Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Positionsregelung einer Drehstrom-Asynchronmaschine: möglich?


von Manuel W. (multisync)


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Guten Tag!

Ich frage mich, ob es möglich ist die Position einer variabel belasteten 
Drehstromasyncronmaschine zu regeln. (Für die Schlaumeier: Ich spreche 
natürlich vom Rotor, nicht von der Maschine an sich.)

Mir ist nicht bekannt, dass das praktisch gemacht wird. Ich wüsste aber 
nicht, weshalb es nicht prinzipiell möglich sein sollte.

Weiß jemand näheres hierzu?

Besten Dank!

von Martin S. (led_martin)


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Das ist, schon seit Jahren, Stand der Technik, Asynchronmaschinen werden 
als Servomotoren eingesetzt, schau z.B. mal bei Lenze:

http://www.lenze.com/produkte/motoren/servomotoren/servo-asynchronmotoren-mca/

An einem entsprechenden Servo-Controller merkt man da quasi keinen 
Unterschied zu einem Synchron-Servomotor. Man hat sogar einen Vorteil, 
den Feldschwächbetrieb, man kann unter reduziertem Drehmoment höhere 
Drehzahlen erreichen.

Mit freundlichen Grüßen - Martin

von Manuel W. (multisync)


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Irre, das hätte ich mir jetzt nicht gedacht.

Ich als Laie stelle mir die Regelung ungeheuer kompliziert vor. Ist sie 
das wirklich, oder überschätze ich die Komplexität?

von Georg (Gast)


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Manuel W. schrieb:
> weshalb es nicht prinzipiell möglich sein sollte

Ist jedenfalls unpraktisch, weil:

extrem hoher Anlaufstrom, Wikipedia " Im Anfahrbereich hat der Motor 
einen schlechten Wirkungsgrad und erwärmt sich stark".

Dass der Motor bei Unterschreiten der Kippdrehzahl einfach stehenbleibt, 
dürfte eine Regelung bis auf Null sehr schwierig machen.

Kein Haltemoment.

Es kommt natürlich auch darauf an, was du unter Positionierung 
verstehst, es ist ein Unterschied, ob eine Maschine µ-genau verfahren 
soll oder ob ein Gabelstapler vor dem Regal zum Stehen kommen soll.

Georg

von Manuel W. (multisync)


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Als Anwendungsbereich hatte ich z. B. Roboter für Produktionsstraßen im 
Auge. Also Anwendungen wo es durchaus wichtig ist den Rotor auch unter 
wechselnden Lastbedingungen still zu halten.

Ich nehme an, dass das stetige störgrößen-ausregeln-müssen die 
Verwendung von DAMs hier eher benachteiligt, oder?

Warum ich so blöd frage: Ich finde die Funktionsweise von DAMs einfach 
unglaublich elegant, und frage mich, inwieweit sie andere Motorentypen 
ersetzen können.

von Deltal (Gast)


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Synchronmaschinen werden nur noch bei kleinen Leistungen (<1kW) oder 
sehr hohen gewünschten Dynamiken eingesetzt.

Es gibt Servo-Systeme mit einem ASM, die brauchen dann eine 
Rotorlagenrückführung. Stillstandsmoment und Lageregelung sind kein 
Problem. (z.B. bei Hubwerksantrieben). Eine Fremdkühlung ist dann z.T 
jedoch erforderlich.

Moderne FQ-Umrichter können einen Motor auch geberlos mehr oder weniger 
gut Drehzahlregeln (z.T auch Drehmomentregeln). Dabei wird ein 
theoretisches Motormodel verwendet (sog. Vektorregelung).

Damit ist zwar keine Lageregelung möglich, aber zu der klassischen U/f 
Regelung hat man echt große Vorteile wenn es etwas dynamischer werden 
muss.

von Deltal (Gast)


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Manuel W. schrieb:
> Als Anwendungsbereich hatte ich z. B. Roboter für
> Produktionsstraßen im
> Auge. Also Anwendungen wo es durchaus wichtig ist den Rotor auch unter
> wechselnden Lastbedingungen still zu halten.
>
> Ich nehme an, dass das stetige störgrößen-ausregeln-müssen die
> Verwendung von DAMs hier eher benachteiligt, oder?
>
> Warum ich so blöd frage: Ich finde die Funktionsweise von DAMs einfach
> unglaublich elegant, und frage mich, inwieweit sie andere Motorentypen
> ersetzen können.

Roboter würde ich jetzt unter "hohe Dynamiken" einordnen.. auch Antriebe 
über 1kW hat man dort recht selten.

Die Genauigkeit der Regelung ist in erster Line vom Geber und der 
Regelung abhängig. Eine Synchronmaschine ist da auch nicht immer 
problemlos.

von слюнотечение Тролль (Gast)


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[georg]
> Ist jedenfalls unpraktisch, weil: extrem hoher Anlaufstrom, Wikipedia " Im 
Anfahrbereich hat der Motor einen schlechten Wirkungsgrad und erwärmt sich stark". 
Dass der Motor bei Unterschreiten der Kippdrehzahl einfach stehenbleibt, dürfte 
eine Regelung bis auf Null sehr schwierig machen.


Ohne Frequenzumformer ist natuerlich nichts. Dann ist der Anlaufstrom 
auch nicht beliebig hoch. Natuerlich kann man auch Positionen regeln. 
Fuer ein Drehmoment bei Drehzahl Null, muss trotzdem ein Drehfeld her. 
Das ist aber mit einem FU machbar.

von Ursus P. (unwichtig)


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Georg schrieb:
> Manuel W. schrieb:
>> weshalb es nicht prinzipiell möglich sein sollte
>
> Ist jedenfalls unpraktisch, weil:
>
> extrem hoher Anlaufstrom, Wikipedia " Im Anfahrbereich hat der Motor
> einen schlechten Wirkungsgrad und erwärmt sich stark".
Richtig, deswegen Regelung, man startet dann mit 5 Hz und 50V und nicht 
direkte fistung mit 50Hz und 400V

> Dass der Motor bei Unterschreiten der Kippdrehzahl einfach stehenbleibt,
> dürfte eine Regelung bis auf Null sehr schwierig machen.
Man Regelt /Steuert die Rotordrehzahl über die Frequenz und Spannung von 
fast Drehzahl "0" bis über die Nenndrehzahl

von karl (Gast)


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Immer wieder erstaunlich, dass sich fast das gesamte Literaturwissen zum 
Thema ASM der Verfügbarkeit von modernen Umrichtern verschließt. In dem 
Moment wo ich Spannung und Frequenz vorgeben kann, sind viele der 
typischen ASM Probleme passe. Im Gegenteil. Der teure Resolver z.B einer 
PSM kann für viele Anwendungen entfallen. Sobald die Drehmoment regelung 
steht lässt sich auch problemlos auf Position Regeln.

von Reinhard M. (reinhard_w)


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Die ASM hat den kleinen Vorteil, auch im Stillstand alle Phasen der 
Brücke thermisch ungefähr gleich zu belasten, weil sie trotzdem 
"weiterkommutiert".

(Ich gebe aber zu, ich hätte ein flaues Gefühl, wenn ein Roboter ein 
schweres Teil über mir hält, wenn ich wüßte, daß er mit Asynchronmotoren 
arbeitet und ich nicht wüßte, daß er zusätzlich noch ein Bremssystem 
hat.)

von Ursus P. (unwichtig)


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Reinhard M. schrieb:
> (Ich gebe aber zu, ich hätte ein flaues Gefühl, wenn ein Roboter ein
> schweres Teil über mir hält, wenn ich wüßte, daß er mit Asynchronmotoren
> arbeitet und ich nicht wüßte, daß er zusätzlich noch ein Bremssystem
> hat.)

Mechanische Feststellbremse sind doch ein Vorschrift bei einem 
Roboterarm? oder?

von Reinhard M. (reinhard_w)


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Frank The Tank schrieb:

> Mechanische Feststellbremse sind doch ein Vorschrift bei einem
> Roboterarm? oder?

Deswegen finden sich dreimal ein Konjunktiv irrealis in meinen Zeilen, 
von denen zwei &&-verknüpft sind und beide einen (nicht erfüllten) 
konditionalen Zusammenhang mit meinem flauen Gefühl haben.

Was ich damit sagen will, ist daß es ohne solche Bremsen schon ein 
höheres Risiko wäre, mit einer ASM eine Position zu halten. Man kann 
auch z.B. beim Ausfall eines Sensors die ASM nicht so einfach im 
Schrittmotormodus weiterfahren wie einen Synchronmotor. Der OP hat mit 
seinem Staunen also in gewisser Weise schon recht.

Das Feld kann man übrigens bei einer SM natürlich auch schwächen, das 
ist kein Privileg der ASM.

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