La paraula servo prové de la paraula grega per esclau. "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 està estacionari; Quan s'envia el senyal de control, el rotor gira immediatament; Quan es perd el senyal de control, el rotor es pot aturar immediatament.
El servomotor és un micromotor utilitzat com a actuador en un dispositiu de control automàtic, la funció del qual és convertir els senyals elèctrics en desplaçament angular o velocitat angular de l'eix giratori. El servomotor, també conegut com a motor executiu, s'utilitza com a element executiu en el sistema de control automàtic per convertir el senyal elèctric rebut en el desplaçament angular o la sortida de velocitat angular a l'eix del motor.
Classificació dels servomotors
El servomotor es divideix en dues categories de servo AC i DC servo.
L'estructura bàsica del servomotor de CA és similar a la del motor d'inducció de CA (motor asíncron). Dos bobinatges excitants Wf i bobinats de control WcoWf amb un desplaçament d'espai de fase de 90 graus a l'estator estan connectats amb una tensió alterna constant. El propòsit de controlar el funcionament del motor s'aconsegueix utilitzant el canvi de tensió o fase de CA aplicat a Wc. El servomotor de CA té les característiques d'un funcionament estable, bona controlabilitat, resposta ràpida, alta sensibilitat i un estricte índex de no linealitat de característiques mecàniques i característiques d'ajust (menys del 10% ~ 15% i menys del 15% ~ 25%, respectivament).
Avantatges i desavantatges del servomotor DC
Avantatges: control de velocitat precís, característiques de velocitat de parell molt difícil, principi de control senzill, fàcil d'utilitzar, preu barat.
Desavantatges: inversió del raspall, límit de velocitat, resistència addicional, partícules de desgast (no apte per a ambients explosius sense pols).
L'estructura bàsica del servomotor DC és similar a la del motor DC general. Velocitat del motor n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, on E és la força electromotriu inversa de l'induït, K és constant, j és el flux magnètic per pol, Ua i Ia són la tensió de l'induït i El corrent de l'induït, Ra és la resistència de l'induït, canvia Ua o canvia φ, pot controlar la velocitat del servomotor de CC, però generalment utilitza el mètode de control de la tensió de l'induït. En el servomotor DC d'imant permanent, el bobinatge de camp es substitueix per un imant permanent i el flux magnètic φ és constant. El servomotor de corrent continu té bones característiques de regulació lineal i una resposta ràpida en el temps.
Els avantatges i els desavantatges del servomotor de CA
Avantatges: Bones característiques de control de velocitat, control suau es pot aconseguir a tota la zona de velocitat, gairebé sense oscil·lació, més d'un 90 per cent d'alta eficiència, menys calor, control d'alta velocitat, control de posició d'alta precisió (depenent de la precisió del codificador), funcionament nominal àrea, pot aconseguir un parell constant, baixa inèrcia, baix soroll, sense desgast del raspall, lliure de manteniment (adequat per a entorns explosius sense pols).
Desavantatges: el control és més complex i els paràmetres del controlador s'han d'ajustar al lloc per determinar els paràmetres PID, que requereix més cablejat.
Els servomotors de corrent continu es divideixen en motors sense escombretes i sense escombretes.
El motor del raspall té els avantatges d'un baix cost, una estructura senzilla, un gran parell d'arrencada, un ampli rang de regulació de velocitat, un control fàcil, la necessitat de manteniment, però un manteniment convenient (raspall de carboni), la interferència electromagnètica, els requisits per a l'ús del medi ambient, normalment utilitzat per a ocasions industrials i civils comunes sensibles als costos.
Motor sense escombretes de petit volum, pes lleuger, gran resposta de sortida, alta velocitat, petita inèrcia, parell de rotació estable, control complex, intel·ligent, mode de commutació electrònica flexible, commutació d'ona quadrada o sinusoïdal, sense manteniment del motor, alta eficiència i estalvi d'energia, radiació electromagnètica, augment de baixa temperatura i llarga vida útil, adequat per a tot tipus d'entorns.
El servomotor de CA també és un motor sense escombretes, dividit en motor síncron i asíncron, el motor síncron s'utilitza generalment en el control de moviment actualment, el seu rang de potència és gran, la potència pot ser molt gran, gran inèrcia, la velocitat més alta és baixa, la velocitat disminueix uniformement amb l'augment de la potència, adequat per a baixa velocitat i un funcionament suau
El rotor dins del servomotor és un imant permanent i 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 del motor envia senyals de retroalimentació al conductor i compara el valor de retroalimentació amb el valor objectiu, per tal d'ajustar l'angle de rotació del rotor.
Q
Quina és la diferència de rendiment entre el servomotor AC i el servomotor DC sense escombretes?
A
El rendiment del servomotor de CA és millor, perquè el servo de CA és control sinusoïdal, la ondulació del parell és petita; I el servo DC sense escombretes és un control d'ones trapezoïdals. Però el control servo DC sense escombretes és més senzill i més barat.
El ràpid desenvolupament de la tecnologia de servoaccionament de CA d'imants permanents fa que el servosistema de CC s'enfronti a la crisi de ser eliminat [/p][p= 30,2, esquerra] Des de la dècada de 1980, amb el desenvolupament de circuits integrats, electrònica de potència tecnologia i tecnologia d'accionament de velocitat variable de CA, la tecnologia de servoaccionament de CA d'imants permanents ha fet un desenvolupament excepcional. Famosos fabricants d'electricitat han introduït nous productes de la sèrie 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 el servomotor de corrent continu, el servomotor de CA d'imant permanent té els següents avantatges:
(1) Sense raspall i commutador, funcionament més fiable, sense manteniment.
(2) L'escalfament del bobinatge de l'estator es redueix molt.
(3) La inèrcia és petita i el sistema té una bona resposta ràpida.
(4) Les condicions de treball d'alta velocitat i gran parell són bones.
(5) Petit volum 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 de fase dividida del condensador. L'estator està equipat amb dos bobinatges amb una diferència de posició de 90 graus, un és el bobinatge d'excitació Rf, que sempre està connectat a la tensió CA Uf; L'altre és el bobinat de control L, 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 sol estar fet de tipus gàbia d'esquirol, però per tal que el servomotor tingui un ampli rang de velocitat, característiques mecàniques lineals, cap fenomen de "rotació" i rendiment de resposta ràpida, en comparació amb el motor normal, hauria de tenir gran resistència del rotor i petit moment d'inèrcia d'aquestes dues característiques. Actualment, hi ha dos tipus d'estructures de rotor àmpliament utilitzades: un és el rotor de gàbia d'esquirol amb barra de guia d'alta resistivitat feta de material conductor amb alta resistivitat. Per tal de reduir el moment d'inèrcia del rotor, el rotor es fa esvelt; L'altre està fabricat amb un rotor de tassa buida d'aliatge d'alumini, la paret de la tassa és només 0.2-0.3 mm, el rotor de la tassa buida té un petit moment d'inèrcia, una reacció ràpida i un funcionament suau, de manera que és àmpliament utilitzat.
Quan el servomotor de CA no té tensió de control, l'estator només té un camp magnètic pulsatori generat pel bobinatge d'excitació i el rotor està estacionari. Quan hi ha una tensió de control, l'estator generarà un camp magnètic giratori, el rotor al llarg de la direcció de la rotació del camp magnètic giratori, en el cas de càrrega constant, la velocitat del motor amb la mida de la tensió de control canvia, quan la fase de la tensió de control és oposada, el servomotor invertirà.
Tot i que el principi de funcionament del servomotor de CA és similar al del condensador que funciona amb un motor asíncron monofàsic, la resistència del rotor del primer és molt més gran que la del segon. Per tant, en comparació amb el condensador que funciona amb un motor asíncron, el servomotor té dues característiques significatives:
1. Gran parell d'arrencada: com que la resistència del rotor és gran, les característiques del parell (característiques mecàniques) són més properes a les lineals i té un gran parell d'arrencada. Per tant, quan l'estator té una tensió de control, el rotor gira immediatament, és a dir, té les característiques d'arrencada ràpid i alta sensibilitat.
2. Ampli rang de funcionament: funcionament suau, baix soroll. [/p][p=30, 2, esquerra]3, sense fenomen de rotació: el servomotor en funcionament, mentre es perdi la tensió de control, el motor deixarà de funcionar immediatament.
Micro motor especial d'accionament de precisió
El "motor especial micro d'accionament de precisió" pot executar de manera ràpida i correcta instruccions que canvien freqüentment al sistema, impulsar el servomecanisme per completar el treball esperat de les instruccions, la majoria de les quals poden complir els requisits següents:
1. Pot arrencar, aturar, frenar, operar amb freqüència en marxa enrere i baixa velocitat, i alta resistència mecànica, alt grau de resistència a la calor, alt grau d'aïllament.
2. Bona capacitat de resposta ràpida, gran parell, petit moment d'inèrcia, petita constant de temps.
3. Amb accionament i controlador (com ara servomotor, motor pas a pas), bon rendiment de control.
4. Alta fiabilitat i precisió.
Les categories de micromotor d'accionament de precisió i la seva estructura i rendiment es comparen de la següent manera:
Servomotor de CA
(1) Servomotor de CA bifàsic tipus gàbia (rotor de gàbia esvelt, característiques mecàniques aproximadament lineals, petit volum i corrent d'excitació, servo de baixa potència, funcionament a baixa velocitat no és suau).
(2) Servomotor AC bifàsic de rotor de copa no magnètic (rotor de copa buida, característiques mecàniques aproximadament lineals, gran volum i corrent d'excitació, servo de baixa potència, funcionament suau a baixa velocitat).
(3) Servomotor de CA bifàsic de rotor de copa ferromagnètica (rotor de copa ferromagnètic amb característiques mecàniques aproximadament lineals, gran moment d'inèrcia del rotor, efecte de solc de dents petit i funcionament estable).
(4) Servomotor AC d'imant permanent síncron (constituït per un motor síncron d'imant permanent, màquina de mesura de velocitat i unitat coaxial d'element de detecció de posició, l'estator és trifàsic o bifàsic, el rotor de material magnètic, ha d'estar equipat amb un controlador; ampli rang de velocitat, característiques mecàniques per zona de parell constant i zona de potència constant, endoll continu, rendiment ràpid corresponent és bo, gran potència de sortida, petita fluctuació de parell; Unitat d'ona quadrada i unitat d'ona sinusoïdal de dues maneres, bon rendiment de control, per a productes d'integració electromecànica).
(5) servomotor de CA trifàsic asíncron (motor asíncron de rotor i gàbia similar, ha d'estar equipat amb un controlador, control vectorial, ampliar el rang de control de velocitat de potència constant, utilitzat principalment per al sistema de control de velocitat de la màquina-eina).
Servomotor de corrent continu
(1) Servomotor DC de bobinat imprès (rotor en forma de disc, estator en forma de disc acer magnètic cilíndric unit axialment, petit moment d'inèrcia del rotor, sense efecte de ranura, sense efecte de saturació, gran parell de sortida).
(2) Servomotor DC enrotllat amb filferro (el rotor i l'estator en forma de disc 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, alta eficiència, gran parell de sortida).
(3) Motor de corrent continu d'imant permanent d'armadura tipus copa (rotor de copa buida, inèrcia del rotor petita, adequat per a un sistema de servomotor de moviment incremental).
(4) servomotor DC sense escombretes (l'estator és un bobinatge polifàsic, el rotor és un imant permanent, 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 plaques inversores, nombre de conductors en sèrie; gran parell de sortida, funcionament continu a baixa velocitat o rotació bloquejada, bones característiques mecàniques i reguladores, petit temps electromecànic constant).
(2) motor de parell de CC sense escombretes (similar a l'estructura del servomotor de CC sense escombretes, però plana, el nombre de pols i ranures, nombre de conductors de sèrie; gran parell de sortida, bones característiques mecàniques i d'ajust, llarga vida, sense espurna, baix soroll).
(3) Motor de parell de CA tipus gàbia (rotor tipus gàbia, estructura plana, més ranures de pols, gran parell d'arrencada, petita constant de temps electromecànica, pot funcionar durant molt de temps, característiques mecàniques suaus).
(4) Motor de parell de CA de rotor sòlid (rotor sòlid de material ferromagnètic, estructura plana, nombre de pols i ranures, es pot bloquejar durant molt de temps, funcionament suau, característiques mecàniques suaus).
Motor pas a pas
(1) Motor pas a pas de reacció (el rotor de l'estator està fet de xapa d'acer de silici, el nucli del rotor no té bobinatge, l'estator té bobinatge de control; Angle de pas petit, freqüència d'arrencada i funcionament alta, precisió d'angle de pas baix, sense parell autoblocant).
(2) motor pas a pas d'imant permanent (rotor d'imant permanent, polaritat de magnetització radial; L'angle de pas és gran, la freqüència d'arrencada i funcionament és baixa, el parell es manté, el consum d'energia és menor que la fórmula de reacció, però el positiu i el negatiu s'ha de proporcionar corrent de pols.
(3) motor pas a pas híbrid (rotor d'imant permanent, polaritat de magnetització axial; gran precisió de l'angle de pas, manteniment del parell, petit corrent d'entrada, avantatges tant de tipus de reacció com d'imant permanent).
Motor de reluctància commutada (el rotor fix està fet de xapa d'acer de silici, tipus de pol convex i el número de pols proper a la distància de pas de reacció de l'estructura del motor pas a pas és similar, amb sensor de posició del rotor, la direcció del parell és independent de la direcció actual, el rang de velocitat és petit, soroll fort, característiques mecàniques per regió de parell constant, regió de potència constant, regió característica de la sèrie de tres parts).
Motor lineal (estructura senzilla, el carril de guia es pot utilitzar com a conductor secundari, adequat per al moviment alternatiu lineal; El rendiment del servo d'alta velocitat, el factor de potència i l'eficiència elevats, el rendiment de velocitat constant és excel·lent).