Stellen Sie sich vor, der Motor eines Autos würde die ganze Fahrt über mit der gleichen Drehzahl laufen. Das wäre ziemlich ineffizient, oder? Stattdessen reguliert der Fahrer die Motordrehzahl und passt sie kontinuierlich an die vorgesehene Belastung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs an. Ein ähnliches Szenario tritt in industriellen Anwendungen bei elektrischen Antriebsmotoren auf. In der Vergangenheit wurden Motoren unabhängig von der Last mit einer festen Drehzahl betrieben. Inzwischen können Antriebslösungen zur Drehzahlregelung die Drehzahl eines Motors kontinuierlich anpassen, um die Effizienz zu maximieren. In diesem Artikel werden die neuesten Antriebskomponenten zur Drehzahlregelung von Analog Devices vorgestellt.
Bis zu 70 % des in der Industrie genutzten Stroms wird von Motoren verbraucht. In der Vergangenheit war die überwiegende Mehrzahl der Motoren direkt an das Wechselstromnetz angeschlossen und wurde mit einer festen Drehzahl betrieben. Schätzungen zufolge könnte der weltweite Energieverbrauch um bis zu 10 % gesenkt werden, wenn alle Motoren mit fester Drehzahl mit einer Drehzahlregelung ausgestattet würden.
Analog Devices bietet vollständige Signalkettenlösungen mit hochleistungsfähiger Strom- und Spannungserfassung, robuster Isolation, einem leistungsfähigen Energiemanagement und reibungsloser Konnektivität. Es handelt sich dabei um fortschrittliche Bewegungslösungen, die für eine höhere Produktivität, eine längere Lebensdauer der Anlagen und einen schnelleren Übergang zu einer kohlenstoffärmeren Fertigung sorgen.
Präzise Strom- und Spannungsrückführung
Die Stromrückführung ist für die Verbesserung der Antriebsleistung von entscheidender Bedeutung und bestimmt die gesamte Steuerungsbandbreite und Antwortzeit von Motoren. Die Strommessverstärker AD8410A und MAX49925 von ADI stellen sicher, dass der Motor mit maximaler Effizienz betrieben wird, und ermöglichen dank geringer Latenzzeit und synchronisierter Messungen eine schnellere Systemreaktion für Motorantriebe mit niedriger Spannung (<100 V). Für Systeme mit höherer Spannung bieten die isolierten Sigma-Delta-A/D-Ws der Baureihen ADuM7701/ADuM7702/ADuM7703/ADuM7704 eine sehr geringe Offset-Drift für eine reduzierte Drehmomentwelligkeit und ermöglichen die Verwendung von Shunt-Widerständen mit niedrigem Wert, was die Effizienz, Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems verbessert. In Anwendungen mit isolierter Stromerfassung unter Verwendung von Hall-Sensoren verbessern die SAR-A/D-Ws der Baureihen AD7380 (4 MSPS) und MAX11192 (2 MSPS) mit simultaner Abtastung das Rauschen und den Dynamikbereich.
Digitale Isolation und isolierte Gate-Treiber
Das innovative Portfolio an Datenisolatoren von ADI bietet digitale Isolationstechnologie für Protokolle von SPI, I2 C, USB und CAN bis hin zu Gigabit-LVDS und schützt Menschen und Anlagen vor Hochspannung und störenden elektrischen Interferenzen, während gleichzeitig die Datenintegrität erhalten bleibt. Der Vierkanal-Digitalisolator ADuM341E zeichnet sich durch eine galvanische Isolation bis zu 1.173 Vpeak und eine geringe Ausbreitungsverzögerung aus. Dies ermöglicht eine niedrige Latenzzeit und einen geringen Jitter für ein präzises Timing. Gleichzeitig schützen robuste isolierte Gate-Treiber die Stromversorgungsgeräte vor Fehlern und elektromagnetischen Transienten. Der isolierte Halbbrücken-Gate-Treiber ADuM4221 bietet eine extrem niedrige Ausbreitungsverzögerung für eine verbesserte Systemeffizienz und eine Gleichtakt-Transientenfestigkeit (CMTI) von bis zu 150 kV/µs zur Unterstützung schneller Schaltgeschwindigkeiten. Er ist mit der neuesten SiC- und GaN-Technologie kompatibel. Die Baureihe ADuM4122 bietet zwei verschiedene Slew-Rate-Stufen zur Optimierung der Verlustleistung und EMI-Kontrolle.
Energiemanagement
Da Motorantriebe zunehmend dezentralisiert und näher am Motor platziert werden, ist in kleineren Gehäusen ein effizientes Energiemanagement von entscheidender Bedeutung. Die Sperrwandler der Baureihen MAX17690/MAX17691/MAX17692 ermöglichen isolierte Lösungen mit hoher Leistungsdichte, während Abwärtsregler mit mehreren Ausgängen wie der ADP5054 die Ausgangsspannungen für die Versorgung digitaler Lasten (z. B. FPGA/Prozessoren) regeln. Die Leistungsbegrenzer der Baureihen MAX14721/MAX14722/MAX14723 sorgen für Spannungs- und Stromschutz, was die Zuverlässigkeit des Drehzahlreglers erhöht.
Robuste sichere Konnektivität
Die Ethernet-PHYs, Baureihen RS-485/RS-422 und LVDS/M-LVDS-Transceiver von Analog Devices sind dank zusätzlicher Störfestigkeit und Robustheit für einen zuverlässigen Betrieb in rauen Industrieumgebungen ausgelegt. Der industrielle Ethernet-PHY ADIN1200 ermöglicht in Kombination mit dem 2-Port-Echtzeit-Ethernet-Multiprotokoll-(REM)-Schalter Fido5200 eine Datenübertragung von bis zu 100 Mbit/s für eine sichere Konnektivität. Für RS-485 sind die Transceiver MAX22507E/MAX22508E für die Hochgeschwindigkeitskommunikation mit bis zu 50 Mbit/s optimiert, ermöglichen den Vollduplexbetrieb und verfügen über einen integrierten Überspannungsschutz.
Mit zunehmender Konnektivität steigt auch der Bedarf an zusätzlicher Sicherheit auf der Geräteebene. Der Schutz von Produktionsanlagen vor Malware-Angriffen und nicht vertrauenswürdigen Befehlen durch sichere Authentifizierungstechnologie ist von entscheidender Bedeutung. Die Baureihen DS28S60 und MAXQ1065 schützen Motorantriebe, indem sie einen sicheren Boot-Vorgang und eine vertrauenswürdige Ausführung ermöglichen. Auf diese Weise wird eine sichere Vertrauenskette über das gesamte Netzwerk gewährleistet.
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