A palavra servo vem da palavra grega para escravo. "Servo motor" pode ser entendido como um motor que obedece absolutamente ao comando do sinal de controle: antes que o sinal de controle seja enviado, o rotor está parado; Quando o sinal de controle é enviado, o rotor gira imediatamente; Quando o sinal de controle é perdido, o rotor pode parar imediatamente.
Servo motor é um micro motor usado como atuador em dispositivo de controle automático, cuja função é converter sinais elétricos em deslocamento angular ou velocidade angular do eixo rotativo. O servo motor, também conhecido como motor executivo, é utilizado como elemento executivo no sistema de controle automático para converter o sinal elétrico recebido em deslocamento angular ou saída de velocidade angular no eixo do motor.
Classificação de servomotores
O servo motor é dividido em duas categorias de servo AC e servo DC.
A estrutura básica do servomotor CA é semelhante à do motor de indução CA (motor assíncrono). Dois enrolamentos de excitação Wf e enrolamentos de controle WcoWf com deslocamento de espaço de fase de 90 graus no estator são conectados com tensão CA constante. O objetivo de controlar a operação do motor é alcançado usando a mudança de tensão CA ou fase aplicada a Wc. O servo motor AC tem as características de operação estável, boa capacidade de controle, resposta rápida, alta sensibilidade e índice estrito de não linearidade de características mecânicas e características de ajuste (menos de 10 por cento ~ 15 por cento e menos de 15 por cento ~ 25 por cento, respectivamente).
Vantagens e desvantagens do servo motor DC
Vantagens: controle de velocidade preciso, características de velocidade de torque é muito difícil, princípio de controle simples, fácil de usar, preço barato.
Desvantagens: inversão da escova, limite de velocidade, resistência adicional, partículas de desgaste (não adequado para ambiente explosivo livre de poeira).
A estrutura básica do servomotor DC é semelhante à do motor DC geral. Velocidade do motor n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, onde E é a força eletromotriz de retorno da armadura, K é constante, j é o fluxo magnético por polo, Ua e Ia são a tensão da armadura e corrente de armadura, Ra é a resistência de armadura, mude Ua ou mude φ, pode controlar a velocidade do servo motor DC, mas geralmente usa o método de controle de tensão de armadura. No servomotor DC de ímã permanente, o enrolamento de campo é substituído por ímã permanente e o fluxo magnético φ é constante. O servo motor DC tem boas características de regulação linear e tempo de resposta rápido.
As vantagens e desvantagens do servo motor AC
Vantagens: Boas características de controle de velocidade, controle suave pode ser alcançado em toda a zona de velocidade, quase nenhuma oscilação, mais de 90% de alta eficiência, menos calor, controle de alta velocidade, controle de posição de alta precisão (dependendo da precisão do codificador), operação nominal área, pode atingir torque constante, baixa inércia, baixo ruído, sem desgaste da escova, livre de manutenção (adequado para ambiente explosivo e livre de poeira).
Desvantagens: O controle é mais complexo e os parâmetros do driver precisam ser ajustados no local para determinar os parâmetros do PID, o que requer mais fiação.
Os servomotores CC são divididos em motores sem escovas e sem escovas.
O motor de escova tem as vantagens de baixo custo, estrutura simples, grande torque de partida, ampla faixa de regulação de velocidade, fácil controle, necessidade de manutenção, mas manutenção conveniente (escova de carbono), interferência eletromagnética, requisitos para o uso do ambiente, geralmente usados para ocasiões industriais e civis comuns sensíveis ao custo.
Motor sem escova de pequeno volume, peso leve, grande resposta de saída, alta velocidade, pequena inércia, rotação estável de torque suave, controle complexo, inteligente, modo de comutação eletrônica flexível, comutação de onda quadrada ou senoidal, livre de manutenção do motor, alta eficiência e economia de energia, radiação eletromagnética, aumento de baixa temperatura longa vida, adequado para todos os tipos de ambiente.
O servo motor ac também é um motor sem escova, dividido em motor síncrono e assíncrono, o motor síncrono é geralmente usado no controle de movimento atualmente, sua faixa de potência é grande, a potência pode ser muito grande, grande inércia, a velocidade mais alta é baixa, a velocidade diminui uniformemente com o aumento de potência, adequado para baixa velocidade e operação suave
O rotor dentro do servo motor é um imã permanente, e o driver controla a eletricidade trifásica U/V/W para formar um campo eletromagnético. O rotor gira sob a ação deste campo magnético. Ao mesmo tempo, o codificador do motor envia sinais de feedback ao driver e compara o valor de feedback com o valor alvo, de modo a ajustar o ângulo de rotação do rotor.
Q
Qual é a diferença de desempenho entre o servo motor CA e o servo motor CC sem escova?
A
O desempenho do servo motor AC é melhor, porque o servo AC é um controle senoidal, a ondulação do torque é pequena; E servo DC brushless é controle de onda trapezoidal. Mas o controle servo DC sem escova é mais simples e mais barato.
O rápido desenvolvimento da tecnologia de servo drive CA de imã permanente faz com que o sistema servo DC enfrente a crise de ser eliminado tecnologia e tecnologia de acionamento de velocidade variável CA, tecnologia de servoacionamento CA de ímã permanente fez um excelente desenvolvimento. Fabricantes elétricos famosos introduziram novos produtos da série servo motor AC e servo drive. O sistema servo AC tornou-se a principal direção de desenvolvimento do sistema servo contemporâneo de alto desempenho, o que faz com que o sistema servo DC enfrente a crise de ser eliminado.
Comparado com o servo motor DC, o servo motor AC de imã permanente tem as seguintes vantagens:
(1) Sem escova e comutador, operação mais confiável, livre de manutenção.
(2) O aquecimento do enrolamento do estator é bastante reduzido.
(3) A inércia é pequena e o sistema tem uma boa resposta rápida.
(4) A condição de trabalho de alta velocidade e grande torque é boa.
(5) Pequeno volume e peso leve sob a mesma potência.
Princípio do servo motor
A estrutura do estator do servo motor CA é basicamente semelhante à do motor assíncrono de fase dividida do capacitor. O estator é equipado com dois enrolamentos com uma diferença de posição de 90 graus, um é o enrolamento de excitação Rf, que está sempre conectado à tensão CA Uf; O outro é o enrolamento de controle L, conectado à tensão do sinal de controle Uc. Assim, o servo motor AC também é chamado de dois servo motores.
O rotor do servo motor AC é geralmente feito do tipo gaiola de esquilo, mas para fazer o servo motor ter uma ampla faixa de velocidade, características mecânicas lineares, nenhum fenômeno de "rotação" e desempenho de resposta rápida, em comparação com o motor comum, ele deve ter grande resistência do rotor e pequeno momento de inércia dessas duas características. Atualmente, existem dois tipos de estruturas de rotor amplamente utilizadas: uma é o rotor de gaiola de esquilo com barra guia de alta resistividade feita de material condutor com alta resistividade. Para reduzir o momento de inércia do rotor, o rotor é esguio; O outro é feito de rotor de copo oco de liga de alumínio, parede do copo é apenas 0.2-0.3mm, rotor de copo oco tem um pequeno momento de inércia, reação rápida e operação suave, por isso é amplamente usado.
Quando o servomotor CA não possui tensão de controle, o estator possui apenas um campo magnético pulsante gerado pelo enrolamento de excitação e o rotor fica estacionário. Quando há uma tensão de controle, o estator irá gerar um campo magnético rotativo, o rotor ao longo da direção da rotação do campo magnético rotativo, no caso de carga constante, a velocidade do motor com o tamanho da tensão de controle muda, quando a fase da tensão de controle for oposta, o servo motor inverterá.
Embora o princípio de funcionamento do servomotor CA seja semelhante ao do motor assíncrono monofásico com capacitor, a resistência do rotor do primeiro é muito maior que a do segundo. Portanto, comparado com o motor assíncrono de funcionamento do capacitor, o servo motor tem duas características significativas:
1. Grande torque de partida: como a resistência do rotor é grande, as características de torque (características mecânicas) são mais próximas do linear e tem um grande torque de partida. Portanto, quando o estator possui uma tensão de controle, o rotor gira imediatamente, ou seja, possui as características de partida rápida e alta sensibilidade.
2. Ampla faixa de operação: operação suave, baixo ruído. [/p][p=30, 2, left]3, nenhum fenômeno de rotação: o servo motor em operação, desde que a tensão de controle seja perdida, o motor irá parar de funcionar imediatamente.
Motor micro especial de acionamento de precisão
O "micro motor especial de acionamento de precisão" pode executar rápida e corretamente instruções que mudam com frequência no sistema, acionar o servomecanismo para concluir o trabalho esperado das instruções, a maioria das quais pode atender aos seguintes requisitos:
1. Pode freqüentemente iniciar, parar, frear, reverso e operação de baixa velocidade e alta resistência mecânica, alto grau de resistência ao calor, alto grau de isolamento.
2. Boa capacidade de resposta rápida, grande torque, pequeno momento de inércia, pequena constante de tempo.
3. Com acionamento e controlador (como servo motor, motor de passo), bom desempenho de controle.
4. Alta confiabilidade e precisão.
As categorias de micromotores de acionamento de precisão e sua estrutura e desempenho são comparadas da seguinte forma:
servomotor CA
(1) Servo motor CA bifásico tipo gaiola (rotor de gaiola delgada, características mecânicas aproximadamente lineares, pequeno volume e corrente de excitação, servo de baixa potência, operação de baixa velocidade não é suave).
(2) Servo motor CA bifásico de rotor de copo não magnético (rotor de copo oco, características mecânicas aproximadamente lineares, grande volume e corrente de excitação, servo de baixa potência, funcionamento suave em baixa velocidade).
(3) Servo motor CA bifásico com rotor de copo ferromagnético (rotor de copo ferromagnético com características mecânicas aproximadamente lineares, grande momento de inércia do rotor, pequeno efeito de ranhura de dente e operação estável).
(4) servo motor CA de ímã permanente síncrono (consistindo de motor síncrono de ímã permanente, máquina de medição de velocidade e unidade coaxial de elemento de detecção de posição, estator é trifásico ou bifásico, rotor de material magnético, deve ser equipado com um driver; ampla faixa de velocidade, características mecânicas por zona de torque constante e zona de potência constante, entupimento contínuo, desempenho correspondente rápido é bom, grande potência de saída, pequena flutuação de torque; Unidade de onda quadrada e unidade de onda senoidal de duas maneiras, bom desempenho de controle, para produtos de integração eletromecânica).
(5) servo motor AC trifásico assíncrono (motor assíncrono de rotor e gaiola semelhante, deve ser equipado com um driver, controle vetorial, expanda a faixa de controle de velocidade de potência constante, usado principalmente para o sistema de controle de velocidade do fuso de máquinas-ferramenta).
servo motor dc
(1) Servo motor CC de enrolamento impresso (rotor em forma de disco, estator em forma de disco aço magnético cilíndrico ligado axialmente, pequeno momento de inércia do rotor, sem efeito de slot, sem efeito de saturação, grande torque de saída).
(2) servo motor DC de fio enrolado (rotor em forma de disco e estator são ligados axialmente com aço magnético cilíndrico, momento de inércia do rotor é pequeno, desempenho de controle é melhor do que outros servo motores DC, alta eficiência, grande torque de saída).
(3) motor DC de ímã permanente de armadura tipo copo (rotor de copo oco, pequena inércia do rotor, adequado para sistema servo de movimento incremental).
(4) servomotor DC sem escova (estator é enrolamento polifásico, rotor é ímã permanente, sensor de posição do rotor, sem interferência de faísca, longa vida, baixo ruído).
motor de torque
(1) Motor de torque DC (estrutura plana, número de pólos, número de slots, número de placas reversíveis, número de condutores em série; Grande torque de saída, operação contínua em baixa velocidade ou rotação bloqueada, boas características mecânicas e regulatórias, pequeno tempo eletromecânico constante).
(2) motor de torque DC sem escova (semelhante à estrutura do servo motor DC sem escova, mas plana, o número de pólos e número de slots de condutores em série; Grande torque de saída, boas características mecânicas e de ajuste, longa vida, sem faísca, baixo ruído).
(3) Motor de torque CA tipo gaiola (rotor tipo gaiola, estrutura plana, mais slots de pólo, grande torque de partida, pequena constante de tempo eletromecânica, pode funcionar por um longo tempo, características mecânicas suaves).
(4) Motor de torque AC de rotor sólido (rotor sólido de material ferromagnético, estrutura plana, número de pólos e slots, pode ser bloqueado por um longo tempo, operação suave, características mecânicas suaves).
motor de passo
(1) Motor de passo de reação (o rotor do estator é feito de chapa de aço silício, o núcleo do rotor não tem enrolamento, o estator tem enrolamento de controle; ângulo de passo pequeno, alta frequência de partida e operação, precisão do ângulo de passo baixo, sem torque de travamento automático).
(2) motor de passo de ímã permanente (rotor de ímã permanente, polaridade de magnetização radial; O ângulo de passo é grande, a frequência de partida e operação é baixa, o torque é mantido, o consumo de energia é menor que a fórmula de reação, mas o positivo e negativo corrente de pulso deve ser fornecida.
(3) motor de passo híbrido (rotor de ímã permanente, polaridade de magnetização axial; alta precisão do ângulo de passo, mantendo o torque, pequena corrente de entrada, vantagens do tipo de reação e do tipo de ímã permanente).
Motor de relutância comutado (rotor fixo é feito de chapa de aço silício, tipo de pólo convexo e número de pólo próximo à estrutura do motor de passo de reação de distância do passo é semelhante, com sensor de posição do rotor, direção do torque é independente da direção atual, faixa de velocidade é pequena, ruído alto, características mecânicas por região de torque constante, região de potência constante, região característica em série de três partes).
Motor linear (estrutura simples, trilho guia pode ser usado como condutor secundário, adequado para movimento alternativo linear; desempenho servo de alta velocidade, alto fator de potência e eficiência, desempenho de velocidade constante é excelente).