Osnovna znanja o servo motorima

Osnovna znanja o servo motorima

Reč "servo" dolazi od grčke reči "rob". “Servo motor” se može shvatiti kao motor koji apsolutno poštuje komandu kontrolnog signala: prije nego što se pošalje kontrolni signal, rotor miruje; kada se pošalje kontrolni signal, rotor se odmah okreće; kada kontrolni signal nestane, rotor se može odmah zaustaviti.

Servo motor je mikromotor koji se koristi kao aktuator u uređaju za automatsko upravljanje. Njegova funkcija je pretvaranje električnog signala u kutni pomak ili kutnu brzinu rotirajuće osovine.

Servo motori su podijeljeni u dvije kategorije: AC servo i DC servo

Osnovna struktura AC servo motora je slična onoj kod indukcionog motora na izmjeničnu struju (asinhroni motor). Postoje dva pobudna namota Wf i upravljačka namota WcoWf sa pomakom faznog prostora od 90° električnog ugla na statoru, povezanim na konstantan izmjenični napon, i korištenjem izmjeničnog napona ili promjene faze primijenjene na Wc kako bi se postigla svrha kontrole rada. motora. AC servo motor ima karakteristike stabilnog rada, dobre upravljivosti, brzog odziva, visoke osjetljivosti i strogih pokazatelja nelinearnosti mehaničkih karakteristika i karakteristika podešavanja (potrebno je manje od 10% do 15% i manje od 15% do 25% odnosno).

Osnovna struktura DC servo motora je slična onoj kod generalnog DC motora. Brzina motora n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, gdje je E protuelektromotorna sila armature, K je konstanta, j je magnetni fluks po polu, Ua, Ia su napon armature i struja armature, Ra je Otpor armature, promjena Ua ili promjena φ može kontrolirati brzinu DC servo motora, ali metoda kontrole napona armature je općenito korišteno. Kod DC servo motora s permanentnim magnetom, pobudni namotaj je zamijenjen trajnim magnetom, a magnetski fluks φ je konstantan. . DC servo motor ima dobre karakteristike linearne regulacije i brz vremenski odziv.

Prednosti i nedostaci DC servo motora

Prednosti: Precizna kontrola brzine, jak obrtni moment i karakteristike brzine, jednostavan princip upravljanja, jednostavan za korištenje i jeftina cijena.

Nedostaci: komutacija četkice, ograničenje brzine, dodatna otpornost i čestice habanja (nije pogodno za okruženja bez prašine i eksplozivna)

Prednosti i nedostaci AC servo motora

Prednosti: dobre karakteristike regulacije brzine, glatka kontrola u cijelom rasponu brzina, gotovo bez oscilacija, visoka efikasnost iznad 90%, manje stvaranje topline, kontrola velike brzine, precizna kontrola položaja (ovisno o preciznosti enkodera), nazivno radno područje Unutra, može postići konstantan obrtni moment, nisku inerciju, nisku buku, bez trošenja četkica, bez održavanja (pogodno za okruženja bez prašine, eksplozivna)

Nedostaci: Upravljanje je složenije, parametri pogona se moraju podesiti na licu mjesta da bi se odredili PID parametri i potrebno je više priključaka.

DC servo motori se dijele na motore s četkicom i motore bez četkica

Brušeni motori su niske cijene, jednostavne strukture, velikog pokretačkog momenta, širokog raspona regulacije brzine, lako se kontroliraju, potrebno im je održavanje, ali su jednostavni za održavanje (zamijenite ugljičnu četkicu), stvaraju elektromagnetne smetnje, imaju zahtjeve za okruženje upotrebe, i obično se koriste za troškovno osjetljive uobičajene industrijske i civilne prilike.

Motori bez četkica su male veličine i male težine, velike snage i brze reakcije, velike brzine i male inercije, stabilni u momentu i glatki u rotaciji, složeni u kontroli, inteligentni, fleksibilni u načinu elektroničke komutacije, mogu se komutirati u kvadratnom ili sinusnom talasu, motor koji ne zahteva održavanje, visoka efikasnost i ušteda energije, malo elektromagnetno zračenje, nizak porast temperature i dug život, pogodan za različita okruženja.

AC servo motori su također motori bez četkica, koji se dijele na sinhrone i asinhrone motore. Trenutno se sinhroni motori uglavnom koriste u kontroli kretanja. Raspon snage je velik, snaga može biti velika, inercija je velika, maksimalna brzina je mala, a brzina raste s povećanjem snage. Ujednačeno spuštanje, pogodno za male brzine i glatke prilike.

Rotor unutar servo motora je trajni magnet. Vozač kontroliše U/V/W trofazni elektricitet da formira elektromagnetno polje. Rotor se rotira pod dejstvom ovog magnetnog polja. Istovremeno, enkoder koji dolazi s motorom prenosi povratni signal vozaču. Vrijednosti se uspoređuju za podešavanje kuta rotacije rotora. Preciznost servo motora zavisi od tačnosti enkodera (broj linija).

Šta je servo motor? Koliko tipova postoji? Koje su radne karakteristike?

Odgovor: Servo motor, poznat i kao izvršni motor, koristi se kao aktuator u sistemu automatskog upravljanja za pretvaranje primljenog električnog signala u ugaoni pomak ili izlaznu ugaonu brzinu na osovini motora.

Servo motori su podijeljeni u dvije kategorije: DC i AC servo motori. Njihove glavne karakteristike su da nema samorotacije kada je napon signala nula, a brzina se smanjuje ravnomjernom brzinom s povećanjem momenta.

Koja je razlika u performansama između AC servo motora i DC servo motora bez četkica?

Odgovor: Performanse AC servo motora su bolje, jer se AC servo kontroliše sinusnim talasom i talasanje obrtnog momenta je malo; dok je DC servo bez četkica kontroliran trapezoidnim valom. Ali DC servo kontrola bez četkica je relativno jednostavna i jeftina.

Brzi razvoj tehnologije AC servo pogona s permanentnim magnetom doveo je do toga da se DC servo sistem suoči s krizom eliminacije. Sa razvojem tehnologije, tehnologija AC servo pogona s permanentnim magnetima postigla je izvanredan razvoj, a poznati proizvođači električne energije u raznim zemljama kontinuirano su lansirali nove serije AC servo motora i servo pogona. AC servo sistem je postao glavni razvojni pravac savremenog servo sistema visokih performansi, zbog čega se DC servo sistem suočava sa krizom eliminacije.

U poređenju sa DC servo motorima, AC servo motori s permanentnim magnetom imaju sljedeće glavne prednosti:

⑴Bez četke i komutatora, rad je pouzdaniji i bez održavanja.

(2) Zagrijavanje namotaja statora je znatno smanjeno.

⑶ Inercija je mala, a sistem ima dobar brzi odgovor.

⑷ Radni uvjeti velike brzine i velikog momenta su dobri.

⑸Mala veličina i mala težina pod istom snagom.

Princip servo motora

Struktura statora AC servo motora je u osnovi slična onoj kod kondenzatorskog dvofaznog jednofaznog asinhronog motora. Stator je opremljen sa dva namotaja sa međusobnom razlikom od 90°, jedan je pobudni namotaj Rf, koji je uvijek povezan na izmjenični napon Uf; drugi je kontrolni namotaj L, koji je spojen na napon upravljačkog signala Uc. Dakle, AC servo motor se naziva i dva servo motora.

Rotor AC servo motora je obično napravljen u kavezu s vjevericom, ali da bi servo motor imao širok raspon brzina, linearne mehaničke karakteristike, bez fenomena "autorotacije" i performanse brzog odziva, u poređenju sa običnim motorima, trebalo bi da imaju Otpor rotora je velik, a moment inercije mali. Trenutno postoje dvije vrste rotorskih struktura koje se široko koriste: jedna je kavezni rotor sa vodilicama visoke otpornosti od visokootpornih provodljivih materijala. Kako bi se smanjio moment inercije rotora, rotor je napravljen vitkim; drugi je šuplji rotor u obliku čaše od legure aluminijuma, stijenka čaše je samo 0,2 -0,3 mm, moment inercije rotora šuplje čaše je mali, odziv je brz, a rad stabilan, pa se široko koristi.

Kada AC servo motor nema upravljački napon, postoji samo pulsirajuće magnetsko polje koje stvara pobudni namotaj u statoru, a rotor je nepomičan. Kada postoji upravljački napon, rotirajuće magnetno polje se stvara u statoru, a rotor rotira u smjeru rotirajućeg magnetnog polja. Kada je opterećenje konstantno, brzina motora se mijenja sa veličinom upravljačkog napona. Kada je faza kontrolnog napona suprotna, servo motor će biti obrnut.

Iako je princip rada AC servo motora sličan principu rada jednofaznog asinhronog motora sa kondenzatorskim pogonom, otpor rotora prvog je mnogo veći od otpora drugog. Stoga, u poređenju sa kondenzatorskim asinhronim motorom, servo motor ima tri istaknute karakteristike:

1. Veliki startni moment: Zbog velikog otpora rotora, karakteristika momenta (mehanička karakteristika) je bliža linearnoj i ima veći početni moment. Stoga, kada stator ima upravljački napon, rotor se odmah okreće, što ima karakteristike brzog pokretanja i visoke osjetljivosti.

2. Široki radni opseg: stabilan rad i niska razina buke. [/p][p=30, 2, lijevo] 3. Nema fenomena samorotacije: Ako servo motor u radu izgubi kontrolni napon, motor će odmah prestati raditi.

Šta je "mikromotor preciznog prijenosa"?

“Mikromotor precizne transmisije” može brzo i pravilno izvršiti instrukcije koje se često mijenjaju u sistemu, te pokrenuti servo mehanizam da završi posao koji se očekuje po instrukciji, a većina njih može ispuniti sljedeće zahtjeve:

1. Može da startuje, zaustavlja, koči, unazad i često radi pri maloj brzini, i ima visoku mehaničku čvrstoću, visok nivo otpornosti na toplotu i visok nivo izolacije.

2. Dobra sposobnost brzog odgovora, veliki obrtni moment, mali moment inercije i mala vremenska konstanta.

3. Sa drajverom i kontrolerom (kao što su servo motor, koračni motor), performanse upravljanja su dobre.

4. Visoka pouzdanost i visoka preciznost.

Kategorija, struktura i performanse "mikromotora preciznog prijenosa"

AC servo motor

(1) Dvofazni AC servo motor kaveznog tipa (tanak rotor kaveznog tipa, približno linearne mehaničke karakteristike, mala zapremina i pobudna struja, servo male snage, rad pri malim brzinama nije dovoljno gladak)

(2) Dvofazni AC servo motor sa nemagnetnim čašastim rotorom (rotor bez jezgre, skoro linearne mehaničke karakteristike, velika zapremina i struja pobude, servo male snage, nesmetan rad pri maloj brzini)

(3) Dvofazni AC servo motor sa feromagnetnim čašastim rotorom (čaš rotor od feromagnetnog materijala, skoro linearne mehaničke karakteristike, veliki moment inercije rotora, mali efekat zupčanika, stabilan rad)

(4) Sinhroni trajni magnet AC servo motor (koaksijalna integrirana jedinica koja se sastoji od sinhronog motora s permanentnim magnetom, tahometra i elementa za detekciju položaja, stator je 3-fazni ili 2-fazni, a rotor od magnetnog materijala mora biti opremljen opseg brzine je širok i mehaničke karakteristike se sastoje od oblasti konstantnog momenta i oblasti konstantne snage, koja se može kontinuirano zaključati, sa dobrim performansama brzog odziva, velikom izlaznom snagom; snaga i mala fluktuacija obrtnog momenta postoje dva načina pogona pravokutnog i sinusnog vala, dobre performanse upravljanja i hemijski proizvodi elektromehaničke integracije)

(5) Asinhroni trofazni AC servo motor (rotor je sličan asinhronom motoru kaveznog tipa, i mora biti opremljen drajverom. Usvaja vektorsku kontrolu i proširuje opseg regulacije brzine konstantne snage. Najviše se koristi u sistemi za regulaciju brzine vretena alatnih mašina)

DC servo motor

(1) DC servo motor s tiskanim namotajem (rotor diska i stator diska su aksijalno vezani cilindričnim magnetnim čelikom, moment inercije rotora je mali, nema efekta nazubljavanja, nema efekta zasićenja, a izlazni moment je velik)

(2) DC servo motor tipa diska sa žicom (rotor diska i stator su aksijalno vezani cilindričnim magnetnim čelikom, moment inercije rotora je mali, performanse upravljanja su bolje od ostalih DC servo motora, efikasnost je visoka, a izlazni moment je veliki)

(3) DC motor sa armaturom sa stalnim magnetom (rotor bez jezgre, mali moment inercije rotora, pogodan za servo sistem inkrementalnog kretanja)

(4) DC servo motor bez četkica (stator je višefazni namotaj, rotor je permanentni magnet, sa senzorom položaja rotora, bez smetnji iskre, dug život, niska razina buke)

moment motora

(1) DC motor obrtnog momenta (ravna struktura, broj polova, broj utora, broj komutacionih delova, broj serijskih provodnika; veliki izlazni moment, kontinuirani rad pri maloj brzini ili u zastoju, dobre mehaničke karakteristike i karakteristike podešavanja, mala elektromehanička vremenska konstanta )

(2) DC motor obrtnog momenta bez četkica (sličan po strukturi DC servo motoru bez četkica, ali ravan, sa mnogo polova, utora i serijskih provodnika; veliki izlazni moment, dobre mehaničke karakteristike i karakteristike podešavanja, dug život, bez varnica, bez buke Nizak)

(3) Kavezni AC motor obrtnog momenta (rotor kaveznog tipa, ravna struktura, veliki broj polova i utora, veliki početni moment, mala elektromehanička vremenska konstanta, dugotrajan rad zaključanog rotora i meka mehanička svojstva)

(4) Motor na izmjeničnu struju sa čvrstim rotorom (čvrsti rotor od feromagnetnog materijala, ravne strukture, veliki broj polova i utora, dugotrajno blokiran rotor, nesmetan rad, meka mehanička svojstva)

koračni motor

(1) Reaktivni koračni motor (stator i rotor su izrađeni od silikonskih čeličnih limova, nema namota na jezgru rotora, a na statoru postoji kontrolni namotaj; ugao koraka je mali, početna i radna frekvencija je visoka , tačnost ugla koraka je niska i nema samoblokirajućeg momenta)

(2) Koračni motor s trajnim magnetom (rotor s trajnim magnetom, radijalni polaritet magnetizacije; veliki ugao koraka, niska početna i radna frekvencija, obrtni moment i manja potrošnja energije od reaktivnog tipa, ali su potrebni pozitivni i negativni impulsi)

(3) Hibridni koračni motor (permanentni magnet rotor, polaritet aksijalne magnetizacije; visoka preciznost ugla koraka, moment zadržavanja, mala ulazna struja, reaktivni i trajni magnet