ESCON: Drehzahlsteller mit IxR Kompensation

Drehzahlsteller mit "Statischer IxR-Kompensation"

Bei einem Drehzahlsteller (englisch: "Speed Controller, Open Loop") mit "Statischer IxR-Kompensation wird die notwendige Motorspannung auf Basis der folgenden Daten bestimmt:

• "Drehzahlkonstante", die mit dem ESCON Studio "Startup" Assistenten konfiguriert wurde.
• Motorstrom, der permanent von der ESCON intern gemessen wird.
• Wicklungswiderstand, der dem beim Regler-Tuning gemessen wird.

Wichtig:

• Für die korrekte Funktion des Drehzahlstellers ist es zwingend, dass die Drehzahlkonstante  des Motors korrekt konfiguriert wurde und ein Regler-Tuning ausgeführt wurde.
  Der Wicklungswiderstand wird während dem Regler-Tuning automatisch ausgemessen.  

Bei einem DC-Motor ohne Tacho und ohne Encoder kommt ein Drehsteller mit "Statischer IxR Kompensation" zum Einsatz. Dabei führt der Drehzahlsteller dem Motor eine Spannung zu, welche der vorgegebenen SOLL-Drehzahl entspricht. Die Umrechnung von Drehzahl auf Spannung erfolgt in der Steuerung intern mittels der konfigurierten "Drehzahlkonstante" k_n des Motors (welche sich im Motor-Datenblatt findet). Bei zunehmender Belastung des Motors würde dessen Drehzahl absinken. Die  "Statische IxR Kompensation" erhöht die Motorspannung mit steigender Motorlast (d.h. steigendem Motorstrom) und wirkt somit einem Drehzahlabfall entgegen.

Einschränkungen:

• Bei dem Drehzahlsteller-Betrieb mit "Statischer IxR Kompensation" muss berücksichtigt werden, dass die Drehzahlkonstante als spezifizierter Katalogwert eine Toleranz von +/-10% aufweisen kann. Diese Toleranz kann somit ebenfalls zu einer Abweichung zwischen der IST-Drehzahl im Vergleich zur SOLL-Drehzahl führen. Auf Basis von Vergleichsmessungen der IST-Drehzahl (mit einem externen Drehzahlmesser an der Motorwelle) in Bezug zu der vorgegebenen SOLL-Drehzahl kann eine korrigierte Drehzahlkonstante bestimmt und konfiguriert werden.
• Der Drehzahlsteller-Betrieb mit "Statischer IxR Kompensation" ist im tiefen Drehzahl-Bereich oder bei Motoren mit steiler (= grosser) Drehzahlkonstante nur eingeschränkt geeignet. 

Drehzahlsteller mit "Adaptiver IxR Kompensation"

Bei bürstenbehafteten DC-Motoren mit Tacho oder Encoder oder bürstenlosen EC-Motoren können die Betriebsarten "Drehzahlregler" (englisch: "Speed Controller, Closed Loop") oder auch "Drehzahlsteller" (englisch: "Speed controller, Open Loop") mit "Adaptiver IxR Kompensation" für dynamische Lastkompensation trotz Drehzahlsignal mit geringer Auflösung konfiguriert werden (z.B. bei EC-Motor nur mit Hallsensoren).

Das Grundprinzip des Drehzahlstellers mit "Adaptiver IxR-Kompensation" ist hierbei identisch wie bei dem zuvor beschriebenen Drehzahlsteller mit "Statischer IxR-Kompensation", d.h. die Steuerung führt dem Motor eine Spannung zu, welche dem angelegten Drehzahlsollwert entspricht basierend auf der Motor-Drehzahlkonstante k_n.

Die "Adaptive IxR Kompensation" erhöht die Motorspannung mit steigender Motorlast, aber berücksichtigt zusätzlich die Wicklungstemperatur. Die Kompensation ist hierbei auf temperaturabhängigen Anschlusswiderstand R des Motors angepasst. Da bei höherer Last der Motorstrom steigt, erwärmt sich der Motor was dessen Wicklungswiderstand beeinflusst. Dieser steigt gemäss dem thermischen Widerstandskoeffizient für Kupfer (0.039 K^-1) linear an.

Bei der "Adaptiven IxR Kompensation" wird die von der Erwärmung abhängige Widerstandänderung mittels Drehzahlsensor (= Hallsensoren, Encoder oder Tacho) durch einen Algorithmus abgeschätzt und auskorrigiert. Dies führt zu einer genaueren IST-Drehzahl als bei einer "Statischen IxR Kompensation".

Ergänzende Hinweise:

• Bei Anwendungen mit präzisen Drehzahlanforderungen oder Betrieb im tiefen Drehzahlbereich ist der Einsatz einer Motorkombination mit Encoder (mit mindestens 500 Strichen/Umdrehung) und Konfiguration der Betriebsart "Drehzahlregler" (englisch "Speed Controller, Closed Loop") empfohlen.
• Die "Stärke" der "IxR Kompensation" kann bei der Betriebsart "Drehzahlsteller" mit dem ESCON Studio "Regler-Tuning / Expert Tuning" über  den Schieberegler "IxR-Kompensation" oder den Button "Zeige Parameter" und die Einstellung des "IxR-Faktor" beeinflusst werden:
  
  Nach einer Anpassung dieser Einstellung(en) muss der Button "Start" und abschliessend "Beenden" zur Übernahme der Konfiguration gedrückt werden.