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Cómo elegir un Motor de Servo

Jul 17, 2017

Dimensionar correctamente los motores en una aplicación de control de movimiento es más difícil que un motor de inducción AC de tamaño porque no sólo par de aceleración, desaceleración y marcha se tendrán en cuenta, sino también la capacidad del servo motor para controlar firmemente el de carga velocidad, posición o par. Esto significa que las medidas de esfuerzo de torsión máximo se deben calcular, generalmente durante la aceleración o desaceleración, junto con el par de funcionamiento normal. Además, la inercia del sistema (resistencia de la carga al cambiar de velocidad) debe calcularse para asegurar que el sistema de impulsión del motor será capaz de controlar la carga.

Par continuo de un motor es su capacidad para producir el esfuerzo de torsión clasificado y velocidad sin el recalentamiento. Esfuerzo de torsión intermitente indica cuánto esfuerzo de torsión un motor puede producir en un corto período de tiempo basado en los límites actuales del coche y del motor. El esfuerzo de torsión intermitente (o pico) de un motor puede ser mucho más alto que su esfuerzo de torsión clasificado y sistemas generalmente están diseñados para funcionar dentro de ese intervalo de par máximo cuando la aceleración o desaceleración de la carga.

Aquí le damos un vistazo a los parámetros clave a tener en cuenta al dimensionar un servo motor.

Carga
Dimensionamiento correctamente un motor cinemático comienza con conocer la carga. Esto también se habla de en términos de inercia. En términos generales, la figura importante es la relación de inercia, que es la relación entre la inercia de la carga al motor inercia o inercia Ratio = JL JL Dónde está el momento de inercia de la carga JM y JM es el momento de inercia del motor.

Momento de la inercia del motor se puede encontrar desde las hojas de datos del fabricante. Sin embargo, el momento de inercia de la carga es un poco más complejo. Básicamente, cada componente que se mueve por el motor contribuye a la inercia de la carga total. Esto incluye no sólo la carga sí mismo pero cualquier otros componentes mecánicos del sistema de transmisión tales como acoplamientos, tornillos, rieles y así sucesivamente.

Velocidad
Otro factor importante es la velocidad o la velocidad. Se trata de saber cuánto y qué tan rápido debe viajar la carga. Conocer la relación de inercia puede ayudar con esto, así como conocer el perfil de movimiento del sistema. Averiguar lo que el perfil de movimiento y sabiendo la inercia del sistema ayuda a determinar la velocidad, la aceleración y el par.

Esfuerzo de torsión
Una vez que la carga y la velocidad son conocidos, calcular los valores de par de torsión previsto. Esto puede ser determinado de la curva par-velocidad del motor. Los cálculos deben realizarse para determinar la torsión continua requerida par máximo y velocidad máxima del motor. La cantidad de esfuerzo de torsión continuo debe caer dentro de la región de funcionamiento continuo de la curva de esfuerzo de torsión-velocidad del sistema. La cantidad de esfuerzo de torsión máximo debe caer también dentro de la región de funcionamiento intermitente del sistema servo de la curva de esfuerzo de torsión-velocidad del sistema.

Software de dimensionamiento
Los cálculos involucrados en dimensionar correctamente un motor cinemático son complejos, pero existen muchos programas de software diferentes disponibles para facilitar el proceso de selección.
Estos programas calculan el torque, velocidad y requisitos de inercia según especificaciones de uso del usuario y son útiles para seleccionar el motor de tamaño adecuado para la aplicación.

Software de dimensionamiento a pedir el hardware del sistema que será utilizado (coche, motor, engranajes, carga) y le preguntará para una definición del tipo de movimiento el sistema llevará a cabo (es decir, el perfil de movimiento). La distancia y el tiempo, o bien la distancia y la velocidad del movimiento requerido, se permite que el software determinar el esfuerzo de torsión continua y el esfuerzo de torsión máximo requerido por el motor.

Dimensionamiento de software también puede ayudar a calcular el desajuste de la inercia de la carga del motor. Una regla general es que el desajuste de la inercia a menos de 10:1 (inercia de la carga: inercia del motor). Mientras que muchos sistemas pueden manejar descalces de mucho más alto que 10:1, mejor sistema de control y respuesta resultará con un desajuste de inercia de 10:1 o menos.

Una palabra acerca de engranaje
El tamaño del motor servo afecta directamente a otros componentes del sistema de servo, redimensionamiento del motor es crítica. Si un servo motor es de gran tamaño, será necesario un amplificador más grande que el que necesita un motor más pequeño. Esto significa mucho mayores costos de hardware y también mayores requerimientos de energía.

Servo motores generalmente funcionar en las velocidades en el rango de 3.000 a 5.000 RPM, y en muchas aplicaciones el motor está emparejado con algún tipo de engranaje para aumentar el par de salida. Engranaje aumenta el par disponible por la relación de transmisión, por lo que un sistema de poleas de 3:1 aumentará el par motor disponible por un factor de 3 (dejar de lado las pérdidas de eficiencia). Engranaje también disminuirá la relación de desajuste de inercia por el cuadrado de la relación de transmisión, por lo que una caja de cambios de 10:1 reduce la inercia de la carga reflejada por un factor de 100.

En muchos casos, el engranaje permite motores más pequeños ser utilizado con éxito, más que compensar el costo del sistema de engranaje. En muchas aplicaciones, agregar una caja de cambios (o algún tipo de engranaje) puede permitir el uso de no sólo un motor más pequeño, pero también un coche más pequeño. Reducción del tamaño del motor y el coche a veces puede pagar por el aumento del costo de engranaje adicional, particularmente cuando se consideran los costos operacionales.