Reč servo dolazi od grčke reči za rob. "Servo motor" se može shvatiti kao motor koji apsolutno poštuje komandu kontrolnog signala: prije nego što se pošalje upravljački signal, rotor miruje; Kada se pošalje kontrolni signal, rotor se odmah okreće; Kada se izgubi kontrolni signal, rotor se može odmah zaustaviti.
Servo motor je mikromotor koji se koristi kao aktuator u uređaju za automatsko upravljanje, čija je funkcija pretvaranje električnih signala u kutni pomak ili kutnu brzinu rotirajuće osovine. Servo motor, takođe poznat kao izvršni motor, koristi se kao izvršni element u sistemu automatskog upravljanja za pretvaranje primljenog električnog signala u ugaoni pomak ili izlaznu ugaonu brzinu na osovini motora.
Klasifikacija servomotora
Servo motor je podijeljen u dvije kategorije AC servo i DC servo.
Osnovna struktura AC servo motora je slična onoj kod indukcionog motora na izmjeničnu struju (asinhroni motor). Dva uzbudljiva namotaja Wf i upravljačka namotaja WcoWf sa pomakom faznog prostora od 90 stepeni na statoru povezani su konstantnim naizmeničnim naponom. Svrha upravljanja radom motora se postiže korištenjem promjene AC napona ili faze primijenjene na Wc. Ac servo motor ima karakteristike stabilnog rada, dobre upravljivosti, brzog odziva, visoke osjetljivosti i strogog indeksa nelinearnosti mehaničkih karakteristika i karakteristika podešavanja (manje od 10 posto ~ 15 posto i manje od 15 posto ~ 25 posto, respektivno).
Prednosti i nedostaci DC servo motora
Prednosti: precizna kontrola brzine, karakteristike brzine obrtnog momenta su vrlo teške, jednostavan princip upravljanja, jednostavan za korištenje, jeftina cijena.
Nedostaci: okretanje četke, ograničenje brzine, dodatni otpor, čestice habanja (nije pogodno za eksplozivno okruženje bez prašine).
Osnovna struktura DC servo motora je slična onoj kod generalnog DC motora. Brzina motora n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, gdje je E povratna elektromotorna sila armature, K je konstantna, j je magnetni tok po polu, Ua i Ia su napon armature i struja armature, Ra je otpor armature, promjena Ua ili promjena φ, može kontrolirati brzinu DC servo motora, ali općenito koristi metodu kontrole napona armature. U DC servomotoru s permanentnim magnetom, namotaj polja 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 AC servo motora
Prednosti: Dobre karakteristike kontrole brzine, glatka kontrola se može postići u cijeloj zoni brzine, gotovo bez oscilacija, više od 90 posto visoke efikasnosti, manje topline, kontrola velike brzine, visoka precizna kontrola položaja (ovisno o preciznosti enkodera), nazivni rad površine, može postići konstantan obrtni moment, nisku inerciju, nisku buku, bez trošenja četkica, bez održavanja (pogodno za okruženje bez prašine, eksplozivno).
Nedostaci: Upravljanje je složenije, a parametre drajvera je potrebno prilagoditi na licu mjesta kako bi se odredili PID parametri, što zahtijeva više ožičenja.
Dc servo motori se dijele na motore bez četkica i bez četkica.
Motor s četkicom ima prednosti niske cijene, jednostavne strukture, velikog startnog momenta, širokog raspona regulacije brzine, jednostavne kontrole, potrebe za održavanjem, ali praktičnog održavanja (ugljena četkica), elektromagnetnih smetnji, zahtjeva za korištenje okoline, obično se koristi za uobičajene industrijske i građanske prilike osjetljive na troškove.
Motor bez četkica mala zapremina, mala težina, veliki izlazni odziv, velika brzina, mala inercija, stabilna rotacija glatka, složena kontrola, inteligentan, fleksibilan način elektronske komutacije, komutacija kvadratnog ili sinusnog vala, motor bez održavanja, visoka efikasnost i ušteda energije, elektromagnetno zračenje, nizak porast temperature dug život, pogodan za sve vrste okruženja.
Ac servo motor je također motor bez četkica, podijeljen na sinhroni i asinhroni motor, sinhroni motor se općenito koristi u kontroli kretanja trenutno, njegov raspon snage je velik, snaga može biti vrlo velika, velika inercija, najveća brzina je mala, brzina ravnomjerno opada s povećanjem snage, pogodan za male brzine i nesmetan rad
Rotor unutar servo motora je trajni magnet, a vozač kontrolira U/V/W trofazni elektricitet kako bi formirao elektromagnetno polje. Rotor se rotira pod dejstvom ovog magnetnog polja. Istovremeno, enkoder motora šalje povratne signale vozaču i uspoređuje povratnu vrijednost sa ciljnom vrijednošću, kako bi podesio ugao rotacije rotora.
Q
Koja je razlika u performansama između AC servo motora i DC servo motora bez četkica?
A
Performanse AC servo motora su bolje, jer je AC servo sinusoidna kontrola, talasanje obrtnog momenta je malo; A DC servo bez četkica je trapezoidna kontrola valova. Ali DC servo kontrola bez četkica je jednostavnija i jeftinija.
Brzi razvoj tehnologije AC servo pogona naizmjenične struje dovodi do toga da se DC servo sistem suočava s krizom eliminacije [/p][p= 30,2, lijevo] Od 1980-ih, razvojem integriranog kola, energetske elektronike tehnologija i AC tehnologija pogona s promjenjivom brzinom, tehnologija AC servo pogona s permanentnim magnetom je napravila izvanredan razvoj. Poznati proizvođači električne opreme predstavili su nove proizvode serije AC servo motora i servo pogona. Ac servo sistem je postao glavni pravac razvoja savremenog servo sistema visokih performansi, zbog čega se DC servo sistem suočava sa krizom eliminacije.
U poređenju sa DC servo motorom, AC servo motor s permanentnim magnetom ima sljedeće prednosti:
(1) Bez četkice i komutatora, pouzdaniji rad, bez održavanja.
(2) Zagrijavanje namotaja statora je znatno smanjeno.
(3) Inercija je mala i sistem ima dobar brzi odgovor.
(4) Visoka brzina i veliki obrtni moment radni uslovi su dobri.
(5) Mala zapremina i mala težina pod istom snagom.
Princip servo motora
Struktura statora AC servo motora je u osnovi slična onoj kod asinhronog motora s podijeljenom fazom kondenzatora. Stator je opremljen sa dva namotaja sa pozicijskom razlikom od 90 stepeni, jedan je pobudni namotaj Rf, koji je uvek povezan na AC napon Uf; Drugi je kontrolni namotaj L, spojen na napon upravljačkog signala Uc. Tako se AC servo motor naziva i dva servo motora.
Rotor AC servo motora je obično napravljen od kaveznog tipa, ali da bi servo motor imao širok raspon brzina, linearne mehaničke karakteristike, bez fenomena "rotacije" i performanse brzog odziva, u poređenju sa običnim motorom, trebao bi imati veliki otpor rotora i mali moment inercije ove dvije karakteristike. Trenutno postoje dvije vrste rotorskih struktura koje se široko koriste: jedna je kavezni rotor sa vodilicom visoke otpornosti od provodljivog materijala visoke otpornosti. Kako bi se smanjio moment inercije rotora, rotor je napravljen vitkim; Drugi je napravljen od aluminijske legure šupljeg rotora čaše, stijenka čaše je samo 0.2-0.3 mm, šuplji rotor čašice ima mali moment inercije, brzu reakciju i nesmetan rad, tako da je široko rasprostranjen korišteno.
Kada AC servo motor nema upravljački napon, stator ima samo pulsirajuće magnetsko polje koje stvara pobudni namotaj, a rotor je nepomičan. Kada postoji upravljački napon, stator će generirati rotirajuće magnetsko polje, rotor duž smjera rotacije magnetnog polja, u slučaju konstantnog opterećenja, brzina motora se mijenja sa veličinom kontrolnog napona, kada se faza kontrolnog napona je suprotan, servo motor će se obrnuti.
Iako je princip rada AC servo motora sličan principu rada jednofaznog asinhronog motora sa kondenzatorom, otpor rotora prvog je mnogo veći od otpora drugog. Stoga, u poređenju sa kondenzatorskim asinhronim motorom, servo motor ima dvije značajne karakteristike:
1. Veliki startni moment: pošto je otpor rotora veliki, karakteristike momenta (mehaničke karakteristike) su bliže linearnim, i ima veliki startni moment. Dakle, kada stator ima upravljački napon, rotor se odmah okreće, odnosno ima karakteristike brzog pokretanja i visoke osjetljivosti.
2. Široki radni opseg: gladak rad, niska razina buke. [/p][p=30, 2, lijevo]3, nema fenomena rotacije: servo motor u radu, sve dok se izgubi kontrolni napon, motor će odmah prestati raditi.
Precizni pogonski mikro specijalni motor
"Precizni pogon mikro specijalni motor" može brzo i pravilno izvršiti instrukcije koje se često mijenjaju u sistemu, pokretati servo mehanizam kako bi završio očekivani rad instrukcija, od kojih većina može ispuniti sljedeće zahtjeve:
1. Može često pokretati, zaustavljati, kočiti, unazad i niske brzine rada, te visoke mehaničke čvrstoće, visoke otpornosti na toplinu, visoke razine izolacije.
2. Dobra sposobnost brzog odgovora, veliki obrtni moment, mali moment inercije, mala vremenska konstanta.
3. Sa pogonom i kontrolerom (kao što su servo motor, koračni motor), dobre performanse upravljanja.
4. Visoka pouzdanost i preciznost.
Kategorije preciznih pogonskih mikromotora i njihova struktura i performanse uspoređuju se na sljedeći način:
AC servo motor
(1) Dvofazni servo motor kaveznog tipa (tanak kavezni rotor, približno linearne mehaničke karakteristike, mala zapremina i struja pobude, servo male snage, rad pri maloj brzini nije gladak).
(2) Dvofazni servo motor sa nemagnetnim čašastim rotorom (šuplji rotor, približno linearne mehaničke karakteristike, velika zapremina i struja pobude, servo male snage, nesmetan rad pri maloj brzini).
(3) Feromagnetski dvofazni servo motor na izmjeničnu struju (feromagnetni čašasti rotor sa približno linearnim mehaničkim karakteristikama, velikim momentom inercije rotora, efektom malog zupčastog utora i stabilnim radom).
(4) sinhroni permanentni magnet AC servo motor (sastoji se od sinhronog motora s permanentnim magnetom, stroja za mjerenje brzine i koaksijalne jedinice elementa za detekciju položaja, stator je 3-fazni ili 2-fazni, rotor od magnetnog materijala, mora biti opremljen pogonom; širok raspon brzina, mehaničke karakteristike po zoni konstantnog momenta i zoni konstantne snage, kontinuirano uključivanje, brze odgovarajuće performanse su dobre, velika izlazna snaga, mala fluktuacija momenta; pogon kvadratnog vala i pogon sinusnog vala na dva načina, dobre performanse upravljanja, za proizvode za elektromehaničku integraciju).
(5) asinhroni trofazni AC servo motor (slični rotor i kavezni asinhroni motor, mora biti opremljen pogonom, vektorskom kontrolom, proširiti raspon kontrole brzine konstantne snage, uglavnom se koristi za sistem kontrole brzine vretena alata).
Dc servo motor
(1) DC servo motor sa štampanim namotajem (rotor u obliku diska, aksijalno vezan cilindrični magnetni čelik u obliku diska statora, mali moment inercije rotora, bez efekta proreza, bez efekta zasićenja, veliki izlazni moment).
(2) DC servo motor namotan na žicu (rotor i stator u obliku diska su aksijalno vezani cilindričnim magnetnim čelikom, moment inercije rotora je mali, performanse upravljanja su bolje od ostalih DC servo motora, visoka efikasnost, veliki izlazni moment).
(3) DC motor sa armaturom sa stalnim magnetom (šuplji rotor, mala inercija rotora, pogodan za servo sistem inkrementalnog kretanja).
(4) DC servo motor bez četkica (stator je polifazni namotaj, rotor je permanentni magnet, senzor položaja rotora, bez smetnji iskre, dug vijek trajanja, niska razina buke).
Motor momenta
(1) DC motor obrtnog momenta (ravna struktura, broj polova, broj utora, broj reverznih ploča, broj serijskih provodnika; veliki izlazni moment, kontinuirani rad pri maloj brzini ili blokiranoj rotaciji, dobre mehaničke i regulatorne karakteristike, malo elektromehaničko vrijeme konstanta).
(2) DC motor obrtnog momenta bez četkica (slično strukturi DC servo motora bez četkica, ali ravna, broj polova i utora broj serijskih provodnika; Veliki izlazni moment, dobre mehaničke i karakteristike podešavanja, dug život, bez varnica, niska buka).
(3) Kavezni motor AC obrtnog momenta (rotor kaveznog tipa, ravna struktura, više utora za polove, veliki startni moment, mala elektromehanička vremenska konstanta, može raditi dugo vremena, meke mehaničke karakteristike).
(4) Čvrsti rotor AC motor obrtnog momenta (čvrsti rotor od feromagnetnog materijala, ravna struktura, broj polova i utora, može se blokirati dugo vremena, nesmetan rad, meke mehaničke karakteristike).
Koračni motor
(1) Reakcioni koračni motor (rotor statora je napravljen od silikonskog čeličnog lima, jezgro rotora nema namotaj, stator ima kontrolni namotaj; mali ugao koraka, visoka početna i radna frekvencija, niska tačnost kuta koraka, bez samoblokirajućeg momenta).
(2) koračni motor s permanentnim magnetom (permanentni magnet rotor, radijalni polaritet magnetizacije; ugao koraka je velik, početna i radna frekvencija je niska, okretni moment se održava, potrošnja energije je manja od formule reakcije, ali pozitivni i negativni mora biti obezbeđena impulsna struja.
(3) hibridni koračni motor (permanentni magnet rotor, polaritet aksijalne magnetizacije; visoka preciznost ugla koraka, zadržavanje obrtnog momenta, mala ulazna struja, prednosti tipa reakcije i tipa permanentnog magneta).
Preklopljeni reluktantni motor (fiksni rotor je napravljen od silikonskog čeličnog lima, konveksnog tipa, a broj polova blizu koraka reakcionog koraka struktura koračnog motora je slična, sa senzorom položaja rotora, smjer obrtnog momenta je nezavisan od smjera struje, raspon brzine je mali, glasan šum, mehaničke karakteristike po području konstantnog momenta, područje konstantne snage, serijsko karakteristično područje od tri dijela).
Linearni motor (jednostavna struktura, vodilica se može koristiti kao sekundarni provodnik, pogodan za linearno povratno kretanje; visoke brzine servo performanse, visoki faktor snage i efikasnost, performanse konstantne brzine su odlične).