kunna leverera den ström och spänning som motorn är specad till om man vill kunna plocka ut den effekt som motorn är specad till. Men om man tittar på de stora pojkarna, dvs FANUC, OMRON/Yaskawa, Lenze osv så har de nästan uteslutande "egna" kommunikationslösningar mellan enkoder och drivsteg och man måste i princip köpa rätt drivare till rätt motor. Det kan gå att "blanda" men då måste man veta vad man gör och sätta sig in exakt hur respektive system fungerar. Sen finns det "generella" drivsteg, t.ex VSD-E och Argon från Granite Devices. Dessa kan driva ett stort antal motorer under förutsättning att det sitter en helt vanlig inkrementalenkoder på, vilket det alltså inte gör på de stora pojkarnas motorer - då får man byta enkoder.

- Finns det någon standard på encodrarna så att man i princip kan ta vilken motor som helst till vilken drivare som helst förutsatt att spänningar och effekter tillåter det?
Ja och nej. Det finns flera standarder och av den anledning går det alltså inte att ta vilken drivare som helst till vilken motor som helst.

- Är det någon form av standard på de där cirkulära kontaktdonen som finns på motorer från de flesta tillverkarna?
Samma som ovan, finns flera standarder.

- Servodrivaren är väl tänkt att i sin tur styras av någon form av kontroller. Kommunikationen däremellan verkar kunna gå på en herrans massa protokoll (EtherCAT, RS485, etc). Om man använder en dator med LinuxCNC och ett Mesakort verkar kommunikationen vara en enkodersignal samt 0-10V utgång. Är detta någon standard alla servodrivare stödjer?
Ja, när det gäller CNC-applikationer för PC (LinuxCNC och Mach3) så är steg- och riktning samt analog (+/-10V) det som gäller. Det kan vara så att det finns någon EtherCAT implementering för LinuxCNC men det är inget jag har koll på.

- Finns det några drivare som lämpar sig extra bra i sådana här hobbysammanhang?
Det beror på vad du har för motor..... Det bästa är not att köpa motor och drive som ett paket. Utöver det skulle jag ta en ordentlig titt på Argon från Grantie Devices.

[ph]

Tack för den introduktionen!

Glömde det där med permanentmagneterna i AC-servona. Det är ju lite en av de egenskaper jag önskar nyttja, d.v.s. att servot vanligtvis är fysiskt mindre än motsvarande asynkronmotor.

Det här med att byta encoder på en motor, är det någon "man brukar göra"? Förstår vad operationen går ut på så frågan är kanske mer om det brukar vara lätt att göra i en godtycklig servomotor.

Finns det något bra ställe att shoppa begagnade servon + drivsteg? Tyska Ebay är ju fullt av prylar men det är oftast motor och steg var för sig vilket uppenbarligen kräver en hel del inläsning och matchning.

[Walle]

Ang. kontakterna så verkar M12 vara väldigt vanligt för mindre servomotorer. Jag har inte jobbat med speciellt många servomotorer, men de flesta av de jag har jobbat med har haft M12-kontakter.

[ph]

Går det att köra AC-servon på en vanlig frekvensomriktare förutsatt att man ställer parametrarna i VFD:n rätt? Förstår att man helt tappar själva servofunktionen med slingreglering.

Nu frågar säkert någon sig varför? Jo, sitter på frekvensomriktare som klarar upp till 400Hz, rätt servomotor kan även den nyttja den högre frekvensen och man kan helt enkelt få ut ett större varvtalsområde än med en vanlig asynkronmotor tänkt för en arbetsfrekvens runt 50Hz. Dessutom hade det varit trevligt med en fysiskt mindre motor. Tanken är ju i så fall att i förlängningen skaffa en servodrivare av lämplig sort.

[funkstar]

Just den sista frågan sitter även jag med. Har en fin liten AC-servomotor som jag vill köra min frässpindel med, och tänkte att det är ju bara att slänga på den på min frekvensomriktare och ställa in lite parametrar. Men det var inte alls så lätt. Fattar inte riktigt varför. I min lilla VFD (omron) ställer man in spänning i förhållande till frekvens och så interpolerar den en rak linje däremellan. Verkar vara jäkligt känsligt för hur man lägger detta och kan inte få upp den i mer än sin knappt maxvarvtal (specad max 3000rpm, jag får upp den i ca 2600rpm). Sen verkar det hända märkliga saker i den, den liksom "stallar" i en kaskad av "obra" ljud.. ngn som kan förklara utan att det kapar tråden allt för mycket?

P.-

[säter]

Jag kanske har missförstått det hela, men man måste väl "slå av" och "på" respektive lindning exakt i förhållande till rotorns syd/nord-pol?
Det är inget man fixar med en vanlig frekvensomformare.

En AC-servomotor är nog mera besläktad med en permanentmagnetiserad DC-motor än med en asynkronmotor.
Kommuteringen sker på elektronisk väg, istället för mekanisk.

[funkstar]

jag trodde att det var exat det som en VFD gör, skickar ut ett "roterande fält" fast du kan ställa frekvensen (och spänningen) istället för att det är konstant 50Hz som du får från väggen..
min AC-servomotor trodde jag dessutom var jättelik en "vanlig" AC-motor, fast med bättre magneter och med en encoder (som jag plockat bort). Den har i alla fall lika många "ingångar" som är märkta samma som min "vanliga" AC-motor, alltså U,V och W.

men troligen har jag fel för det funkar i alla fall uselt.

sorry för trådkap ph, men kanske kan det komma ut ngt som kan hjälpa dig i dina funderingar.

P.-

[säter]

"AC-servomotor trodde jag dessutom var jättelik en "vanlig" AC-motor, fast med bättre magneter"

En vanlig asynkronmotor har väl inga magneter?
Magnetismen i rotorn induceras från lindningarna i statorn.

[ph]

Jag kanske har missförstått det hela, men man måste väl "slå av" och "på" respektive lindning exakt i förhållande till rotorns syd/nord-pol?
Det är inget man fixar med en vanlig frekvensomformare.

Håller med om att det borde vara så ja. Så där ja, om jag slutar fråga och bara sätter mig och grubblar kanske alla svaren kommer

[danei]

Börja med att titta på skillnaden mellan en synkronmotor och en asynkronmotor. Det är helt olika förutsättningar för att styra dem. Kör man försiktigt så kan man nog göra som du gör, men du tappar alla fördelar och lite till med en synkronmotor. Du behöver en styrning som är avsedd för synkronmotor.

[Walle]

Såhär tror jag att det är:

Grejen är väl att en asynkronmotor inte har några permanentmagneter, fältet induceras iom att den släpar efter en liten aning. Det är därför de också kallas induktionsmotorer (iaf på engelska). Det finns helt enkelt inget att synkronisera mot, så att säga. En en AC-servomotor har permanentmagneter, så varje "steg" (eller van man nu ska kalla det) i drivningen måste synkroniseras mot rotorns fysiska position. Som danei säger lär den ju snurra om man driver den med en VFD, men man kan inte göra för stora hastighetsförändringar för snabbt, eller ändra lasten för snabbt.

[arvidb]

Jag har också testat att köra en AC-servomotor med VFD. Det gick precis som för funkstar, d.v.s. motorn hoppade/skakade fram och gav ifrån sig ett mycket obra hackande/skrikande ljud.

Jag tror att detta beror på att permanentmagnetiserade AC-motorer har magnetiskt "stick" (vet ej vad det heter egentligen). Om man vrider motoraxeln med motorn ej ansluten så går den ojämnt. En VDF har inget sätt att ta hänsyn till detta, och AC-servot blir som en stegmotor med typ 4 ojämna steg per varv.

Dessutom skickade VFDn in en för stor ström i motorn, trots att jag ställt in spänning/frekvens och även momentbegränsning rätt (tror jag). Kanske beroende på nåt slags boost-funktion på låga varv?

[DAP]

Går det att köra AC-servon på en vanlig frekvensomriktare förutsatt att man ställer parametrarna i VFD:n rätt? Förstår att man helt tappar själva servofunktionen med slingreglering.

Nu frågar säkert någon sig varför? Jo, sitter på frekvensomriktare som klarar upp till 400Hz, rätt servomotor kan även den nyttja den högre frekvensen och man kan helt enkelt få ut ett större varvtalsområde än med en vanlig asynkronmotor tänkt för en arbetsfrekvens runt 50Hz. Dessutom hade det varit trevligt med en fysiskt mindre motor. Tanken är ju i så fall att i förlängningen skaffa en servodrivare av lämplig sort.

Hej
Skall försöka flika in lite information här.
Man kan köra en AC servomotor på en frekvensomriktare, dock måste omriktaren klarar av att hantera PM motor (permanent magnitiserade motorer)
Detta är ej vanligt och klarar den inte detta då får man dom problemen som ni andra beskriver här.
Sen kan man också då köra sin PM motor på lite olika sätt, dom vanligaste är "Open loop vector control" eller "closed loop vector control" när man kör PM motorer.
Skall man köra closed loop måste man ha ett encoder kort på motorn och speciellt när man kör pm motor så måste även driven kunna göra en pol sökning vid autotuning för att veta hur magneterna sitter i i motorn.
Detta är funktioner som drivstegen alltid har när man köra dessa typer av motorer.
Vanligast är i hiss applikationer men det blir mer och mer vanligt på mindre motorer med i förpackningsmaskiner pågrund av storleken på en PM motor jämför med en vanlig asynkronmotor.

Mitt råd om man skall köpa AC servo är att ALLTID köpa samma märke och modell av samma leverantör.
Först då får du verkligen nytta av alla funktioner och man vet att dom passar mot varandra.
Jag kan bara prata för Yaskwa & omron och där har man alltid seriell encoder och vid uppstart så läser drivsteget av motordatan och parmeterar upp hela drivsteget så att det är optimerat till den motorn.

Skall man köra DC motor som H.O skrev så kan man blanda fabrikat med mera.

lycka till

[DAP]

Jag har också testat att köra en AC-servomotor med VFD. Det gick precis som för funkstar, d.v.s. motorn hoppade/skakade fram och gav ifrån sig ett mycket obra hackande/skrikande ljud.

Jag tror att detta beror på att permanentmagnetiserade AC-motorer har magnetiskt "stick" (vet ej vad det heter egentligen). Om man vrider motoraxeln med motorn ej ansluten så går den ojämnt. En VDF har inget sätt att ta hänsyn till detta, och AC-servot blir som en stegmotor med typ 4 ojämna steg per varv.

Dessutom skickade VFDn in en för stor ström i motorn, trots att jag ställt in spänning/frekvens och även momentbegränsning rätt (tror jag). Kanske beroende på nåt slags boost-funktion på låga varv?

Kör man en VFD i open loop vector och även fast drivsteget är optimerat för PM motorer så är det mycket parametrar att ställa in och kan vara lite klurigt ibland.
Men har drivsteget in PM motor stöd då får man dessa konstiga fenomenen.