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Safe Limited Speed   SLS

Keine Antriebsmaschine lässt sich so einfach in der Drehzahl überwachen wie die permanentmagneterregte Synchronmaschine PMSM.

Die Gründe hierfür sind:

  • 90% der Servomotoren sind mit einem Feedback-System ausgerüstet und werden nicht in sensorloser Regelung betrieben
  • die Amplitude der induzierten Gegen-Spannung EMK ist streng linear zur Drehzahl
  • die induzierte Spannung ist eine Wechselgröße deren Frequenz proportional zur Drehzahl ist
  • eine Abtastung der Magnete über zusätzliche analoge oder digitale Hallsensoren ist sehr preiswert

Auswertung der EMK:

Parallel zur gemessenen Drehzahl durch das Feedback-System, kann eine redundante Drehzahlüberwachung realisiert werden, im dem die Amplitude und die Frequenz der EMK ausgewertet wird.

Die Ergebnisse der Amplituden- und Frequenz-Auswertung legen sich gegenseitig die Toleranz fest.

3~ phasige Amplituden-Auswertung:

Da die induzierte Spannung nicht direkt messbar ist, wird die Klemmenspannung des Motors gemessen. Eine TRUE RMS Messung liefert den Effektivwert der Klemmenspannung, der zunächst die grobe Größenordnung der Drehzahl wiederspiegelt. Der gemachte Fehler ist der bekannte stromabhängige Spannungsabfall über dem ohmschen Widerstand und der Reaktanz. Dieser Fehler ist unter bestimmten Umständen klein und kann zur überschlägigen Bestimmung der Drehzahl vernachlässigt werden.

Bei Motoren mit kleiner Spannungskonstante KE < 20V / 1000RPM am 24/48 VDC Zwischenkreis ist der Spannungsabfall über dem ohmschen Widerstand meist zu groß und der Fehler kann nicht vernachlässigt werden.

3~ phasige Frequenz-Auswertung:

Die Dauer zwischen den Nulldurchgängen der Klemmenspannung wird zur Ermittlung der Frequenz herangezogen.

 

Ist die Drehzahl, die das Feedback-System zurückliefert, innerhalb des Fensters, das die Amplituden- und Frequenz-Auswertung der EMK ermitteln konnte, kann ein Fehler am Feedback-System ausgeschlossen werden.

 

Weitere Anregungen zum Thema finden Sie hier:

http://www.all-electronics.de/gegen-emk-und-motor-drehfeld-fuer-sensorlose-safety-ueberwachung-genutzt/

http://www.all-electronics.de/sicher-ganz-ohne-sensor/

 

Analoge oder digitale Hallsensoren:

Die Spulen einer Einzelzahn-Wicklung werden meist über eine kreisringförmige Leiterplatte (Platine / PCB-Board) zusammengeschaltet. Diese sitzt stirnseitig über dem "Wickelkopf" und kann zusätzlich analoge oder digitale Halls aufnehmen, die das Magnetfeld der rotierenden Magnete erfassen.

Die Signale der Halls können in einer Hybridleitung im Leistungskabel mitgeführt werden.

Die zusätzliche Auswertung der Hall-Information zur Feedback-Information kann als "redundant" und "zweikanalig" betrachtet werden, wobei physikalische Diversität vorliegt.

KOLLMORGEN KBM-SeriesKOLLMORGEN KBM-Series

Bildquelle: KOLLMORGEN KBM-Series

Sollen Linear-Motoren oder große Torque-Motoren nicht über einen redundanten Lesekopf am Lineal (Maßband) in sicherer Geschwindigkeit betrieben werden, können vorzugsweise analoge Halls Verwendung finden.

 

Sicherheitsfunktionen für Antriebe, die den Stillstand oder die Geschwindigkeit überwachen:

SS1 (Safe stop 1)

SS2 (Safe stop 2)

SOS (Safe operation stop)

SLS (Safely limited speed)

SSM (Safe speed monitor)

SSR (Safe speed range)

 

Oktober 2017 Roland Fetzner