Stromregelung für Haltebremsen
Die Windungszahl ist die einzige elektrische Größe der Haltebremse die konstant ist.
Moderne Servoregler schalten die Haltebremse nicht mehr über ein Bremsenrelais. Heute erlauben die Ansteuerung über FET diverse Zusatzfunktionen wie:
- Kurzschluss-Überwachung
- Leitungsbruch-Überwachung
- Unterspannung
- separate 24VDC Einspeisung für die Bremse zur Trennung "saubere" Verbraucher und "verschmutzende" Verbraucher oder externer Erdschluss-Erkennung
- separate 24VDC Einspeisung zur Umsetzung des "sicheren" Bremseneinfalls SBC *) ohne komplizierte Verdrahtung. (24V -> Sicherheitsrelais -> Regler -> Bremse)
- doppelt ausgeführte Anschlussklemmen für separate 24VDC Einspeisung an der Anschlussleiste der Bremse zum Weiterschleifen an benachbarte Regler
- Reduzierung der Verlustleisung von Haltebremsen durch Absenkung des Haltestroms
- Differenz- bzw. Fehlerstromüberwachung und Erdschluss-Erkennung bei Stromregelung
- uvm.
Die Reduzierung der Verlustleistung von Haltebremsen durch Absenkung des Haltestroms ist besonders interessant weil:
- die Verluste der Bremse bei 1/2 Strom auf 1/4 zurückgehen
- die Verluste der Bremse im Verhältnis zur den Motorverlusten von ca. 10-20% auf ca. 2-6% zurückgehen
- die Motortemperatur sinkt bei gleichen Verlusten der Wicklung und des Eisens
- der Wärmeeintrag in schlecht belüftbare Umgebungsbedingungen reduziert wird (Roboter)
Erfahrungswerte haben gezeigt, dass nachdem eine Federdruck-Bremse gelüftet hat, der Haltestrom halbiert werden kann. Trotz Vibration und Schläge fällt die Bremse nicht ein. Für eine Absenkung auf 35-40% ist Rücksprache mit dem Bremsenhersteller zu empfehlen und die minimale Feldstärke in Amperewindungen [Aw] zu erfragen.
Die Stromregelung ist einer Spannungsabsenkung vorzuziehen.
Spannungsabsenkung birgt Gefahren:
- Der Warmwiderstand der Bremse ist bis zu Faktor 1,4 höher als der Kaltwiderstand bei 25°C
- mit langen Leitungslängen geht ein Spannungsabfall einher
- Toleranzen des Widerstands der Bremse in der Fertigung
- Toleranzen in der 24VDC Versorgung übertragen sich auf die Bremsenspannung (Dies ist bei fast allen Geräten mit Spannungsabsenkung am Markt üblich)
- Die Spannung ist einstellbar und man überlässt dem Anwender die Verantwortung
Der Anwender ist unsicher in Anbetracht der genannten Gefahren und entscheidet sich immer für eine zu hohe Spannung. Damit lässt sich der "Nutzen" nicht voll nutzen.
Im Servoregler sind bereits die Lüft- und Bremseneinfall-Zeit als Motor-Parameter hinterlegt. Hier ist der erforderliche Haltestrom für die Haltebremse zu ergänzen. (Nicht die Haltespannung! Bei Verwendung digitaler Feedback-Systeme mit "elektronischem Typenschild" ist immer der Haltestrom als Parameter vorzuziehen). Bei Spannungsabsenkung kann der eingestellte Wert nur als Parameter der Regler-Einstellung betrachtet werden, eine positive Korrektur der Motor-Typenschild-Angaben ist somit nicht möglich.
Hinweis KLIMA-KAMMER:
Permanentmagnet-Bremsen neigen ab -20°C und tiefer zum Überkompensieren. Da der Widerstand der Bremse bei Kälte mit der Temperatur sinkt, steigt der Strom bei 24V Versorgung derart an, dass das Magnetfeld der Permanentmagnete überkompensiert wird und wieder einfällt bzw. gar nicht lüftet. Eine Regelung des Bremsenstroms ist über den gesamten Temperaturbereich von -40°C bis >90°C zuverlässig. Bei negativen Temperaturen ist der erforderliche Lüftstrom vorzugeben. Bei hohen Temperaturen kann die Stromabsenkung genutzt werden.
*) SBC = Safe Brake Control
21.08.2017 Roland Fetzner