Základné znalosti servomotora

Základné znalosti servomotora

Slovo „servo“ pochádza z gréckeho slova „otrok“. „Servomotor“ možno chápať ako motor, ktorý absolútne poslúcha príkaz riadiaceho signálu: pred odoslaním riadiaceho signálu rotor stojí; pri odoslaní riadiaceho signálu sa rotor okamžite otáča; keď riadiaci signál zmizne, rotor sa môže okamžite zastaviť.

Servomotor je mikromotor používaný ako pohon v automatickom riadiacom zariadení. Jeho funkciou je previesť elektrický signál na uhlové posunutie alebo uhlovú rýchlosť rotujúceho hriadeľa.

Servomotory sú rozdelené do dvoch kategórií: AC servo a DC servo

Základná štruktúra striedavého servomotora je podobná štruktúre striedavého indukčného motora (asynchrónny motor). Na statore sú dve budiace vinutia Wf a riadiace vinutia WcoWf s fázovým posunom elektrického uhla 90°, pripojené na konštantné striedavé napätie a využívajúce striedavé napätie alebo fázovú zmenu aplikovanú na Wc na dosiahnutie účelu riadenia prevádzky. motora. AC servomotor má charakteristiky stabilnej prevádzky, dobrej ovládateľnosti, rýchlej odozvy, vysokej citlivosti a prísnych nelineárnych indikátorov mechanických charakteristík a charakteristík nastavenia (požaduje sa menej ako 10 % až 15 % a menej ako 15 % až 25 % v uvedenom poradí).

Základná štruktúra jednosmerného servomotora je podobná štruktúre všeobecného jednosmerného motora. Otáčky motora n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, kde E je počítacia elektromotorická sila kotvy, K je konštanta, j je magnetický tok na pól, Ua, Ia sú napätie kotvy a prúd kotvy, Ra je Odpor kotvy, zmena Ua alebo zmena φ môže ovládať rýchlosť jednosmerného servomotora, ale všeobecne sa používa metóda riadenia napätia kotvy. V jednosmernom servomotore s permanentným magnetom je budiace vinutie nahradené permanentným magnetom a magnetický tok φ je konštantný. . Jednosmerný servomotor má dobré charakteristiky lineárnej regulácie a rýchlu časovú odozvu.

Výhody a nevýhody DC servomotorov

Výhody: Presná regulácia otáčok, tvrdé charakteristiky krútiaceho momentu a rýchlosti, jednoduchý princíp ovládania, jednoduché použitie a nízka cena.

Nevýhody: komutácia kefy, obmedzenie rýchlosti, dodatočný odpor a častice opotrebovania (nevhodné do bezprašného a výbušného prostredia)

Výhody a nevýhody striedavého servomotora

Výhody: dobrá charakteristika regulácie otáčok, plynulé ovládanie v celom rozsahu otáčok, takmer žiadne kmitanie, vysoká účinnosť nad 90%, menší vývin tepla, vysokorýchlostná regulácia, veľmi presné polohovanie (v závislosti od presnosti enkodéra), menovitá pracovná plocha Vo vnútri môže dosiahnuť konštantný krútiaci moment, nízku zotrvačnosť, nízku hlučnosť, žiadne opotrebovanie kefy, bezúdržbové (vhodné do bezprašného, ​​výbušného prostredia)

Nevýhody: Ovládanie je komplikovanejšie, na určenie parametrov PID je potrebné upraviť parametre pohonu na mieste a je potrebných viac zapojení.

Jednosmerné servomotory sa delia na kefové a bezkomutátorové motory

Kartáčované motory majú nízku cenu, jednoduchú štruktúru, veľký rozbehový krútiaci moment, široký rozsah regulácie rýchlosti, ľahko sa ovládajú, vyžadujú údržbu, ale ľahko sa udržiavajú (výmena uhlíkovej kefy), generujú elektromagnetické rušenie, majú požiadavky na prostredie použitia, a zvyčajne sa používajú na bežné priemyselné a občianske príležitosti citlivé na náklady.

Bezkomutátorové motory majú malú veľkosť a nízku hmotnosť, vysoký výkon a rýchlu odozvu, vysokú rýchlosť a malú zotrvačnosť, stabilný krútiaci moment a plynulé otáčanie, zložité ovládanie, inteligentné, flexibilné v režime elektronickej komutácie, možno komutovať v štvorcovej alebo sínusovej vlne, bezúdržbový motor, vysoká účinnosť a úspora energie, malé elektromagnetické žiarenie, nízky nárast teploty a dlhá životnosť, vhodné do rôznych prostredí.

Striedavé servomotory sú tiež bezkomutátorové motory, ktoré sa delia na synchrónne a asynchrónne motory. V súčasnosti sa pri riadení pohybu vo všeobecnosti používajú synchrónne motory. Rozsah výkonu je veľký, výkon môže byť veľký, zotrvačnosť je veľká, maximálna rýchlosť je nízka a rýchlosť sa zvyšuje s nárastom výkonu. Rovnomerný rýchlostný zjazd, vhodný pre nízku rýchlosť a plynulý beh.

Rotor vo vnútri servomotora je permanentný magnet. Ovládač riadi U/V/W trojfázovú elektrinu na vytvorenie elektromagnetického poľa. Pôsobením tohto magnetického poľa sa rotor otáča. Kodér, ktorý sa dodáva s motorom, zároveň prenáša signál spätnej väzby do vodiča. Hodnoty sa porovnávajú, aby sa nastavil uhol natočenia rotora. Presnosť servomotora závisí od presnosti enkodéra (počet riadkov).

Čo je servomotor? Koľko druhov existuje? Aké sú pracovné vlastnosti?

Odpoveď: Servomotor, tiež známy ako výkonný motor, sa používa ako pohon v automatickom riadiacom systéme na premenu prijatého elektrického signálu na výstup uhlového posunu alebo uhlovej rýchlosti na hriadeli motora.

Servomotory sú rozdelené do dvoch kategórií: DC a AC servomotory. Ich hlavnou charakteristikou je, že nedochádza k žiadnej samočinnej rotácii, keď je signálové napätie nulové, a rýchlosť klesá pri rovnomernej rýchlosti s nárastom krútiaceho momentu.

Aký je rozdiel vo výkone medzi AC servomotorom a bezkefkovým DC servomotorom?

Odpoveď: Výkon AC servomotora je lepší, pretože AC servo je riadené sínusoidou a zvlnenie krútiaceho momentu je malé; zatiaľ čo bezkomutátorové jednosmerné servo je riadené lichobežníkovou vlnou. Bezkartáčové DC servo ovládanie je však relatívne jednoduché a lacné.

Rýchly vývoj technológie AC servopohonov s permanentnými magnetmi spôsobil, že DC servosystém musí čeliť kríze eliminácie. S rozvojom technológie dosiahla technológia servopohonov na striedavý prúd s permanentnými magnetmi vynikajúci vývoj a slávni výrobcovia elektrických zariadení v rôznych krajinách neustále uvádzajú na trh nové série servomotorov a servopohonov na striedavý prúd. AC servosystém sa stal hlavným vývojovým smerom súčasného vysokovýkonného servosystému, vďaka čomu čelí DC servosystém kríze odstránenia.

V porovnaní so servomotormi na jednosmerný prúd majú striedavé servomotory s permanentným magnetom tieto hlavné výhody:

⑴Bez kefy a komutátora je prevádzka spoľahlivejšia a bezúdržbová.

(2) Ohrev vinutia statora je výrazne znížený.

⑶ Zotrvačnosť je malá a systém má dobrú rýchlu odozvu.

⑷ Pracovné podmienky pri vysokej rýchlosti a krútiacom momente sú dobré.

⑸Malá veľkosť a nízka hmotnosť pri rovnakom výkone.

Princíp servomotora

Štruktúra statora striedavého servomotora je v zásade podobná štruktúre kondenzátorového jednofázového asynchrónneho motora s delenou fázou. Stator je vybavený dvoma vinutiami so vzájomným rozdielom 90°, jedno je budiace vinutie Rf, ktoré je vždy pripojené na striedavé napätie Uf; druhým je riadiace vinutie L, ktoré je pripojené k napätiu riadiaceho signálu Uc. Takže striedavý servomotor sa tiež nazýva dva servomotory.

Rotor striedavého servomotora je zvyčajne vyrobený ako veverička, ale aby mal servomotor široký rozsah otáčok, lineárne mechanické vlastnosti, žiadny fenomén „autorotácie“ a rýchlu odozvu v porovnaní s bežnými motormi, mal by mať Odpor rotora je veľký a moment zotrvačnosti malý. V súčasnosti existujú dva typy rotorových štruktúr, ktoré sú široko používané: jedným je rotor s klietkou nakrátko s vodiacimi tyčami s vysokým odporom vyrobeným z vysokoodporových vodivých materiálov. Aby sa znížil moment zotrvačnosti rotora, rotor je vyrobený štíhle; druhý je dutý miskovitý rotor vyrobený z hliníkovej zliatiny, stena misky je len 0,2 - 0,3 mm, moment zotrvačnosti dutého miskovitého rotora je malý, odozva je rýchla a prevádzka je stabilná, takže je široko používaný.

Keď AC servomotor nemá žiadne riadiace napätie, existuje iba pulzujúce magnetické pole generované budiacim vinutím v statore a rotor je nehybný. Keď je prítomné riadiace napätie, v statore sa generuje rotujúce magnetické pole a rotor sa otáča v smere rotujúceho magnetického poľa. Pri konštantnej záťaži sa rýchlosť motora mení s veľkosťou riadiaceho napätia. Keď je fáza riadiaceho napätia opačná, servomotor sa obráti.

Aj keď princíp činnosti striedavého servomotora je podobný princípu činnosti jednofázového asynchrónneho motora s kondenzátorom, odpor rotora prvého je oveľa väčší ako odpor druhého. Preto má servomotor v porovnaní s asynchrónnym motorom poháňaným kondenzátorom tri hlavné vlastnosti:

1. Veľký rozbehový moment: Vďaka veľkému odporu rotora je momentová charakteristika (mechanická charakteristika) bližšie k lineárnej a má väčší rozbehový moment. Preto, keď má stator riadiace napätie, rotor sa okamžite otáča, čo má vlastnosti rýchleho štartu a vysokej citlivosti.

2. Široký prevádzkový rozsah: stabilná prevádzka a nízka hlučnosť. [/p][p=30, 2, left] 3. Žiadny jav samorotácie: Ak servomotor v prevádzke stratí riadiace napätie, motor sa okamžite zastaví.

Čo je to „mikromotor s presným prenosom“?

„Mikromotor s presným prenosom“ môže rýchlo a správne vykonávať často sa meniace pokyny v systéme a poháňať servo mechanizmus tak, aby dokončil prácu očakávanú pokynom, a väčšina z nich môže spĺňať nasledujúce požiadavky:

1. Môže sa často spúšťať, zastavovať, brzdiť, cúvať a bežať nízkou rýchlosťou a má vysokú mechanickú pevnosť, vysokú tepelnú odolnosť a vysokú úroveň izolácie.

2. Dobrá schopnosť rýchlej odozvy, veľký krútiaci moment, malý moment zotrvačnosti a malá časová konštanta.

3. S ovládačom a ovládačom (ako je servomotor, krokový motor) je riadiaci výkon dobrý.

4. Vysoká spoľahlivosť a vysoká presnosť.

Kategória, štruktúra a výkon „mikromotora s presnou prevodovkou“

AC servomotor

(1) Klietkový dvojfázový AC servomotor (štíhly klietkový rotor, približne lineárne mechanické vlastnosti, malý objem a budiaci prúd, nízkovýkonové servo, nízkorýchlostná prevádzka nie je dostatočne plynulá)

(2) Dvojfázový AC servomotor s nemagnetickým miskovitým rotorom (bezjadrový rotor, takmer lineárne mechanické charakteristiky, veľký objem a budiaci prúd, malý výkon servomotora, hladký chod pri nízkej rýchlosti)

(3) Dvojfázový striedavý servomotor s feromagnetickým miskovitým rotorom (hrnčekový rotor vyrobený z feromagnetického materiálu, takmer lineárne mechanické vlastnosti, veľký moment zotrvačnosti rotora, malý koagulačný efekt, stabilná prevádzka)

(4) Synchrónny striedavý servomotor s permanentným magnetom (koaxiálna integrovaná jednotka pozostávajúca zo synchrónneho motora s permanentným magnetom, otáčkomera a prvku na detekciu polohy, stator je 3-fázový alebo 2-fázový a rotor z magnetického materiálu musí byť vybavený rozsah otáčok je široký a mechanický Charakteristiky sa skladajú z oblasti konštantného krútiaceho momentu a oblasti konštantného výkonu, ktoré je možné nepretržite zablokovať, s dobrou rýchlou odozvou, veľkým výstupným výkonom a malým kolísaním krútiaceho momentu; dva režimy štvorcového a sínusového pohonu, dobrý riadiaci výkon a elektromechanická integrácia chemických produktov)

(5) Asynchrónny trojfázový striedavý servomotor (rotor je podobný klietkovému asynchrónnemu motoru a musí byť vybavený budičom. Prijíma vektorové riadenie a rozširuje rozsah regulácie otáčok konštantného výkonu. Väčšinou sa používa v systémy regulácie otáčok vretena obrábacích strojov)

Jednosmerný servomotor

(1) Jednosmerný servomotor s tlačeným vinutím (kotúčový rotor a stator kotúča sú axiálne spojené valcovou magnetickou oceľou, moment zotrvačnosti rotora je malý, nedochádza k žiadnemu kolísaniu, žiadnemu saturačnému efektu a výstupný krútiaci moment je veľký)

(2) Drôtový diskový servomotor jednosmerného prúdu (kotúčový rotor a stator sú axiálne spojené valcovou magnetickou oceľou, moment zotrvačnosti rotora je malý, riadiaci výkon je lepší ako iné DC servomotory, účinnosť je vysoká a výstupný krútiaci moment je veľký)

(3) Jednosmerný motor s miskovou kotvou s permanentným magnetom (bezjadrový rotor, malý moment zotrvačnosti rotora, vhodný pre inkrementálny pohybový servosystém)

(4) Bezkartáčový jednosmerný servomotor (stator je viacfázové vinutie, rotor je permanentný magnet, so snímačom polohy rotora, bez rušenia iskry, dlhá životnosť, nízka hlučnosť)

momentový motor

(1) jednosmerný momentový motor (plochá konštrukcia, počet pólov, počet štrbín, počet komutačných kusov, počet sériových vodičov; veľký výstupný krútiaci moment, nepretržitá práca pri nízkej rýchlosti alebo zastavená, dobré mechanické a nastavovacie vlastnosti, malá elektromechanická časová konštanta )

(2) Bezkefkový jednosmerný momentový motor (podobná konštrukcii ako bezkomutátorový jednosmerný servomotor, ale plochý, s mnohými pólmi, drážkami a sériovými vodičmi; veľký výstupný krútiaci moment, dobré mechanické a nastavovacie vlastnosti, dlhá životnosť, žiadne iskry, žiadny hluk Nízky)

(3) Klietkový striedavý momentový motor (klietkový rotor, plochá konštrukcia, veľký počet pólov a štrbín, veľký rozbehový krútiaci moment, malá elektromechanická časová konštanta, dlhodobá prevádzka zablokovaného rotora a mäkké mechanické vlastnosti)

(4) Momentový striedavý motor s pevným rotorom (pevný rotor vyrobený z feromagnetického materiálu, plochá konštrukcia, veľký počet pólov a štrbín, dlhodobo zablokovaný rotor, hladký chod, mäkké mechanické vlastnosti)

krokový motor

(1) Reaktívny krokový motor (stator a rotor sú vyrobené z plechov z kremíkovej ocele, na jadre rotora nie je žiadne vinutie a na statore je riadiace vinutie; krokový uhol je malý, štartovacia a prevádzková frekvencia je vysoká presnosť uhla kroku je nízka a neexistuje žiadny samosvorný krútiaci moment)

(2) Krokový motor s permanentným magnetom (rotor s permanentným magnetom, polarita radiálnej magnetizácie; veľký uhol kroku, nízka štartovacia a prevádzková frekvencia, prídržný krútiaci moment a menšia spotreba energie ako reaktívny typ, ale kladné a záporné impulzy vyžadujú prúd)

(3) Hybridný krokový motor (rotor s permanentným magnetom, polarita axiálnej magnetizácie; vysoká presnosť uhla kroku, prídržný moment, malý vstupný prúd, reaktívny aj permanentný magnet