Coneixements bàsics del servomotor

Coneixements bàsics del servomotor

La paraula "servo" prové de la paraula grega "esclau". El "servomotor" es pot entendre com un motor que obeeix absolutament a l'ordre del senyal de control: abans que s'enviï el senyal de control, el rotor s'atura; quan s'envia el senyal de control, el rotor gira immediatament; quan el senyal de control desapareix, el rotor es pot aturar immediatament.

El servomotor és un micromotor utilitzat com a actuador en un dispositiu de control automàtic. La seva funció és convertir un senyal elèctric en un desplaçament angular o velocitat angular d'un eix giratori.

Els servomotors es divideixen en dues categories: servo AC i servo DC

L'estructura bàsica d'un servomotor de CA és similar a la d'un motor d'inducció de CA (motor asíncron). Hi ha dos bobinatges d'excitació Wf i bobinatges de control WcoWf amb un desplaçament d'espai de fase de 90° d'angle elèctric a l'estator, connectats a una tensió alterna constant i utilitzant la tensió AC o el canvi de fase aplicat a Wc per aconseguir el propòsit de controlar l'operació. del motor. El servomotor de CA té les característiques d'un funcionament estable, bona controlabilitat, resposta ràpida, alta sensibilitat i indicadors estrictes de no linealitat de característiques mecàniques i característiques d'ajust (necessari que sigui inferior al 10% al 15% i inferior al 15% al ​​25% respectivament).

L'estructura bàsica d'un servomotor de corrent continu és similar a la d'un motor de corrent continu general. Velocitat del motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, on E és la força electromotriu del contador de l'induït, K és una constant, j és el flux magnètic per pol, Ua, Ia són la tensió de l'induït i el corrent de l'induït, Ra La resistència de l'induït, canviar Ua o canviar φ pot controlar la velocitat del servomotor DC, però generalment s'utilitza el mètode de control de la tensió de l'induït. Al servomotor DC d'imant permanent, el bobinatge d'excitació es substitueix per un imant permanent i el flux magnètic φ és constant. . El servomotor DC té bones característiques de regulació lineal i una resposta ràpida en el temps.

Avantatges i desavantatges dels servomotors de corrent continu

Avantatges: control de velocitat precís, característiques de parell i velocitat, principi de control senzill, fàcil d'utilitzar i preu barat.

Desavantatges: commutació del raspall, limitació de velocitat, resistència addicional i partícules de desgast (no aptes per a entorns sense pols i explosius)

Avantatges i desavantatges del servomotor de CA

Avantatges: bones característiques de control de velocitat, control suau en tot el rang de velocitat, gairebé sense oscil·lació, alta eficiència per sobre del 90%, menys generació de calor, control d'alta velocitat, control de posició d'alta precisió (depenent de la precisió del codificador), àrea d'operació nominal A l'interior, pot aconseguir un parell constant, baixa inèrcia, baix soroll, sense desgast del raspall, sense manteniment (adequat per a entorns explosius sense pols)

Desavantatges: el control és més complicat, els paràmetres de la unitat s'han d'ajustar in situ per determinar els paràmetres PID i es requereixen més connexions.

Els servomotors de corrent continu es divideixen en motors raspallats i sense escombretes

Els motors raspallats són de baix cost, d'estructura senzilla, gran parell d'arrencada, ampli rang de regulació de velocitat, fàcils de controlar, necessiten manteniment, però fàcils de mantenir (substituir el raspall de carbó), generen interferències electromagnètiques, tenen requisits per a l'entorn d'ús, i s'utilitzen generalment per a ocasions industrials i civils comunes sensibles al cost.

Els motors sense escombretes són de mida petita i de pes lleuger, d'alta sortida i de resposta ràpida, d'alta velocitat i de petita inèrcia, estable en parell i suau en rotació, complex en control, intel·ligent, flexible en mode de commutació electrònica, es pot commutar. en ona quadrada o sinusoïdal, motor sense manteniment, alta eficiència i estalvi d'energia, petita radiació electromagnètica, baixa temperatura i llarga vida útil, adequat per a diversos entorns.

Els servomotors de CA també són motors sense escombretes, que es divideixen en motors síncrons i asíncrons. Actualment, els motors síncrons s'utilitzen generalment en el control de moviment. El rang de potència és gran, la potència pot ser gran, la inèrcia és gran, la velocitat màxima és baixa i la velocitat augmenta amb l'augment de la potència. Descens uniforme de velocitat, adequat per a ocasions de baixa velocitat i de funcionament suau.

El rotor dins del servomotor és un imant permanent. El controlador controla l'electricitat trifàsica U/V/W per formar un camp electromagnètic. El rotor gira sota l'acció d'aquest camp magnètic. Al mateix temps, el codificador que ve amb el motor transmet el senyal de retroalimentació al conductor. Els valors es comparen per ajustar l'angle de gir del rotor. La precisió del servomotor depèn de la precisió del codificador (nombre de línies).

Què és un servomotor? Quants tipus n'hi ha? Quines són les característiques de treball?

Resposta: el servomotor, també conegut com a motor executiu, s'utilitza com a actuador en el sistema de control automàtic per convertir el senyal elèctric rebut en un desplaçament angular o sortida de velocitat angular a l'eix del motor.

Els servomotors es divideixen en dues categories: servomotors DC i AC. Les seves característiques principals són que no hi ha auto-rotació quan la tensió del senyal és zero, i la velocitat disminueix a una velocitat uniforme amb l'augment del parell.

Quina diferència hi ha de rendiment entre un servomotor de CA i un servomotor de CC sense escombretes?

Resposta: el rendiment del servomotor de CA és millor, perquè el servo de CA està controlat per una ona sinusoïdal i l'ondulació del parell és petita; mentre que el servo DC sense escombretes està controlat per una ona trapezoïdal. Però el control servo DC sense escombretes és relativament senzill i barat.

El ràpid desenvolupament de la tecnologia de servoaccionament de CA d'imants permanents ha fet que el servosistema de CC s'enfronti a la crisi de ser eliminat. Amb el desenvolupament de la tecnologia, la tecnologia de servomotors de CA d'imants permanents ha aconseguit un desenvolupament excel·lent, i els fabricants elèctrics famosos de diversos països han llançat contínuament noves sèries de servomotors i servoaccionaments de CA. El servosistema de CA s'ha convertit en la principal direcció de desenvolupament del servosistema d'alt rendiment contemporani, cosa que fa que el servosistema de CC s'enfronti a la crisi de ser eliminat.

En comparació amb els servomotors de CC, els servomotors de CA d'imants permanents tenen els següents avantatges principals:

⑴Sense raspall i commutador, el funcionament és més fiable i sense manteniment.

(2) La calefacció del bobinat de l'estator es redueix molt.

⑶ La inèrcia és petita i el sistema té una bona resposta ràpida.

⑷ Les condicions de treball d'alta velocitat i parell elevat són bones.

⑸Mida petita i pes lleuger amb la mateixa potència.

Principi del servomotor

L'estructura de l'estator del servomotor de CA és bàsicament similar a la del motor asíncron monofàsic monofàsic de condensador. L'estator està equipat amb dos bobinatges amb una diferència mútua de 90°, un és el bobinat d'excitació Rf, que sempre està connectat a la tensió CA Uf; l'altre és el bobinatge de control L, que està connectat a la tensió del senyal de control Uc. Així, el servomotor de CA també s'anomena dos servomotors.

El rotor del servomotor de CA es converteix normalment en una gàbia d'esquirol, però per tal que el servomotor tingui un ampli rang de velocitat, característiques mecàniques lineals, cap fenomen d'"autorotació" i un rendiment de resposta ràpida, en comparació amb els motors normals, hauria de tenen La resistència del rotor és gran i el moment d'inèrcia és petit. Actualment, hi ha dos tipus d'estructures de rotor que s'utilitzen àmpliament: un és el rotor de gàbia d'esquirol amb barres de guia d'alta resistivitat fetes de materials conductors d'alta resistivitat. Per tal de reduir el moment d'inèrcia del rotor, el rotor es fa esvelt; l'altre és un rotor en forma de copa buida fet d'aliatge d'alumini, la paret de la copa només és de 0,2 -0,3 mm, el moment d'inèrcia del rotor en forma de copa buida és petit, la resposta és ràpida i el funcionament és estable, per tant és molt utilitzat.

Quan el servomotor de CA no té tensió de control, només hi ha el camp magnètic pulsatori generat per l'enrotllament d'excitació a l'estator i el rotor està estacionari. Quan hi ha una tensió de control, es genera un camp magnètic giratori a l'estator i el rotor gira en la direcció del camp magnètic giratori. Quan la càrrega és constant, la velocitat del motor canvia amb la magnitud de la tensió de control. Quan la fase de la tensió de control és oposada, el servomotor s'invertirà.

Tot i que el principi de funcionament del servomotor de CA és similar al del motor asíncron monofàsic accionat per condensador, la resistència del rotor del primer és molt més gran que la del segon. Per tant, en comparació amb el motor asíncron accionat per condensador, el servomotor té tres característiques destacades:

1. Gran parell d'arrencada: a causa de la gran resistència del rotor, la característica de parell (característica mecànica) és més propera a la lineal i té un parell d'arrencada més gran. Per tant, quan l'estator té una tensió de control, el rotor gira immediatament, que té les característiques d'arrencada ràpid i alta sensibilitat.

2. Ampli rang de funcionament: funcionament estable i baix soroll. [/p][p=30, 2, esquerra] 3. No hi ha fenomen d'auto-rotació: si el servomotor en funcionament perd la tensió de control, el motor deixarà de funcionar immediatament.

Què és el "micromotor de transmissió de precisió"?

El "micromotor de transmissió de precisió" pot executar de manera ràpida i correcta instruccions que canvien freqüentment al sistema i conduir el servomecanisme per completar el treball previst per la instrucció, i la majoria d'ells poden complir els requisits següents:

1. Pot arrencar, aturar, frenar, revertir i córrer a baixa velocitat amb freqüència, i té una gran resistència mecànica, un alt nivell de resistència a la calor i un alt nivell d'aïllament.

2. Bona capacitat de resposta ràpida, gran parell, petit moment d'inèrcia i petita constant de temps.

3. Amb controlador i controlador (com ara servomotor, motor pas a pas), el rendiment del control és bo.

4. Alta fiabilitat i alta precisió.

La categoria, l'estructura i el rendiment del "micromotor de transmissió de precisió"

Servomotor de CA

(1) Servomotor de CA bifàsic tipus gàbia (rotor de tipus gàbia esvelt, característiques mecàniques aproximadament lineals, volum petit i corrent d'excitació, servo de baixa potència, funcionament a baixa velocitat no és prou suau)

(2) Servomotor de CA bifàsic de rotor de copa no magnètic (rotor sense nucli, característiques mecàniques gairebé lineals, gran volum i corrent d'excitació, servo de petita potència, funcionament suau a baixa velocitat)

(3) Servomotor de CA bifàsic amb rotor de copa ferromagnètica (rotor de copa fet de material ferromagnètic, característiques mecàniques gairebé lineals, gran moment d'inèrcia del rotor, petit efecte de cogging, funcionament estable)

(4) Servomotor AC d'imant permanent síncron (una unitat integrada coaxial que consta d'un motor síncron d'imant permanent, un tacòmetre i un element de detecció de posició, l'estator és trifàsic o bifàsic i el rotor de material magnètic ha d'estar equipat amb una unitat de velocitat és àmplia i les característiques mecàniques es componen d'una àrea de parell constant i una àrea de potència constant, que es pot bloquejar contínuament, amb un bon rendiment de resposta ràpida, gran potència de sortida i una petita fluctuació del parell, hi ha dos modes d'accionament d'ona quadrada i d'ona sinusoïdal, bon rendiment de control i productes químics d'integració electromecànica)

(5) Servomotor de CA trifàsic asíncron (el rotor és similar al motor asíncron de tipus gàbia i ha d'estar equipat amb un controlador. Adopta control vectorial i amplia el rang de regulació de velocitat de potència constant. S'utilitza principalment en sistemes de regulació de la velocitat de l'eix de màquina-eina)

Servomotor de corrent continu

(1) Servomotor de corrent continu de bobinatge imprès (el rotor de disc i l'estator de disc estan units axialment amb acer magnètic cilíndric, el moment d'inèrcia del rotor és petit, no hi ha efecte de cogging, no hi ha efecte de saturació i el parell de sortida és gran)

(2) Servomotor de corrent continu tipus disc bobinat de filferro (el rotor de disc i l'estator estan units axialment amb acer magnètic cilíndric, el moment d'inèrcia del rotor és petit, el rendiment de control és millor que altres servomotors de corrent continu, l'eficiència és alta i el el parell de sortida és gran)

(3) Motor de corrent continu d'imant permanent d'induït tipus copa (rotor sense nucli, moment d'inèrcia del rotor petit, adequat per a servosistema de moviment incremental)

(4) Servomotor DC sense escombretes (l'estator és bobinatge multifàsic, el rotor és un imant permanent, amb sensor de posició del rotor, sense interferències d'espurna, llarga vida, baix soroll)

motor de parell

(1) Motor de parell de corrent continu (estructura plana, nombre de pols, nombre de ranures, nombre de peces de commutació, nombre de conductors en sèrie; gran parell de sortida, treball continu a baixa velocitat o aturat, bones característiques mecàniques i d'ajust, petita constant de temps electromecànica )

(2) Motor de parell de CC sense escombretes (estructura similar al servomotor de CC sense escombretes, però pla, amb molts pols, ranures i conductors en sèrie; gran parell de sortida, bones característiques mecàniques i d'ajust, llarga vida, sense espurnes, sense soroll baix)

(3) Motor de parell de CA tipus gàbia (rotor tipus gàbia, estructura plana, gran nombre de pols i ranures, gran parell d'arrencada, petita constant de temps electromecànica, funcionament a llarg termini de rotor bloquejat i propietats mecàniques suaus)

(4) Motor de parell de CA de rotor sòlid (rotor sòlid fet de material ferromagnètic, estructura plana, gran nombre de pols i ranures, rotor bloquejat a llarg termini, funcionament suau, propietats mecàniques suaus)

motor pas a pas

(1) Motor pas a pas reactiu (l'estator i el rotor estan fets de làmines d'acer de silici, no hi ha bobinatge al nucli del rotor i hi ha un bobinatge de control a l'estator; l'angle de pas és petit, la freqüència d'arrencada i funcionament és alta , la precisió de l'angle del pas és baixa i no hi ha parell d'autobloqueig)

(2) Motor pas a pas d'imant permanent (rotor d'imant permanent, polaritat de magnetització radial; angle de pas gran, baixa freqüència d'arrencada i funcionament, parell de retenció i consum d'energia menor que el tipus reactiu, però es requereixen polsos positius i negatius)

(3) Motor pas a pas híbrid (rotor d'imant permanent, polaritat de magnetització axial; precisió d'angle de pas elevat, parell de retenció, corrent d'entrada petita, imant reactiu i permanent).