Update: Spannungsversorgung der Antriebe

André — Sun, 16 Oct 2016 17:30:37 +0000

Bisher haben wir die 4 Leadshine Hybrid Schrittmotoren mit 48V und einer Maximalleistung von ca. 500W über ein Meanwell SNT befeuert. Um künftig mehr Dynamik sowie ein höheres Drehmoment zu erreichen, werden wir die Spannung verdoppeln und mehr Strom zur Verfügung stellen.

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Hintergrund

Betrachtet man die Drehmomentkurve aus dem Datenblatt, so zeigen sich zwei Dinge.

Zwischen 48V und 68V liegen teilweise bis 50% Unterschied beim Drehmoment. ⇒ Also muss die Spannung erhöht werden.
Die Drehmomentkurve basiert auf einem Haltestrom von 40%. Für mehr Drehmoment bei hohen Drehzahlen müssen wir das Motortuning in der Endstufe anpassen. Das führt jedoch zu einer höheren Stromaufnahme. ⇒ Also müssen wir ein leistungsfähigeres Netzteil verbauen.

Quelle: Leadshine China

Zum erreichen der gewünschten Spannung ließe sich das aktuell verbaute Meanwell SDR-960-48 auch mit einem baugleichen Gerät in Reihe schalten. Somit werden aus 2x48V 10A dann 1x96V 10A (Bei Parallelschaltung 1x48V 20A). Dafür reicht jedoch der Platz im Schaltschrank nicht aus und wir möchten gerne beide Faktoren erhöhen. Außerdem kommen wir mit 96V schon sehr nahe an die maximale Spannung der Endstufen von 100V heran.

Achtung, Parallel und Reihenschaltung funktioniert nicht mit jedem Netzteil und setzt die vorherige Prüfung sowie eine entsprechende Schutzbeschaltung voraus

Auswahl der neuen Stromversorgung

Hier hat man grundsätzlich zwei Optionen zur Auswahl (bzw. drei, wenn man Systeme mit 240V Netzspannung mitzählt).

Schaltnetzteile

Positiv

Geringe Einbaumaße
Montage auf Hutschiene
Schaltungen für Stromstabilisierung sowie Sanftanlauf bereits integriert
Stromüberwachung und selbstrückstellende Schutzschaltung bei Überlast/Kurzschluss

Negativ

Bei Teillast schlechterer Wirkungsgrad
Relativ teuer
Komplex / Schwierig an die eigenen Bedingungen anpassbar

Konventionelle Ringkerntransformatoren

Positiv

Günstig und in vielen Leistungsklassen verfügbar
Stabiler Wirkungsgrad über fast die gesamte Kennlinie hinweg

Negativ

Großer Platzbedarf, hohes Gewicht
Schutzschaltungen nicht enthalten
Stromstabilisierung (Kondensatorenbank) nicht enthalten

Camtec HPV1000

Dieses Schaltnetzteil aus deutscher Produktion ist für die Versorgung von Antriebssystemen mit schwankender Stromaufnahme ausgelegt. Der Preis ist saftig. In dieser Leistungsklasse kann man so gut wie keine günstigen Alternativen mehr finden, ohne gleich für jede Endstufe ein eigenes SNT verbauen zu müssen (z.B. die Leadshine eigenen Netzteile mit 7,6A).

Foto: CAMTEC Systemelektronik GmbH

Technische Daten

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Einbau

Der vorhandene Platz im Schaltschrank reicht aus und auch die Kabel sind ausreichend lang gewählt. Mit 4×2,5mm² wurde die Versorgungsleitung zu den Endstufen außerdem von vorne herein sehr großzügig gewählt, um den Spannungsabfall so gering wie möglich zu halten.

Testbetrieb

Ergebnisse vom ersten Test folgen in Kürze…

Motortuning

Nach dem Austausch der Spannungsversorgung wollen wir uns dem Thema Motortuning nähern. Über eine RS232 Schnittstelle lassen sich die Endstufen mit einer Software sehr detailliert einstellen. Ab Werk ist z.B. die Haltestromabsenkung aktiviert, sowie der Haltestrom an sich auf ca. 50% beschränkt (Quelle: Leadshine)

Durch das Tuning erhoffen wir uns eine für unsere Maschine optimierte Drehmomentkurve. Näheres dazu in Kürze in einem eigenen Artikel.

Tuning – Two guys, one workshop