Как синхронизировать два двигателя на один вал

Методы синхронизации скорости вращения двух частотно-регулируемых приводов

В некоторых приложениях может возникнуть необходимость синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей, механически не связанных между собой. Зачастую для решения данной задачи можно обойтись без использования ПЛК и специализированных блоков синхронизации — исключительно возможностями современных преобразователей частоты. Ниже предлагается несколько простых способов реализации задачи синхронизации скоростей вращения валов нескольких электродвигателей.

Синхронизация без использования датчиков обратной связи по скорости

Данный метод наиболее прост в реализации, не требует дополнительных устройств (интерфейсных плат, датчиков обратной связи и др.). При использовании преобразователей частоты с хорошим бессенсорным векторным управлением может быть обеспечена точность синхронизации скоростей в пределах ± 1% в диапазоне регулирования 1:100 с динамическим откликом примерно 5Гц. Данный метод синхронизации скорости вращения может применяться, например, в частотно-каскадных схемах управления группой насосов.

Синхронизация по аналоговым входам-выходам:

Возможно настроить смещение скоростей, отмасштабировав аналоговый вход ПЧ2 или аналоговый выход ПЧ1. Данный метод синхронизации скоростей вращения можно реализовать практически на любых моделях частотных преобразователей с хорошим аналоговым выходом: разрядность ЦАП должна быть не менее 10.

В простейшем варианте можно просто давать параллельное задание одновременно на оба ЧРП:

Синхронизация по последовательному интерфейсу:

При этом методе синхронизации точность задания скорости ведомого ПЧ2 не зависит от разрядности АЦП и ЦАП аналоговых входов-выходов частотных преобразователей.

Не все частотные преобразователи, в том числе имеющие коммуникационные порты, могут работать в режиме синхронизации по последовательному интерфейсу. В режиме «Master/Slave” могут работать, например, частотные преобразователи Optidrive P2, Optidrive HVAC, Optidrive Plus 3GV и Optidrive VTC по RS-485, а также Delta VFD-С2000 по CANOpen.

Синхронизация по импульсным сигналам с датчиками обратной связи по скорости

Данный метод позволяет обеспечить на порядок более высокую точность синхронизации скоростей (± 0,1%) в диапазоне регулирования 1:1000 с динамическим откликом до 40Гц. В данном режиме могут работать, например, преобразователи частоты Delta VFD-С2000 с платами расширения PG и инкрементальными энкодерами с разрешением от 1000 имп/об.

Данный метод синхронизации скорости вращения нескольких частотно-регулируемых приводов востребован в полиграфическом оборудовании, прокатных станах, в упаковочных и фасовочных линиях, в оборудовании по производству пленки и т.д.

Ведущий и ведомый преобразователи работают с обратной связью по скорости:

Если ведущий привод нерегулируемый или с простым не векторным преобразователем частоты или без возможности работать с обратной связью:

Синхронизация сервоприводов

Сервоприводы позволяют реализовать синхронизацию не только скоростей, но и углового положения валов относительно друг друга с чрезвычайно высокой точностью, например, до 0,001° в сервоприводе Delta ASDA-A2.

Например, в портальном кране обе оси привода портала должны обеспечить перемещение с постоянной скоростью, иначе возможны механические повреждения приводов. Встроенные в сервопривод ASDA-A2 арифметические функции синхронизации портальных приводов дают возможность осуществить синхронность движения по импульсным сигналам от контроллера системы, управляющего одной координатой. Двухосевое управление будет осуществляться самостоятельно, осуществляя синхронизацию. При недопустимом рассогласовании движения по положению появится сигнал аварии и система остановится.

(1) Сигналы управления между сервоприводом оси 1 и управляющим контроллером системы

(2) Сигналы управления между сервоприводом оси 2 и управляющим контроллером системы

(3) Импульсные команды позиционирования от контроллера системы к сервоприводам 1 и 2 оси

(4) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 1 оси сервоприводу 2 оси

(5) Импульсная команда рассогласования по положению, посылаемая сервоприводом 2 оси сервоприводу 1 оси

Системы типа «электрический вал» на базе сервоприводов позволяют упростить механическую конструкцию системы, избавив её от системы передаточных шестерней, цепей, ремней и т. д., в различных типах роботизированного оборудования, сварочных, сборочных и обрабатывающих автоматических линиях.

Читайте также:  Схема двигателя в сечении

При подготовке публикации использованы информационные материалы ООО «Интехникс».

Источник

Как синхронизировать два двигателя на один вал

Два однотипных или разных электродвигателя способны работать на один вал. Такой многомашинный электропривод поможет решить некоторые инженерные задачи и применяется для:

— повышения надежности электропривода (ЭП) (даже если один двигатель выйдет из строя, второй будет поддерживать рабочее состояние механизма до выявления и устранения неполадки);
— улучшения энергетических показателей при работе с малыми нагрузками;
— уменьшения махового момента и потерь в пусковых сопротивлениях (реостатах);
— удобного расположения рабочих механизмов (при невозможном использовании крупногабаритного эл. двигателя, использование многомашинного электропривода позволит расположить два меньших двигателя при работе на 1 вал).

Работа двух двигателей на один вал может быть использована как с двумя двигателями в одинаковых режимах работы, так и в разных. Кроме этого, также применяются разнородные электродвигатели (асинхронный, двигатель постоянного тока).

Идентичность механических характеристик является необходимым условием для нормальной работы двух двигателей в одинаковых режимах.

1. Работа двух двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением:

Как видно из приведенного графика, всегда существует некоторое расхождение характеристик. Это явление вызвано отличием величин сопротивлений якорной цепи. В таком случае, для выравнивания характеристики, в цепь якоря второго двигателя нужно ввести дополнительное сопротивление (подобранное) для увеличения угла наклона прямой. Так же, несовпадение мех. характеристик может быть вызвано различной величиной магнитного потока, что происходит из-за неидентичности электрических машин (при сборке). Необходимо включить некоторое сопротивление, магнитный поток ослабнет и возрастет угловая скорость.

2. Работа на один вал ДПТ ПВ (последовательное возбуждение):

Благодаря большой крутизне характеристик, разница величины нагрузки двигателей не велика. Именно поэтому двигатель постоянного тока с ПВ наиболее приспособлен для работы на одном валу.

3. Совместная работа асинхронных двигателей (АД):

В этом случае расхождение механических характеристик АД обусловлено лишь различными сопротивлениями обмоток ротора (асинхронный двигатель с фазным ротором). Для реализации такого ЭП производят подбор двух одинаковых электрических машин.

4. Совместная работа двигателей, работающих в различных режимах:

Конструкция применяется с целью получения специальных искусственных характеристик.В случае, когда двигатели очень сильно отличаются друг от друга, возможен переход одного из них в генераторный режим:

Работа 2 ДПТ на один вал (генератор-двигатель «Г-Д») представляется простой схемой подключения электрических машин:

При реализации приведенной схемы можно произвести хорошее торможение в обоих направлениях движения, вращения. Полученная искусственная характеристика имеет вид:

Если же ДПТ включить в двигательный режим (2), а АД в генераторный (1), то механическая характеристика будет несколько специфичной:

Источник

Как синхронизировать двигатель, используя два асинхронных?

На оборудовании которое мне приходилось обслуживать подобное решение выглядело так:
Два асинхронных двигателя были оснощены энкодерами установленными на валу двигателей. Один из частотников являлся ведущим, второй ведомым. Сигнал энкодера ведущего двигателя подавался как на ЧРП ведущего двигателя так и на ЧРП ведомого (частотники имели 2 входа для подключения энкодера и 1 выход и это был Lenze), получается ведомый привод получал как сигналы энкодера ведущего привода , так и ведомого и синхронизировался по этим сигналам. Скорость задавалась ведущим приводом.

В вашем случае, при использовании Дельты, можно взять доп платы энкодеров, а синхронизироваться аналоговым сигналом 0-10в от выхода ведущего привода на вход ведомого. Только необходимо проверить позволит ли встроенный ПЛК это сделать. да и хватит разрядности ЦАП/АЦП чтобы произвести точную синхронизацию.

3 · Хороший ответ

Что лучше — конденсаторы или частотный преобразователь? Нужно запустить тестомес. Асинхронный двигатель, 1,1квт. 380. Сеть на 220.

В случае с пусковым конденсатором, Вам удастся достичь около 50% КПД. Дело в том, что двигатель на 220В имеет немного разную намотку пусковой и рабочей обмотки, ввиду чего КПД у него повыше. Выгода здесь в цене, пусковой конденсатор будет стоит около 400 р.

Читайте также:  Как сделать крепление на лодку для двигателя

В случае с ПЧ мощность также не будет максимальной. Важно, чтобы двигатель был 220/380, если двигатель 380/660 — включить через ПЧ на 220 не получится. ПЧ поинтереснее, ввиду регулировки вращения, а также наличия встроенных защит, но даже самый дешёвый с али будет стоить приличных денег.

И в том, и в другом случае, важно понимать, что двигатель, запущенный на пониженном напряжении будет работать «вполсилы» и греться из-за паразитных параметров. Если вал Вашего тестомеса длинный, а тесто способно дать достаточное сопротивление размешиванию по своей структуре — двигатель может банально сгореть.

Источник

Тема: Синхронизация 2-х эл.двигателей

Опции темы
Оценка этой темы
Отображение

Синхронизация 2-х эл.двигателей

Добрый день!
Нужна консультация по следующему вопросу. Задача состоит в синхронном управлении двумя двигателями типа АИР 180 Вт и 250 Вт (2800 об/мин). Выбор пока остановил на частотниках VFD-E 002 и 004 соответственно — есть векторное управление (т.к. момент нагрузки может меняться) и возможность подключения энкодеров (см. ниже), а также радует питание от однофазной сети 220 В).

Режим работы двигателей циклический:
— 0,5 секунд разгон,
— 20. 40 секунд (устанавливается пользователем) основной цикл на частоте 50 Гц (желательно с точность не хуже 0,1 Гц, а лучше — еще точнее),
— затем пауза в интервале 15. 30 секунд.

После этого весь цикл повторяется в течение рабочей смены (с управлением от внешнего контроллера).
А теперь сам вопрос — можно ли достичь (естественно, с применением энкодеров на каждом двигателе) угловых отклонений валов в пределах, не превышающих 5 градусов в каждом рабочем цикле? Меня интересуют как мгновенные значения отклонений по углу, так и общее отклонение за весь рабочий цикл. Выполнима ли такая задача на асинхронных двигателях (привлекает низкая цена) или без синхронного привода не обойтись?
И правильно ли произведен выбор преобразователей частоты?
Спасибо!

?1.Вы подключаете энкодер к валу двигателя или к валу исполнительного мех-ма , скажем редуктора.
А вообще при подборе подобных конфигураций надо учитывать разрешающую частоту по входу контроллера , кол-во импульсов на оборот энкодера, да и тип энкодера , а также скорость вращения контролируемого мех-ма.В частотниках VFD-E есть встроенный ПЛК И есть возможность установки дополнительной платы энкодера.Так что можете попробовать .Я реализовывал подобный режим на асинхронном двигателе с использованием такого частотника ,но без задачи угловой синхронизаци .

На оборудовании которое мне приходилось обслуживать подобное решение выглядело так:
Два асинхронных двигателя были оснощены энкодерами установленными на валу двигателей. Один из частотников являлся ведущим, второй ведомым. Сигнал энкодера ведущего двигателя подавался как на ЧРП ведущего двигателя так и на ЧРП ведомого (частотники имели 2 входа для подключения энкодера и 1 выход и это был Lenze), получается ведомый привод получал как сигналы энкодера ведущего привода , так и ведомого и синхронизировался по этим сигналам. Скорость задавалась ведущим приводом.

В вашем случае, при использовании Дельты, можно взять доп платы энкодеров, а синхронизироваться аналоговым сигналом 0-10в от выхода ведущего привода на вход ведомого. Только необходимо проверить позволит ли встроенный ПЛК это сделать. да и хватит разрядности ЦАП/АЦП чтобы произвести точную синхронизацию.

Источник

ru_radio_electr

Рождённый с паяльником

Для тех, кто ищет

Синхронизация 2х валов.

2 вала.
2 двигателя.

Перемещают 1 каретку. Предположим, что это или козловый кран или 3Д принтер или широкое автомобильное стекло, которое приводится в движение 2мя приводами.
Допускаем возможность заклинивания одного из валов случайным образом (случайное препятствие = аварийная остановка, движение назад).

UPD
Нужно управлять ролетными дверями, но не горизонтальными а вертикальными. Почему вертикальными? Х.з.! МОДА, йопт!. Теперь весь
смысл в чем: «але! хочу вертикальные ролетные двери! Размер AxB метров.»

И вот тут смысл задания — Если размер «маленький» берем направляющую A. Если размер «большой». Берем направляющую «B». Отрезаем в размер, бросаем (ЗУБЧАТЫЙ?) ремень, цепляем ролеты на него, ставим двигатель (два), соединяем разъемы — вуаля! Т.е. нужно в зависимости от размеров конкретного заказа исключить необходимость изготовления каких-то уникальных механических деталей. Допускается выпустить провода в подвал, под потолок, но разместить 1 большой двигатель с механическим редуктором, валом, соединяющим привод чаще всего нет возможности.

Читайте также:  Дизельный двигатель тойота рав 4 расход топлива

Как лучше их синхронизировать? Что бы исключить перекос? Коллекторный двигатель и датчик оборотов? Или Шаговый двигатель и датчик тока?
По ТЗ проектирования привод может быть 1 или больше. Если привод 1 то синхронизация не нужна. Если приводов больше 1 (2 или 3+) то нужна синхронизация. Привод от двигателя ременной.

Варианты в порядке убывания проблем при реализации.
1. Механическая связь со слабым звеном, и контроль его целостности для аварийного останова.
2. Шаговый двигатель и датчик положения.
3. Коллекторный двигатель и датчик положения.

Сигнал с датчика оборотов еще придется интегрировать, чтоб не прозевать медленное рассогласование, что привнесет проблем и погрешностей.

Ток потребляемый шаговым двигателем очень малоинформативная вещь, и вообще нагрузка на валу ШД плохо контролируется электрическим способом, хотя микросхемы драйверов ШД с контролем пропуска шага есть, насколько оно надежно — не проверял.

Вариант четыре:
Отсутствие синхронизации.
В зависимости от на нагрузки на валу число оборотов меняется само, есть такая характеристика электродвигателя как «скольжение» если система минимально жесткая — она сама будет синхронизировать двигатели. 🙂 У нас же в приводе не шаговики стоят, которые «тики» считают.
По крайней мере у кранбалок и козловых кранов оно так работало.
Да, и не забываем, что и перемещение по рельсам и ременная передача проскальзывают, так что обороты двигла величину перемещения исполнительного механизма показывают с некоторой погрешностью.

Edited at 2016-09-15 06:50 pm (UTC)

Да, пожалуй для данной задачи энкодер не обязателен, вполне и таходатчиками можно обойтись.
А вот выравнивание по току двигла чревато поблемами при неисправностях двигателя. Но тут задача крайне мутна, кроме ремней ничего не описано.

Edited at 2016-09-15 08:56 pm (UTC)

Если есть деньги и нужна приличная мощность, то два стандартных сервопривода, там в двигатели встроен энкодер, и система управления следит за рассогласованием.
Если денег нет, но есть желание, то собрать самим, см. «сервопривод чена».

Ну или можно развлечься с установкой «энкодера от мышки» на валы, и какой-нибудь ардуиной следить за синхронностью вращения.

Ответ зависит от того, насколько критично накопление расхождения. Т.е. если один двигатель делает сто оборотов в минуту, а второй за то же время делает сто один оборот, и так происходит много часов — это критично или нет?

Я бы смотрел в сторону счётчика оборотов — уже после ременной передачи, чтобы заметить и проскальзывание ремня.

Во-первых, подобного механического построения систем избегают. С большими механизмами, правда, я не сталкивался; а в малых — ни разу не встречал. Всегда прикладывают усилие в одной точке, а распределяют — с помощью механически жестких элементов.
Но если уж связь между точками приложения усилий не жесткая — её стараются сделать максимально механически «мягкой», полностью исключающей заклинивание при рассогласовании в положениях этих точек. При этом контроль за согласованием возлагается на САУ.
Если же ваша система «полужесткая», то она должна быть, как минимум, механически определимой и детерминированной, так как при расчете характеристик САУ основной вклад внесут механические факторы.

Хорошей моделью такой системы может служить беличье колесо, состоящее из двух дисков, скрепленных по ободам перекладинами. Если перекладины жесткие, достаточно вращать один диск. Если их заменить на пружины/резинки — требуется привод с двух сторон. Хорошо, вы поставите энкодер и их согласуете. А теперь внутрь колеса посадим белку, создающую непредсказуемую нагрузку. Вот и думайте, как изменить систему, чтобы и в таких условиях обеспечить идеальное согласование. И ещё введите в расчёты «цену» за рассогласование)

Edited at 2016-09-16 04:17 am (UTC)

Источник

Adblock
detector