Regolatori di tensione per motori servo nei sistemi di trasporto: controllo della velocità

I sistemi di trasporto a nastro costituiscono il sistema circolatorio delle moderne operazioni manifatturiere, di magazzinaggio e logistiche. Trasportano materie prime, prodotti in lavorazione e beni finiti a una velocità che deve essere controllata con precisione. Se troppo elevata, i prodotti entreranno in collisione, rovesciandosi o cadendo; se troppo bassa, la produttività diminuirà e si formeranno colli di bottiglia. I motori servo sono comunemente impiegati per fornire il controllo preciso della velocità richiesto da questi sistemi di trasporto a nastro. Sfortunatamente, i motori e gli azionamenti servo sono estremamente sensibili alle variazioni della tensione di alimentazione fornita all’azionamento. Le cadute di tensione provocano un calo della velocità del motore, mentre i picchi di tensione causano guasti da sovratensione e arresti improvvisi. I regolatori di tensione per motori servo sono progettati specificamente per fornire un’alimentazione stabile e priva di interferenze. Questo articolo spiega come consentono un controllo preciso della velocità.

Mantenere un numero costante di giri al minuto (RPM) nonostante le variazioni di carico

Il carico su un nastro trasportatore varia notevolmente lungo il suo percorso. Una sezione del nastro trasportatore fortemente caricata assorbe una corrente maggiore rispetto a una sezione leggermente caricata. Se la tensione subisce un calo nel momento di un carico elevato, l’azionamento servo non sarà in grado di fornire la potenza necessaria e non riuscirà a regolare la velocità. Il nastro rallenterà e potrebbe verificarsi un accumulo di materiale o un intasamento.

L’interruttore a tiristori (SCR) o a relè ad azionamento rapido impiegato dai regolatori di tensione per motori servo mantiene la tensione di uscita entro ±3% della tensione impostata, anche quando la tensione di rete diminuisce o aumenta di ±20% o più. Il tempo di risposta di 20–40 ms è molto più breve della costante di tempo del meccanismo del nastro trasportatore. Mentre la tensione di rete subisce un calo, il regolatore di tensione lo compensa garantendo all’azionamento una fonte di tensione stabile. L’azionamento potrà quindi concentrarsi esclusivamente sul controllo della velocità, senza doversi preoccupare delle fluttuazioni della tensione di alimentazione. La velocità del nastro trasportatore rimarrà costante.

Eliminazione dell’errore di velocità causato dai cali di tensione di rete

La maggior parte dei siti industriali dispone di macchinari grandi e pesanti, come impianti di climatizzazione (HVAC), saldatrici o compressori, che causano cali di tensione momentanei (sag) del 10-30%. Questi cali vengono rilevati dall’azionamento servo e, a causa della reattività del loop di regolazione della velocità del motore, provocano immediatamente una riduzione della velocità. L’azionamento servo tenterà di correggere la velocità assorbendo più corrente, ma fino al termine del calo di tensione il motore continuerà a ruotare a velocità ridotta. Il risultato è un evidente "colpo di tosse" nel flusso del materiale.

Quando un regolatore di tensione per motore servo è installato all'ingresso di un azionamento servo, esso funge da buffer. L'energia immagazzinata, sia nel trasformatore di controllo del regolatore che in un banco di condensatori, fornisce la potenza necessaria per sottotensioni brevi fino a 100 ms. Durante sottotensioni più prolungate, il regolatore reagisce e modifica i prelievi (taps) per innalzare la tensione al valore nominale. L'azionamento servo non "percepisce mai" la sottotensione, pertanto la velocità del motore non si discosterà mai dal valore desiderato. Ciò risulterà particolarmente vantaggioso per linee di smistamento ad alta velocità o per nastri trasportatori con movimento a scatti (indexing), dove il posizionamento preciso è fondamentale.

Protezione degli azionamenti servo da interruzioni causate da sovratensione

Proprio come le cadute di tensione possono essere dannose, anche le condizioni di sovratensione possono risultare altrettanto debilitanti. Un guasto da sovratensione si verifica quando l'energia rigenerata da un motore sovraccarico durante la fase di decelerazione viene immessa nuovamente nel bus in corrente continua (DC bus). Se in quel momento anche la tensione di linea è elevata, la tensione del bus in corrente continua potrebbe raggiungere il valore di intervento per sovratensione del variatore. In tal caso, il variatore andrà in protezione, arrestando bruscamente il nastro trasportatore e potenzialmente causando danni ai prodotti.

I regolatori di tensione per motori servo incorporano una protezione contro le sovratensioni che limita eventuali picchi di tensione sulla linea o l'energia rigenerata in ingresso. Questi dispositivi sono particolarmente utili in applicazioni con frequenti accelerazioni e decelerazioni, come nei sistemi di pallettizzazione o nei trasportatori a posizionamento incrementale, dove il rischio di interventi di protezione dovuti a sovratensione o rigenerazione è elevato. Il regolatore riduce significativamente tale rischio. Inoltre, limita lo stress cui sono sottoposti il raddrizzatore e il condensatore del bus in corrente continua dell'inverter. Il risultato è una maggiore durata dell'inverter e un funzionamento costante del trasportatore, senza fastidiosi interventi di protezione causati da anomalie di tensione.

Abilitazione di profili di accelerazione e decelerazione precisi

In molte applicazioni, come le stazioni di rifornimento o le operazioni di assemblaggio di precisione, il motore servo richiede un'accelerazione e una decelerazione precise per posizionare in sicurezza un carico senza provocare spostamenti del prodotto. Questi movimenti precisi vengono ottenuti controllando la coppia del motore servo. Quando la tensione di rete varia, l'inverter modifica anche la corrente in un tentativo vano di regolare la velocità. Ciò si traduce in una coppia inconsistente, causando un'accelerazione instabile che può provocare un'allineamento errato o uno spostamento del prodotto.

La sorgente di tensione rigida a bassa impedenza di un regolatore di tensione per motore servo garantirà che l'azionamento servo mantenga un'uscita di coppia costante, indipendentemente dalle variazioni di tensione. Il fattore di potenza di questi regolatori, unito alla loro capacità di fornire una potenza stabile indipendentemente dall'entità delle cadute e delle oscillazioni della tensione in ingresso, determinerà una coppia fluida e controllata. Ad esempio, si considerino più sistemi di trasporto a nastro che avviano contemporaneamente il funzionamento su un unico circuito. Senza un regolatore di tensione, ogni azionamento servo subirà una caduta di tensione non appena ciascun sistema inizierà a prelevare corrente dal circuito. Con un regolatore, invece, ogni sistema preleverà la corrente necessaria da una sorgente di tensione rigida. Ciò consentirà l’applicazione precisa della coppia per un posizionamento costante di un componente assemblato o per il riempimento accurato di un contenitore.

I sistemi di trasporto sono una parte integrante dell'industria moderna. I motori servo e i relativi controlli che ne regolano il funzionamento offrono un controllo senza pari sul movimento. I regolatori di tensione per motori servo consentono a questi precisi azionamenti servo di operare in modo costante anche in presenza di condizioni di alimentazione elettrica non ideali. Eliminando cali di tensione e picchi di sovratensione e fornendo una fonte di tensione stabile indipendentemente dalle condizioni di carico del sistema di trasporto, i regolatori di tensione per motori servo permettono di garantire che la velocità del nastro trasportatore sia sempre perfettamente adeguata. Con oltre 20 anni di esperienza, 50.000 m² di superficie produttiva, una capacità interna di sviluppo dei componenti fondamentali e avendo partecipato ufficialmente alla stesura degli standard industriali nazionali, produciamo regolatori di tensione servo in grado di assicurare una velocità perfettamente controllata del nastro trasportatore. Contattateci oggi stesso.