Источник питания для станка чпу

Содержание

Задача о выборе источника питания привода станка с ЧПУ заключается в определении питающего напряжения, силы тока и вида источника питания(импульсный-линейный, регулируемый-нерегулируемый и т.п.).

Поскольку бесщеточные серводрайверы, как правило, обладают встроенным источником питания со входным напряжением 220 или 380 В, нижесказанное относится к выбору источника питания для привода на шаговых двигателях или щеточному сервоприводу.

СИЛА ТОКА

Наиболее просто выбрать уровень силы тока, который базируется на характеристиках привода. Например, драйверу шагового двигателя требуется сила тока не менее 2/3 от номинального значения тока фазы двигателя. Т.е., для двигателя с заявленным током фазы 4.2 А требуется источник питания с током не менее 2.8 А. При подключении нескольких шаговых приводов к одному источнику питания полученные таким образом для каждого значения необходимо сложить, чтобы получить ток, который необходимо получить с источника питания. При подключении нескольких драйверов к одному источнику питания всегда используйте схему подключения звезда с общой точкой на клемме источника питания. Не подключайте драйверы к клеммам другого драйвера.

НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ И МОЩНОСТЬ

Напряжение источника питания зависит от индуктивности нагрузки(от кол-ва витков на статоре шагового или серводвигателя). Для определения максимального питающего напряжения некоторыми производителями рекомендуется формула:

32 * √L = Umax, где L — индуктивность обмотки в мГн.

Считается, что полученное значение Umax нелья превышать, иначе можно повредить двигатель. Формула носит эмпирический характер, и показывает, что с ростом индуктивности обмоток двигателя требуется большее напряжение, чтобы получить требуемую динамику, а также ограничивает неопытных пользователей от использования слишком большого напряжения. В случае, когда запитываются несколько приводов с разными индуктивностями от одного источника питания, для расчета напряжения источника по этой формуле надо брать минимальную индуктивность из всех двигателей — так вы несколько снизите динамику остальных двигателей, но спасете их от перегрева.Если индуктивность обмоток двигателя неизвестна, для определения Umax можно воспользоваться напряжением U, указанным для обмоток производителем. Как правило, оно весьма мало, порядка 1-5 В. Для получения напряжения питания драйвера это число необходимо увеличить в 7-20 раз(чем больше двигатель, тем больше должен быть множитель). По еще одной эмпирической формуле Umax = 25*U, то есть превышение номинального напряжения более чем в 23-25 раз может привести к перегреву двигателя и выходу его из строя!

Мощность, потребляемую двигателем, можно оценить сверху, перемножив полученное в расчетах максимальное напряжение питания на 2/3 от номинального тока двигателя. Т.е. для двигателя ST57-56 мощность потребления составит порядка 32*sqrt(2.4 мГн) * 2/3 * 3 А = примерно 100 Ватт. Эта формула дает очень осторожную оценку. В реальности потребление много ниже, и составляет примерно такие цифры: двигатели серии 57 мм — 40-70 ватт, двигатели 86 серии — 65-120 ватт на двигатель, в зависимости от нагрузки, выставленного тока на драйверах и т.п.

ВИД ИСТОЧНИКА

При выборе вида источника питания можно руководствоваться следующими соображениями. Нерегулируемый трансформаторный(линейный) источник питания подойдет в большинстве случаев, и обладает существенным преимуществом — простотой. При резком торможении шагового мотора генерируется существенная ЭДС, которая складывается с питающим напряжением контроллере двигателя. На многих регулируемых источниках питания может сработать защита от превышения напряжения, тогда как на нерегулируемом источнике энергия будет просто запасена в фильтрующем конденсаторе.

Регулируемые импульсные источники питания получили весьма широкое распространение вследствии своей дешевизны. В настоящее время импульные источники питания показывают весьма неплохие эксплуатационные харатеристики. Несмотря на то, что импульсные блоки питания с выходным напряжением более 50 В практически не выпускаются, они допускают соединение нескольких источников последовательно, что позволяет сделать составной источник питания с требуемым напряжением. Скажем, соединив последовательно источники S-350-48 и S-350-27, получим источник питания с выходным напряжением в 75 В, что является оптимальным для драйверов PLD86 и PLD880. При соединении ИБП последовательно выбирайте блоки с одинаковым значением выходного тока! (подробней об отличиях линейных и имульсных блоков питания)

Существуют также нерегулируемые имульсные источники питания, специально предназначенные для питания индуктивных нагрузок, таких, как шаговые двигатели и сервомоторы. Обычный импульсный источник питания рассчитан на сравнительно постоянную, равномерную нагрузку, такую, какую потребляют маломощные логические устройсва — контроллеры, компьютеры и т.п., тогда как в приводах станка с ЧПУ сила тока изменяется очень быстро, что вызывает периодические скачкообразные изменения напряжения на БП. По этой причине при использовании регулируемого ИБП есть вероятность выхода из строя драйвера или источника питания, срабатывания защит регулируемого БП и т.п. Нерегулируемые импульсные источники питания лишены данного недостатка.

Когда шаговый двигатель резко снижает обороты с приложенным большим моментом инерции на валу, необходимо обязательно учитывать генерируемую двигателем ЭДС индукции(так называемая "обратная ЭДC", или иногда говорят "противоЭДС"). Кинетическая энергия вала с нагрузкой превращается в ток, и должна быть отведена из двигателя. Так как драйвер не может диссипировать эту энергию, он передает её на источник питания. В результате, из потребителя тока драйвер превращается в его источник. Этот ток может привести к пробою конденсаторов блока питания. Если вы питаете несколько шаговых приводов от одного источника питания, это не так страшно, так как энергия , генерируемая одним двигателем, будет поглощена другими. Но только не в том случае, когда они тормозят одновременно! Для этого случая разработано специальное устройство — дампер. Однако практически во всех драйверах производства PureLogic RND дампер встроен в драйвер и его применение оправдано только с драйверами сторонних производителей.

Импульсные БП для станков с ЧПУ

Задача блока питания – преобразование и понижение напряжения промышленной электросети до значений, пригодных для питания драйверов шаговых двигателей и остальной управляющей электроники станка.

Преимущества импульсных блоков питания

По принципу действия и конструкции БП классифицируются на линейные и импульсные. Разница между ними заключается в порядке этапов работы. Линейные сначала понижают напряжение, потом выпрямляют и подают на драйвер. Импульсные сначала выпрямляют, потом преобразовывают в переменное напряжение высокой частоты, потом понижают. Плюсы импульсных БП:

малые габариты и малый вес – трансформатор импульсного блока в среднем в сто раз легче трансформатора линейного блока той же мощности, причем при ее повышении разница в массе увеличивается;
низкое тепловыделение: линейный БП требует вокруг себя свободной зоны, чтобы остальная электроника не перегрелась, в малогабаритных электрошкафах нужны дополнительные вентиляторы для охлаждения, а импульсные БП этого недостатка лишены;
защита от перегрева и перегрузок, опционально – перезапуск при КЗ.

Выбор импульсного БП

Параметры блоков питания:

входное напряжение – у большинства БП оно лежит в диапазоне 160-260 вольт, есть модели, которым хватает 90 вольт;
выходное напряжение – должно соответствовать диапазону рабочих входных напряжений драйвера и напряжению питания обмоток привода. Превышение значения 25* U (U-напряжение обмоток) приведет к перегреву и повреждению двигателя;
сила тока – выбирается, исходя из характеристик ШД;
мощность. Важный параметр, на котором стоит остановиться подробнее.

Расчет мощности БП

Формула расчета мощности стандартна: U*I, где U – максимальное напряжение питания привода, I – 2/3 его номинального тока фазы. Если БП питает несколько приводов, их мощности суммируются. По факту потребление мощности ниже, поскольку ШД не работает постоянно на максимуме, но лучше создать запас, а не экономить, это предотвратит последствия случайного пуска обеих обмоток привода из-за сбоя в драйвере или при его неверном подключении.

В такой ситуации при нехватке мощности блока питания возможны два варианта развития событий. Первый – сработает защита от перегрузки с последующим выключением БП. Некритично, но тяжело для диагностики, поскольку тестирование оборудования после перезагрузки не выявит неисправностей. Второй – стабилизация тока на время шага привода с последующим возвратом напряжения к номинальному значению. Результат – скачок напряжения на драйвере. В худшем случае драйвер выйдет из строя, в лучшем этот шаг для двигателя будет потерян, что ведет к увеличению рассогласования, а при неоднократном повторении ситуации – неспособности станка вернуться в ноль до перезагрузки.

Импульсные блок питания (AC/DC) в корпусе. Основным преимуществом которых является низкая чувствительность к входному напряжению и высокая точность параметров выходного напряжения. Встроенная защита от перегрузки и перенапряжения. Большая мощность при относительно не больших размерах.

Компания «Системотехника» доставит и установит источники бесперебойного питания для станка в короткие сроки и по приятным ценам в Москве и РФ.

Оказываем комплексные услуги по поставке, монтажу и обслуживанию систем бесперебойного электроснабжения.

Самым простым и дешевым способом будет являться установка стабилизатора напряжения, но он не в силах справится с проблемой отключения электропитания и имеет ограничения по степени перепадов напряжения. Наиболее комплексным решением является использование ИБП двойного преобразования (On-Line).

Этим компаниям мы уже помогли:

Скачки напряжения и частоты
Фазовый перекос
Полное пропадание электропитания

повреждается заготовка
затвердевают термически сжиженные материалы (стекло,пластик, шоколад)
повреждается сам станок (программа, обрабатывающие элементы, приводы), что является не гарантийным случаем

	Лойкорус (разработка и изготовлении высокоточного деревообрабатывающего инструмента)
	ОАО «Краснодарский приборный завод «Каскад» (производство средств связи для МО РФ)

	Дорхан (производство автоматических ворот и жалюзей)
	Феррум про (производство и установка банковских сейфов)
	Стекольный завод Символ (производство стекла и стеклотары)

Этап 1. Подбор мощности ИБП.
Для правильного подбора мощности необходимо знать максимальную и номинальную мощности, потребляемые станком. Где найти эту информацию?

В техническом паспорте на станок
Путем измерений токовых нагрузок в линии, питающей станок.

Чаще всего, для защиты оборудования достаточно установить ИБП мощностью 20 — 60 кВа.

Этап 2. Подбор аккумуляторных батарей.
Для правильного подбора емкости аккумуляторов необходимо знать какое время требуется станку для штатного завершения производственного цикла. Если у Вас есть эти данные — мы поможем Вам выбрать оптимальное решение, если у Вас этих данных нет – мы поможем их найти.

Опыт многолетней работы специалистов компании ООО «Системотехника» показал, что оптимальным решением при выборе ИБП для станка или производственной линии является установка двойного преобразования компании Makelsan (Турция).

Данный продукт имеет ряд технических особенностей если не необходимых, то крайне желательных для использования ИБП в тяжелых условиях производственного цеха.

Лучшие модели ИБП для станка

Модель Габариты Бренд Мощность Цена