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Beschleunigungsabhängige Maximalstrombegrenzung

 

Die dynamische Maximalstrombegrenzung macht insbesondere bei rotativen Servomotoren Sinn. Hier muss sowohl die zu bewegende Last als auch das Trägheitsmoment des Motors beschleunigt werden.

Je nach Massenanpassung verbleibt ein Teil der Beschleunigungsenergie im Rotor der Antriebsmaschine und steht nicht mehr an der Abtriebswelle zur Verfügung.

 

Jeder Antriebsstrang wird durch einen Flaschenhals limitiert. Die schwächste Stelle kann beispielsweise sein:

  • Maximale Vorschubkraft einer Spindel
  • Zahnriemensprung bei Überlast
  • Kupplung zwischen Getriebe und Mechanik
  • Maximales Beschleinigungsmoment des Getriebes
  • Kupplung zwischen Motor und Getriebe
  • ....

Moderne Servo-Verstärker sind in der Lage, kurzzeitig 3-fachen Nennstrom zu liefern. Servo-Motoren können 4 bis 5-fach überlastet werden. Die Getriebehersteller erlauben eine Überlast der Getriebe meist nur bis zum "maximalen Beschleunigungsmoment", was erfahrungsgemäß bei 1,5 bis 2-fachem Nennmoment liegt.

Für hoch-dymamische Anwendungen muss nun zwangsläufig eine Überdimensionierung des Getriebes erfolgen und die Auswahl orientiert sich am maximalen Beschleunigungsmoment und nicht an dessen Nenndaten.

Damit dieses maximale Beschleunigungsmoment auch in der Applikation nicht überschritten wird, muss die Maximalstromgrenze des Servo-Verstärkers eingeschaltet und parametriert werden.

 

Für die beschleunigungsabhängige Maximalstromgrenze gilt:

  • Im Stillstand

        Betrag Maximalstrom = max. Beschleunigungsmoment Getriebe / Übersetzung / KT-Motor

          Wirkungsgrad des Getriebes wird nicht berücksichtigt

          Darf nicht den Maximalstrom des Motors überschreiten

  • Bei Beschleunigung

          80% Getriebe-Trägheit wird zur schnell-laufenden Seite zum Trägheitsmoment des Motors addiert

          Betrag Maximalstrom = max. Beschleunigungsmoment Getriebe / Wirkungsgrad Getriebe / Übersetzung / KT-Motor

          zuzüglich schnell-laufendes Trägheitsmoment * schnell-laufende aktuelle Winkelbeschleunigung / KT-Motor

          TIP: statt Wirkungsgrad des Getriebes, kann auch das Reibmoment (falls bekannt) berücksichtigt werden

 

Anmerkung für hängende Lasten:

Häufig werden bei vertikalen Applikationen mit hängenden Lasten die positive und die negative Maximalstromgrenze um den Offset der hängenden Last im Stillstand verschoben. Diese Asymmetrie ist NICHT sinnvoll. Weitere Hinweise zum Thema "Hängende Lasten" finden Sie im Kapitel "Antriebsauslegung".

 

07. Mai 2018

Roland Fetzner