01 curso dimensionamiento

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MC PM Curso de dimensionamiento para sistema de control de movimiento Siemens Austral-Andina / Argentina / Sector Industria Sujeto a cambios sin previo aviso / Copyright © Siemens AG 2009. Todos los derechos res

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MC PMCurso de dimensionamiento para sistema de control de movimiento

Siemens Austral-Andina / Argentina / Sector Industria

Sujeto a cambios sin previo aviso / Copyright © Siemens AG 2009. Todos los derechos reservados

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Página 2

Temas del curso

Dimensionamiento de Servomotores

- Tipos de servomotores y motores paso a paso

- Límites de Operación

- Cálculo de torques y velocidades

- Transmisiones Mecánicas

- Ejemplos

Dimensionamiento de Drives

- Conversores y Inversores

- Rectificadores y Resistencias de Frenado

Software de Dimensionamiento- Sizer

- Dimensionamiento unidades de control SINAMICS S120

- Dimensionamiento de controladores SIMOTION

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Página 3

Dimensionamiento

El objetivo ideal es obtener el accionamiento económicamente mas favorable que cumpla las especificaciones.

Dado que el peor escenario es el subdimensionamiento la

falta de conocimiento y/o información sobre el proceso y los accionamientos tienden al sobredimensionamiento.

Un dimensionamiento más preciso implicará mayor tiempo y por lo tanto mayor costo de ingeniería. Es la experiencia la que nos dirá cuando hemos profundizado suficiente.

Puntos a tener en cuenta para el dimensionamiento:

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Página 4

Partes a Dimensionar

Línea

Conversor

MotorCarga

Elementos de entrada

Elementos de salida

Rectificador

MotorCarga

Elementos de salida

Inversor

Línea

Elementos de entrada

Elementos de salida

Inversor

MotorCarga

El servo NO lleva filtros de

salida

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Página 5

DimensionamientoPasos a seguir

Analizar el movimiento de la

carga

Dimensionar el motor

max, IIRMSDimensionar el

inversor

Analizar reductorMediaRMSM ,

JM tt ,, )()(

Analizar el movimiento de la

carga

Dimensionar el motor

max, IIRMSDimensionar el

inversor

Analizar reductorMediaRMSM ,

+)(tP )(tP

JM tt ,, )()(

Dimensionar el rectificador

Dimensionar el regenerador y/o resistencia de

frenado

motóricomotóricomedia PP max, regeneraregenera

media PP max,

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Dimensionamiento de motoresTipo de Motores

Motor sincrónico de imán permanente

Motor asincrónico jaula de ardilla

Motor de corriente continua

Motor paso a paso

Motor con núcleo de hierro

Motor canal U

Motor Tubular

Motor Slotless

RO

TA

TIV

OS

LIN

EA

LES

- Fácil de controlar- Gran mantenimiento

- Económicos- Lazo abierto

- Amplio rango de velocidad- Menor dinámica

- Máxima Dinámica- Costo

- Grandes Fuerza- Fuerza atractiva y cogg.

- Poca fuerza atractiva- Costo y poca fuerza

- Poca fuerza atractiva- Poco recorrido

- Punto medio

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Dimensionamiento de motoresTipo de Motores

Motores asincrónicos

Motores Estandar

Servomotores (motor de husillo)

Motores sincrónicos

Servomotores

Servomotores Torque

-Operación directa

-Uso para propósitos Generales

- Aplicaciones de mediana o baja dinámica

-Operación con drives

- Aplicaciones de mediana o alta dinámica

- Amplio rango de velocidad

-Operación con servo drives

- Aplicaciones de alta dinámica

- Posicionamiento

-Operación con servo drives

- Gran torque a baja velocidad

- Aplicación directa en la carga

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Dimensionamiento de motoresTipo de Motores

Motor asincrónicoMotor sincrónico

Servo Control

Vector Control

(más cálculos)

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Dimensionamiento de motoresLímites de Operación

Límite de velocidad mecánico

Límite de velocidad debido al control (límite de voltaje) Debilitamiento de campo en motores asincrónicos Característica de voltaje limitado en motores sincrónicos

Límite térmico Es afectado por: Temperatura ambiente, altura, clase de

aislación,…

Límite de torque dinámico Corriente máxima

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Página 10

Dimensionamiento de motoresMotores sincrónicos (curvas)

Depende del incremento de temperatura del motor respecto de la temperatura ambiente

Depende de la tensión máxima que entrega el drive

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Página 11

Dimensionamiento de motoresMotores sincrónicos (puntos de trabajo)

Toda la trayectoria debe estar debajo de la curva de límite dinámico

El punto “O” debe estar debajo de la curva de límite térmico

o

Constante térmica >15min

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Dimensionamiento de motoresMotores asincrónicos (curvas)

Depende del incremento de temperatura del motor respecto de la temperatura ambiente

Depende de la tensión máxima que entrega el drive

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Dimensionamiento de motoresMotores asincrónicos (puntos de trabajo)

Toda la trayectoria debe estar debajo de la curva de límite dinámico

El punto “O” debe estar debajo de la curva de límite térmico

o

O

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Dimensionamiento de motoresDeterminación de torques y velocidades

Movimiento a velocidad constante:

Posición Velocidad Aceleración Pulso (jerk)

M =M

motor externosPesos

Rozamientos

Etc.

(velocidad)

Movimientos con aceleración: Newton

M =M +J

motor externos

Momento de inercia

Aceleración angular

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (1)

Movimientos punto a punto:M =M +J

motor externos

Posición Velocidad Aceleración Pulso

Trapezoidal: Baja velocidad

S, t, v , a

max max

Rectangular:

Posición Velocidad Aceleración Pulso

S

Posición Velocidad Aceleración Pulso

Triangular: Baja aceleración

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (2)

Movimientos punto a punto:

Posición Velocidad

Trapezoidal redondeada: Pulso finito

X, t, v , a , jmax max max

Aceleración Pulso

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1: Mesa giratoria (1)

La mesa debe moverse un ángulo de 90° en 0,1 segundos cada 0,2 segundos.

Momento de inercia de la mesa:2005,0 kgmJmesa

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1:Mesa giratoria (2)

2

1,090

snpicoo

Consideramos un perfil de velocidad triangular:

rpmsonpico 3001800

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (segundos)

Ace

lera

ció

n (

gra

do

s/s^

2)

motormesa

externosmotor

JJJ

JMM

2

2

3,628

3600005,0

sr

so

s

n

pico

picopico

NmM picomotor 14,3

npico

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4Tiempo (segundos)

Vel

oci

dad

(g

rad

os/

s)

90°

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1: Mesa giratoria (3)

0

900

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4Tiempo (segundos)

Ve

loc

ida

d (

gra

do

s/s

)

Cálculo de la velocidad media:

Período 0,2s

rpmso

sPerìodo

Arean

o

media 2,754502,0

90

Siempre positiva

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1: Mesa giratoria (4)

0

5

10

15

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e a

l c

ua

dra

do

(N

m^

2)

22 93,4 NmPeríodo

AreaM media

Cálculo del torque eficaz (RMS) aproximadamente:

RMS es la raíz cuadrada de la media del cuadrado

Elevar al cuadrado

Calcular la media

Hacer la raíz cuadrada

NmMM mediaRMS 2,22

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e (N

m)

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1: Mesa giratoria (5)

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 1: Mesa giratoria (6)

Una vez elegido el motor recalculo el torque:

NmM RMS 3,2 rpmnmedia 2,75NmM 33,3max

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Dimensionamiento de motoresTransmisiones mecánicas (1)

Torque, Velocidad angular

Torque, Velocidad angular

i

Fuerza, Velocidad lineal

Torque, Velocidad angular

k

m

rad

pasok

2

Rk

1

Reflejo hacia la entrada:

2i

JJ

i

MM

iinni

refref

refrefref

2k

mJn

k

FM

kakvkx

refref

refrefref

Reducción

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ia

i

II C

MC

MM

2 iaa CM

iia

i

II C

CC

MM

2ivv CM

MMM vP

CCCCCMCCM vIvaiIvaP 2

Motor Carga

i

Motor Carga

1) CCCCCMCCM vIvaIvaP 1)

Potencia para mover el motor

Potencia para mover la carga

Dimensionamiento de motoresTransmisiones mecánicas

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Motor Carga

i

Motor Carga

1) CCCCCMCCM vIvaIvaP 1)

2)

CCCCCMCCM vIvaiIvaP 2

Juego

Motorv

2iI

Ia

CM

M

vk p

M

pM I

kva

2i

IC

2) Sin juegoCM

pM II

kva

Dimensionamiento de motoresTransmisiones mecánicas

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Motor Carga

i

Motor Carga

1) CCCCCMCCM vIvaIvaP 1)

2)

CCCCCMCCM vIvaiIvaP 2

Juego

M

pM I

kva

2i

IC2) Sin juego

CM

pM II

kva

3) Mantenimiento y fallas 3) Menos componentes

4) Rendimiento 4) Menos pérdidas

Dimensionamiento de motoresTransmisiones mecánicas

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Un motor torque es básicamente un motor sincrónico con una gran cantidad de polos.

El control es idéntico a un servomotor sincrónico estandar

Desde 30 RPM y hasta 7000 Nm como tamaños estandar

Dimensionamiento de motoresMotores Torque

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Dimensionamiento de motoresMontaje de motores Torque

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c

mg E

E

Modo regeneración

Dimensionamiento de motoresTransmisiones mecánicas (2)

m

cm E

E

i/kEnergía motor

Energía carga

Energía perdida

Rendimiento:

¿Cómo atacar el problema?

1) Calcular los torques y velocidades de la carga, sin considerar el rendimiento, con las ecuaciones anteriores

2) Si el torque tiene el mismo sentido de la velocidad

Si el torque tiene opuesto sentido de la velocidad

3)

m

calac

MM

arg

gcalac MM arg

acmotormotortotal MJM arg

Modo motórico

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La mesa debe moverse un ángulo de 90° en 0,1 segundos cada 0,2 segundos.

Momento de inercia de la mesa:

Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (1)

2005,0 kgmJmesa

oo i 90090

222

2

5,000005,0005,0

kgcmkgmi

kgmJ ref

mesa

10i

Valores reflejados:

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 2:Mesa giratoria con reductor (2)

2

1,0900

snpicoo

Consideramos un perfil de velocidad triangular:

rpmsonpico 300018000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (segundos)

Ace

lera

ció

n (

gra

do

s/s^

2)

redmotorref

mesa

refexternosmotor

JJJJ

JMM

2

2

6283

36000005,0

sr

so

s

n

pico

picopico

NmM picomotor 314,0

npico

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4Tiempo (segundos)

Vel

oci

dad

(g

rad

os/

s)

900°

Es 10 veces menor

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (4)

0

9000

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4Tiempo (segundos)

Ve

loc

ida

d (

gra

do

s/s

)

Cálculo de la velocidad media:

Período 0,2s

rpmso

sPerìodo

Arean

o

media 75245002,0

900

10 veces mayor

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (3)

Technical Data: 1FK7042-5AF71-1AU5-ZB13 +G21 +H11

Output(S3 operation 60% according to EN60034-1)

P2 0,79 kW

Output torque(S3 operation 60% according to EN60034-1)

M2 25,6 Nm

Output speed n2 296 rpm

Nominal ratio inom 10

Exact ratio(converter input)

iexakt 507/50

Torsional backlash j2 12 arcmin

Max. permiss. acceleration torque M2max 92 Nm

Max. permiss. cantilever force on the gear shaft end (referred to the center of output shaft)

Frzul 2037 N

Max. permiss. input speed(S3 operation 60% according to EN60034-1)

n1max 4000 rpm

Moment of inertia(corresponding to motor shaft)

J 3,22 kgcm2

Weight(without oil)

m 14,4 kg

Quantity of oil(related to mounting position)

0,4 l

Max. permiss. gear case temperature 90 °C

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (5)

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (s)

Torq

ue (N

m)

0

10

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e a

l cu

ad

rad

o (

Nm

^2

)

Cálculo del torque eficaz (RMS):

Se calcula la media y luego la raíz cuadrada

NmM RMS 7,1

Rendimiento 90%

Se eleva al cuadrado

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e (N

m)

NmM picomotor 33,2

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Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (6)

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Página 36

Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (7)

Technical Data: 1FK7032-5AK71-1AU5-ZB13 +G21 +H11

Output(S3 operation 60% according to EN60034-1)

P2 0,3 kW

Output torque(S3 operation 60% according to EN60034-1)

M2 9,59 Nm

Output speed n2 296 rpm

Nominal ratio inom 10

Exact ratio(converter input)

iexakt 507/50

Torsional backlash j2 12 arcmin

Max. permiss. acceleration torque M2max 48 Nm

Max. permiss. cantilever force on the gear shaft end (referred to the center of output shaft)

Frzul 2037 N

Max. permiss. input speed(S3 operation 60% according to EN60034-1)

n1max 4000 rpm

Moment of inertia(corresponding to motor shaft)

J 0,816 kgcm2

Weight(without oil)

m 12,3 kg

Quantity of oil(related to mounting position)

0,4 l

Max. permiss. gear case temperature 90 °C

Page 37: 01 curso dimensionamiento

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Página 37

Dimensionamiento de motoresEjemplo 2: Mesa giratoria con reductor (8)

rpmmedia 752 NmM RMS 6,0

27032 816,0 kgcmJ

25,0 kgcmJ refmesa

27042 22,3 kgcmJ

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Página 38

Dimensionamiento de motoresComparación con y sin reductor

Sin reductor Con reductor

Velocidad del motor

Momento de Inercia

reflejado al motor

Aceleración del motor

Torque del motor

reductorac

motor Ji

JJJ

2

arg

externos

acacmotor

M

JJM

argarg

acmotor JJJ arg

i

M

ii

JJJM

externos

acac

reductormotor

arg2

arg

acarg iac arg

JMM externos

acnn arg inn ac arg

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Página 39

Dimensionamiento de motoresComparación con y sin reductor

i

Mi

i

JJJM externos

acac

reductormotor

arg2

arg

i

MJiJJM externosacac

acreductormotor

argarg

arg

RMSacreductormotor

RMSexternosacac

RMSpar JJ

MJi

_arg

argarg

_min_

acreductormotorJ arg externosacac MJ argarg i

Falta considerar la eficiencia del reductor

La reducción que minimiza el par es

cuando los dos términos tienen el mismo peso

reductormotor

acpar JJ

Ji

arg

min_

0externosM

reductormotorref

ac JJJ arg

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Página 40

Dimensionamiento de motoresServomotores reductores y reductores (1FK7)

Tipo Forma Código Observaciones

Servo

mo

tores red

ucto

res

Coaxiales Dxx- Alto rendimiento- Elevado par- Coaxial

Ejes paralelos

Cxx- Elevado par y fuerzas radiales- Espacio reducido- Alto rendimiento

Par Cónico Bxx

-Salida 90 grados-Espacios reducidos-Elevado par y fuerzas radiales-Alto rendimiento

Sin fin Corona

Exx

- Salida 90 grados- Grandes reducciones- Espacio reducido- Nada/poco reversible

Red

ucto

res

Planetarios

LP- Bajo juego- Coaxial- Alto rendimiento

SP- Muy bajo juego- Coaxial- Alto rendimiento

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Página 41

Dimensionamiento de drivesConversores/Inversores (1)

Línea

Conversor

MotorCarga

Elementos de entrada

Elementos de salida

Rectificador

MotorCarga

Elementos de salida

Inversor

Línea

Elementos de entrada

Elementos de salida

Inversor

MotorCarga

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Página 42

Dimensionamiento de motoresCálculo de corrientes (1)

Motores sincrónicos:

Constante de par

Par a rotor parado

Corriente a rotor parado

Par máximo

Corriente máxima

185,0 1 b

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Página 43

Dimensionamiento de motoresCálculo de corrientes (2)

Motores asincrónicos:

Zona de debilitamiento de campo

Para hay que incrementar la corriente que resulta de esta formula hasta llegar a un 10% de aumento cuando

nmotmot MM

nmotmot MM 2

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Dimensionamiento de drivesConversores/Inversores (2)

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

Con el motor seleccionado se obtiene el gráfico de corriente:

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

modulo

Comparo con las curvas de los conversores/inversores:

Período

Sinamics S120: Masterdrive MC:

maxmax invmot II nominvRMSmot II

Tiempo de ciclo

(300s)

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Dimensionamiento de drivesConversores/Inversores (3)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

En general el período no coincide con el de la curva:

Se expande la curva de corriente

0 20 40 60 80 100

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

Período=100sEl período de la corriente es menor al de la curva

El período de la corriente es mayor al de la curva

Se ventanea la curva en el “peor” lugar

0 100 200 300 400 500 600

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

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Dimensionamiento de drivesConversores/Inversores (3)

Depreciación (derating) :

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Dimensionamiento de drivesEjemplo: Mesa giratoria (1)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

Cálculo de la corriente:

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e (N

m)

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Dimensionamiento de drivesEjemplo: Mesa giratoria (1)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Co

rrie

nte

(A

)

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Dimensionamiento de drivesRectificadores y resistencias de frenado (1)

Línea

Conversor

MotorCarga

Elementos de entrada

Elementos de salida

Rectificador

MotorCarga

Elementos de salida

Inversor

Línea

Elementos de entrada

Elementos de salida

Inversor

MotorCarga

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Dimensionamiento de drivesRectificadores y resistencias de frenado (2)

Análogo al los inversores pero con la potencia o corriente:

inversormotor

motormotóricoorrectificad

PP

inversormotormotor

regeneraresisrect PP ./.

MPmotor Considerar las unidades!!1 Motor:

Rectificador Inversor

Línea

Unidad de frenadoResistencia

Carga

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W)

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Dimensionamiento de drivesRectificadores y resistencias de frenado (3)

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

Potencia modo motórico Potencia regenerada

RectificadorRectificador

(Regenerador)

Resistencia

maxmax rectmotórico

rect PP

nomrecmotórico

mediarec PP

max/max/ resrectregenera

resrect PP nomresrecregenera

mediaresrec PP //

En el caso de tener que dimensionar por corriente:

continua

rectrect V

PI

max/

max II consreg nomconsreg

RMS II /

300s

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Dimensionamiento de drivesRectificadores y resistencias de frenado (3)

Decalaje (derating) Rectificadores:

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Dimensionamiento de drivesRectificadores y resistencias de frenado (2)

motororrectificad PP

Rectificador

Inversor

Línea

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W)

Inversor

Se debe considerar el peor caso para el consumo y la regeneración por separado

RMSRMSrect

rect

PP

PP maxmax

2

1

c

c

F

F

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Dimensionamiento de drivesEjemplo: Mesa giratoria (1)

0

31,4

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Tiempo (segundos)

Vel

oci

dad

(r/

s)

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

To

rqu

e (N

m)

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W)

Cálculo de la potencia:

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

MPmotor

inversormotormotorregenera

resisrect PP ./.inversormotor

motorconsumeorrectificad

PP

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Dimensionamiento de drivesEjemplo: Mesa giratoria (2)

-300

-200

-100

0

100

200

300

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

-300

-200

-100

0

100

200

300

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

Distintos casos para 2 sistemas iguales:

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Tiempo (s)

Po

ten

cia

(W

)

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DimensionamientoPasos a seguir

Analizar el movimiento de la

carga

Dimensionar el motor

max, IIRMS

Dimensionar el inversor

Analizar reductor

MediaRMSM ,

JM tt ,, )()(

Analizar el movimiento de la

carga

Dimensionar el motor

max, IIRMS

Dimensionar el inversor

Analizar reductor

MediaRMSM ,

+)(tP )(tP

JM tt ,, )()(

Dimensionar el rectificador

Dimensionar el regenerador y/o resistencia de

frenado

motóricomotóricomedia PP max, regeneraregenera

media PP max,

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Página 57

Encoders

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Captadores de posiciónIntroducción

Funciones:

- Obtener la posición y la velocidad de los ejes de la maquina para visualizar y/o realimentar.

Captadors,v

MotorTransmisiones

mecánicasEje

juego y elasticidad

Controlador

Ubicación: Obtengo la posición real del eje pero la realimentación incluye las trasmisiones

El control del eje del motor es bueno pero no conozco la posición del eje real

Captadors´,v´

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G

Currentcontroller

Powerunit

M

Actual-current-valuedetection

- Iact

Iset

Speedcontroller

- nact

nset

Positioncontroller

- xact

xset

G

Actual speed value

Actual position value

Captadores de posiciónIntroducción

Currentcontroller

Powerunit

Speedcontroller

Positioncontroller

M

Motor

EncoderActual-current-value

detection

- Iact

Iset

Encoderevaluation

Speed

- nact

nset

Position

- xact

xset

E

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Captadores de posiciónTipos de captadores

Bloques funcionales:

Tipos de captadores:

Dispositivo mecánico eléctrico

Procesamiento electrónicoSeñal

eléctricaPos. vel.

Sistema

Absolutos

Incrementales (relativos)

Una vuelta

Multivuelta

Resolvers

Encoders sin/cos

Encoders absolutos

Encoders HTL/ TTL (generador de pulsos)

Encoders incrementales sin/cos

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Captadores de posiciónFuncionamiento y señales de salida

Resolver:

Atan2 ( , )dt

dPos VelA/D

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Captadores de posiciónFuncionamiento y señales de salida

Encoder TTL/HTL:

Contador Up/Dw

Pos

Vel

Frecuencimetro

Detector signo velocidad

Problemas para funcionar en un amplio rango de velocidades

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Captadores de posiciónFuncionamiento y señales de salida

Encoder incremental sin/cos:

Atan2 ( , )dt

dPos

A/D

Vel

Idem TTL

Vel’

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Signal sequence of the optical sin/cos encoder

A+

A-

B+

B-

R+

R-

C+

C-

D+

D-

Incremental signals

for speed control

Absolute signals

(per revolution)

for electroniccommutation

Referencemark

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Captadores de posiciónFuncionamiento y señales de salida

Encoder incremental sin/cos:

Atan2 ( , )dt

dPos

A/D

Vel

Idem TTL

Vel’

Atan2 ( , )A/D Pos. absoluta

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Captadores de posiciónFuncionamiento y señales de salida

Encoder absoluto:

VelocidadIdem. Incr.

sin/cos

Escala absoluta

Posicióndt

dVelocidad

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Absolute encoder

Singleturn absolute encoder

Hall-effect element

Rotary encoder

16:1 16:1

Resolution:256 rev-olutions

Resolution:4,096 rev-olutions

Multiturn absolute encoder

Motorspeed

16:1

Resolution:16 rev-olutions

&

Gearbox

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Simple absolute encoder

Principle: 2-pole resolver

16:1 16:1

Resolution:256 rev-olutions

Resolution:4,096 rev-olutions

Simple absolute encoder

Motorspeed

16:1

Resolution:16 rev-olutions

Hall-effect element

Rotary encoder

&

Resolver Gearbox

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Encoder systems for actual speed value and/or actual position value

Rotary encoder systems

Absolute encodersIncremental encoders

ResolverOptical

sin/cos encoderSquare-wave

encoder

2-pole

Multi-pole

HTL

TTL

= Suitable as motor encoder forsynchronous servo motors (1FT, 1FK, 1FE...)

• Absolute encoder based on opt. sin/cos encoder + gearbox

• Simple absolute encoder based on 32-pole resolver + gearbox

Singleturn Multiturn Singleturn Multiturn

Without incremental signals

With incremental signals

• EnDat• SSI• PROFIBUS

• EnDat• SSI• PROFIBUS

• EnDat• SSI

• EnDat• SSI

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Motor encoders - The Siemens product range

Good value

Highresolution

Incr

emen

tal

Ab

solu

te v

alu

e

Optical sin/cos encoder

Absoluteencoder

Simple absoluteencoder

Resolver• 2-pole• Multi-pole

Wherever the motion of the motor leaves behindtracks in the material (e.g. machine tools, printing machines, etc.)

Wherever extremely fast start/stop motions are concerned (e.g. packaging machines, etc.)

Wherever motions

from A to B are concerned

(e.g. loader axes, high-bay racking,

handling, etc.)

Rule of

thumb

Rule of

thumb

Typical application:

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (4)

¿Por que limitar el pulso?

Como veremos en el siguiente ejemplo en general los movimientos con pulso limitado reducen las vibraciones en el sistema

Mk

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (5)

Mk

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (6)

k=1000

Posición masa Zoom

Con Jerk LimitadoSin Jerk Limitado

Posición masa Zoom

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (7)

k=1500

Posición masa Zoom

Con Jerk LimitadoSin Jerk Limitado

Posición masa Zoom

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (8)

k=200

Posición masa Zoom

Con Jerk LimitadoSin Jerk Limitado

Posición masa Zoom

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Dimensionamiento de motoresMovimientos (9)

Con Jerk LimitadoSin Jerk Limitado