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Hochwertige Servotechnologie in Kleinformat Maschinen und Anlagen werden immer kleiner und kompakter; die eingesetzten Komponenten haben bei reduziertem Bauvolumen vermehrt Höchstleistungen zu erbringen. Für solche Antriebsaufgaben bieten Kleinspannungsgeräte dem Maschinenkonstrukteur auf Grund der einfachen Schutzvorschriften und der kompakten Bauweise viele Vorteile. Mit Kleinspannung betriebene Servoregler sind hochwertige Antriebe und damit für anspruchsvolle Servoaufgaben in Maschinen, Geräten und Apparaten einsetzbar. Der Maschinenkonstrukteur verfügt damit über Antriebe mit hoher Leistungsdichte, präziser Rückführung und allen üblichen Servofunktionen, die er von Geräten mit Netz-Eingangsspannung her kennt. Geräte, die mit Kleinspannung betrieben werden, unterliegen nicht den einschlägigen Niederspannungsrichtlinien und können somit in der einfacheren Isolations- und Schutzklasse konstruiert und eingebaut werden. Vorschriften der Niederspannungsrichtlinie entfallen Die Vorschriften der Niederspannungsrichtlinien schreiben für alle Anwendungsfälle von Netzspannung entsprechende Massnahmen zum Schutz von Personen gegen gefährliche Körperströme vor. Zusätzliche Schutz- und Sicherheitsmassnahmen werden durch die Norm EN 60 335-1 vorgeschrieben, wenn vom Benutzer keine elektrotechnischen Fachkenntnisse zu erwarten sind. Dies gilt für den Betrieb von Einrichtungen ausserhalb des industriellen Einsatzbereichs, wie Anwendungen in den Bereichen Office, Labor und Medizin. Alle diese Vorschriften müssen für den Betrieb von Geräten mit den ungefährlichen Spannungen, d.h. mit Spannungen ≤60 V_, nicht eingehalten werden. In diesem so genannten Kleinspannungsbereich werden Konstruktion, Verkabelung und der Betrieb von Maschinen und Apparaten wesentlich vereinfacht. So können beispielsweise zusätzliche Schutzvorrichtungen entfallen. Der mit vollständigem Berührungsschutz versehene Bereich beschränkt sich damit auf die Umgebung der Netzgeräte. Letztere werden in bereits Vorschriftskonformen Gehäusen und mit passenden Netzanschlüssen zu günstigen Preisen angeboten. Kleinspannungsgeräte sind infolge der weniger strengen Vorschriften (Sicherheitsabstände) und der vereinfachten Spannungsversorgung wesentlich kompakter konstruiert. Das geringere Bauvolumen erfordert weniger Platzbedarf und erleichtert Unterbringung und Montage. Die Geräte können so oftmals in der Nähe des Antriebsmotors untergebracht werden. Das weiter entfernt untergebrachte Netzgerät verursacht weniger Aufwand als lange Motorleitungen, die entstört werden müssen. Zudem kann für Antriebe mit kleiner Leistung oft die gleiche Stromversorgung wie für die Steuerung (z.B. SPS mit 24 V_ Versorgung) verwendet werden. EMV-Konformität mit weniger Aufwand Gegenüber Servogeräten in Niederspannungstechnik verursachen die mit Kleinspannung betriebenen Geräte auf Grund des kleineren Spannungshubes im Pulsmusters (PWM) wesentlich geringere Störungen, was den Aufwand zur Entstörung günstig beeinflusst. Die ebenfalls geringeren Spannungsdifferenzen zwischen Leistungsteil und Steuerteil vereinfachen die Entkopplung innerhalb des Gerätes. Wie jedes elektrische Gerät, das in den Handel gebracht wird, haben Kleinspannungsgeräte dennoch den einschlägigen EMV-Vorschriften zu entsprechen. Störfestigkeit (EN50082-2) und Störaussendung (EN 50081-2) gelten für diese Geräte wie für jene, die mit Niederspannung betrieben werden, wobei die Störaussendung in Zusammenhang mit dem 230-V-Netzspeisegerät geprüft wird. Solche Versorgungseinheiten benötigen in der Regel keine Entstörmassnahmen. Sie sind bereits entstört und als handelsübliche Komponenten kostengünstig verfügbar. Bei netzunabhängigem Betrieb, beispielsweise in mobilen Anwendungen, kann die Einspeisung direkt ab Akku erfolgen. Servomotoren für Kleinspannung werden im Aufbau einfacher: Die notwendige Spannungsfestigkeit erfordert nur eine einfache Isolation der Drähte und Nuten; dasselbe trifft für den Stecker zu. Damit werden die Motoren kostengünstiger, wenn man von Spezialexemplaren mit extremer Miniaturisierung absieht. Die Geräte der Serie S-050 sind kompakte Servoregler und erfüllen alle Anforderungen an einen hochwertigen Servoantrieb. Sie sind besonders geeignet für anspruchsvolle, dynamische Servoanwendungen und bieten eine hohe Standardfunktionalität für Motorregelung, Steuer- und Positionieraufgaben. Die Zyklen der Stromregler liegen bei 50 µs; diejenigen des Drehzahl- und Positionsreglers bei 200 µs. Die Regelung erfolgt mittels Zustandsregelung für Position und Drehzahl, ergänzt durch einen Last- und Geschwindigkeitsbeobachter. Eine Bahnsteuerung führt wahlweise offline am PC berechnete und in den Regler geladene Bahnkurven (Bewegungsprofile) aus. Ein alternativer Modus erlaubt es, über Feldbus online Profile in den Antrieb zu übertragen und dort zu berechnen und auszuführen. Parallel zu den Bewegungsprofilen werden im Regler frei programmierbare SPS-Funktionen in definierter Zykluszeit (typischerweise 200 ms) ausgeführt. Damit kann das übergeordnete Leitsystem von antriebsnahen Steueraufgaben entlastet werden. Die Vorteile von kompakten, mit Kleinspannung betriebenen Servoreglern sind vielfältig: ■ Einfachere Konstruktion von Maschinen, Geräten und Apparaten infolge kleinerem Platzbedarf und weniger Aufwand für Isolation, Berührungsschutz, Abdeckungen. ■ Geringeres Haftungsrisiko durch Wegfall von gefährlichen Spannungen. ■ Kleinere Motorvolumen und erleichterte Montage, auch in Motornähe möglich. ■ Günstiges EMV-Verhalten vereinfacht Entstörmassnahmen. ■ Netzunabhängiger Betrieb möglich; mit direktem Anschluss an Batterie/Akku. ■ Zentrale Speisung ergibt weitere Reduktion des Systempreises bei Mehrachsanwendungen. Die kostengünstige Alternative für Servoapplikationen Kleinspannungs-Servogeräte sind für den Hersteller von Maschinen, Geräten und Apparaten eine echte, kostengünstige Alternative für alle Servoapplikationen im unteren Leistungsbereich bis etwa 500 W. Die Servomotoren mit Kleinspannungswicklung können damit bis zur Höchstdrehzahl problemlos ein Nennmoment bis 2 Nm und ein Mehrfaches an Impulsmoment aufbringen. Sie sind insbesondere für alle hochdynamischen Anwendungen bei kleiner Dauerleistung geeignet, so beispielsweise in Bereichen der Halbleiterverarbeitung, Beschriftung, Verpackung, Montageautomation, Labortechnik und vielen anderen mehr. |
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