Базові знання серводвигуна

Базові знання серводвигуна

Слово «серво» походить від грецького слова «раб». «Серводвигун» можна розуміти як двигун, який абсолютно підкоряється команді керуючого сигналу: до надсилання керуючого сигналу ротор зупиняється; при надходженні керуючого сигналу ротор моментально обертається; коли керуючий сигнал зникає, ротор може негайно зупинитися.

Серводвигун — це мікродвигун, який використовується як виконавчий механізм у пристрої автоматичного керування. Його функція полягає в перетворенні електричного сигналу в кутове переміщення або кутову швидкість обертового вала.

Серводвигуни діляться на дві категорії: сервоприводи змінного струму та сервоприводи постійного струму

Основна структура серводвигуна змінного струму схожа на структуру асинхронного двигуна змінного струму (асинхронного двигуна). Є дві обмотки збудження Wf і обмотки управління WcoWf зі зміщенням фазового простору на електричний кут 90° на статорі, підключені до постійної напруги змінного струму, і використовують напругу змінного струму або зміну фази, що подається на Wc для досягнення мети керування роботою. двигуна. Серводвигун змінного струму має характеристики стабільної роботи, хорошої керованості, швидкої реакції, високої чутливості та строгих показників нелінійності механічних характеристик і характеристик регулювання (потрібно бути менше ніж 10% до 15% і менше ніж 15% до 25% відповідно).

Основна структура серводвигуна постійного струму схожа на структуру звичайного двигуна постійного струму. Швидкість двигуна n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, де E — протидіюча електрорушійна сила якоря, K — константа, j — магнітний потік на полюс, Ua, Ia — напруга якоря та струм якоря, Ra Опір якоря, зміна Ua або зміна φ може контролювати швидкість серводвигуна постійного струму, але зазвичай використовується метод керування напругою якоря. У серводвигуні постійного струму з постійним магнітом обмотка збудження замінена постійним магнітом, а магнітний потік φ постійний. . Серводвигун постійного струму має хороші характеристики лінійного регулювання та швидкий відгук.

Переваги та недоліки серводвигунів постійного струму

Переваги: ​​Точне регулювання швидкості, жорсткі характеристики крутного моменту та швидкості, простий принцип керування, простий у використанні та низька ціна.

Недоліки: комутація щіток, обмеження швидкості, додатковий опір і частинки зносу (не підходить для безпилових і вибухонебезпечних середовищ)

Переваги та недоліки серводвигуна змінного струму

Переваги: ​​хороші характеристики регулювання швидкості, плавне регулювання у всьому діапазоні швидкості, майже відсутність коливань, високий ККД понад 90%, менше виділення тепла, високошвидкісне регулювання, високоточне регулювання позиції (залежно від точності датчика), номінальна робоча зона Всередині можна досягти постійного крутного моменту, низької інерції, низького рівня шуму, відсутності зносу щіток, не потребує технічного обслуговування (підходить для безпилових, вибухонебезпечних середовищ)

Недоліки: управління складніше, параметри приводу потрібно регулювати на місці, щоб визначити параметри PID, і потрібно більше з’єднань.

Серводвигуни постійного струму поділяються на щіткові та безщіточні

Щіткові двигуни мають низьку вартість, просту конструкцію, великий пусковий момент, широкий діапазон регулювання швидкості, прості в управлінні, потребують обслуговування, але прості в обслуговуванні (замініть вугільну щітку), створюють електромагнітні перешкоди, мають вимоги до середовища використання, і зазвичай використовуються для економічно чутливих звичайних промислових і цивільних випадків.

Безщіточні двигуни мають невеликі розміри та легку вагу, мають високу продуктивність та швидку реакцію, високу швидкість та малий момент інерції, стабільний крутний момент та плавне обертання, складне керування, інтелектуальний, гнучкий у режимі електронної комутації, можна комутувати прямокутна або синусоїда, двигун, що не потребує обслуговування, висока ефективність та енергозбереження, мале електромагнітне випромінювання, низьке підвищення температури та тривалий термін служби, підходить для різних середовищ.

Серводвигуни змінного струму також є безщітковими двигунами, які поділяються на синхронні та асинхронні двигуни. В даний час в управлінні рухом зазвичай використовуються синхронні двигуни. Діапазон потужності великий, потужність може бути великою, інерція велика, максимальна швидкість низька, а швидкість збільшується зі збільшенням потужності. Рівномірний швидкісний спуск, підходить для низьких швидкостей і плавного бігу.

Ротор всередині серводвигуна є постійним магнітом. Драйвер керує U/V/W трифазною електрикою для формування електромагнітного поля. Під дією цього магнітного поля обертається ротор. У той же час енкодер, який постачається разом з двигуном, передає сигнал зворотного зв'язку драйверу. Значення порівнюються для регулювання кута обертання ротора. Точність сервомотора залежить від точності кодера (кількості ліній).

Що таке серводвигун? Скільки типів існує? Які робочі характеристики?

Відповідь: Серводвигун, також відомий як виконавчий двигун, використовується як виконавчий механізм у системі автоматичного керування для перетворення отриманого електричного сигналу в кутове переміщення або вихідну кутову швидкість на валу двигуна.

Серводвигуни поділяються на дві категорії: серводвигуни постійного та змінного струму. Їх основні характеристики полягають у відсутності самообертання, коли напруга сигналу дорівнює нулю, а швидкість падає рівномірно зі збільшенням крутного моменту.

Яка різниця в продуктивності між серводвигуном змінного струму та безщітковим серводвигуном постійного струму?

Відповідь: продуктивність серводвигуна змінного струму краща, оскільки сервопривод змінного струму керується синусоїдою, а пульсації крутного моменту невеликі; тоді як безщітковий сервопривод постійного струму керується трапецієподібною хвилею. Але безщіткове керування сервоприводом постійного струму є відносно простим і дешевим.

Швидкий розвиток технології сервоприводів змінного струму з постійним магнітом призвело до того, що сервосистема постійного струму постала перед кризою ліквідації. З розвитком технологій технологія сервоприводів змінного струму з постійним магнітом досягла видатного розвитку, і відомі виробники електротехніки в різних країнах постійно випускають нові серії серводвигунів змінного струму та сервоприводів. Сервосистема змінного струму стала основним напрямком розвитку сучасної високопродуктивної сервосистеми, що змушує сервосистему постійного струму стикатися з кризою ліквідації.

У порівнянні з серводвигунами постійного струму, серводвигуни змінного струму з постійними магнітами мають наступні основні переваги:

⑴Без щітки та комутатора робота є більш надійною та не вимагає технічного обслуговування.

(2) Нагрівання обмотки статора значно зменшується.

⑶ Інерція невелика, і система має хорошу швидку реакцію.

⑷ Робочий стан високої швидкості та високого крутного моменту хороший.

⑸Малий розмір і легка вага при однаковій потужності.

Принцип роботи сервомотора

Структура статора серводвигуна змінного струму в основному схожа на структуру конденсаторного однофазного асинхронного двигуна. Статор оснащений двома обмотками з взаємною різницею 90°, одна - обмотка збудження Rf, яка завжди підключена до змінної напруги Uf; інша - керуюча обмотка L, яка підключена до напруги керуючого сигналу Uc. Тому серводвигун змінного струму також називають двома серводвигунами.

Ротор серводвигуна змінного струму зазвичай складається з короткозамкненої клітки, але для того, щоб серводвигун мав широкий діапазон швидкості, лінійні механічні характеристики, відсутність явища «авторотації» та швидку реакцію, порівняно зі звичайними двигунами, він повинен мати Опір ротора великий, а момент інерції малий. В даний час існує два типи роторних конструкцій, які широко використовуються: один - короткозамкнений ротор з високоомними направляючими шинами, виготовленими з високоомних провідних матеріалів. З метою зменшення моменту інерції ротора ротор роблять витонченим; інший - це порожнистий чашеподібний ротор, виготовлений з алюмінієвого сплаву, стінка чашки становить лише 0,2-0,3 мм, момент інерції порожнистого чашеподібного ротора невеликий, відповідь швидка, а робота стабільна, тому він широко використовується.

Коли серводвигун змінного струму не має керуючої напруги, існує лише пульсуюче магнітне поле, створене обмоткою збудження в статорі, а ротор нерухомий. При наявності керуючої напруги в статорі створюється обертове магнітне поле, і ротор обертається в напрямку обертового магнітного поля. При постійному навантаженні швидкість двигуна змінюється з величиною керуючої напруги. Коли фаза керуючої напруги протилежна, серводвигун буде реверсований.

Хоча принцип роботи серводвигуна змінного струму схожий на принцип роботи однофазного асинхронного двигуна, що працює від конденсатора, опір ротора першого набагато більший, ніж опір останнього. Таким чином, у порівнянні з асинхронним двигуном, що працює від конденсатора, серводвигун має три характерні особливості:

1. Великий пусковий момент: через великий опір ротора характеристика крутного моменту (механічна характеристика) ближча до лінійної та має більший пусковий момент. Тому, коли статор має керуючу напругу, ротор обертається негайно, що має характеристики швидкого запуску та високої чутливості.

2. Широкий робочий діапазон: стабільна робота та низький рівень шуму. [/p][p=30, 2, ліворуч] 3. Відсутність явища самообертання: якщо серводвигун під час роботи втрачає керуючу напругу, двигун негайно припинить роботу.

Що таке «мікродвигун прецизійної трансмісії»?

«Прецизійний трансмісійний мікродвигун» може швидко і правильно виконувати інструкції в системі, які часто змінюються, і керувати сервомеханізмом для виконання роботи, очікуваної інструкцією, і більшість із них можуть відповідати таким вимогам:

1. Він може запускатися, зупинятися, гальмувати, рухатися заднім ходом і часто працювати на низькій швидкості, має високу механічну міцність, високий рівень термостійкості та високий рівень ізоляції.

2. Хороша здатність швидкого відгуку, великий крутний момент, малий момент інерції та мала постійна часу.

3. З драйвером і контролером (таким як серводвигун, кроковий двигун) ефективність керування хороша.

4. Висока надійність і висока точність.

Категорія, структура та продуктивність "прецизійного трансмісійного мікромотора"

Серводвигун змінного струму

(1) Двофазний серводвигун змінного струму з короткозамкнутим ротором (тонкий ротор із короткозамкнутим ротором, приблизно лінійні механічні характеристики, малий об’єм і струм збудження, сервопривод малої потужності, робота на низькій швидкості недостатньо плавна)

(2) Двофазний серводвигун змінного струму з немагнітним чашковим ротором (ротор без сердечника, майже лінійні механічні характеристики, великий об’єм і струм збудження, мала потужність сервоприводу, плавна робота на низькій швидкості)

(3) Двофазний серводвигун змінного струму з феромагнітним чашковим ротором (чашковий ротор виготовлений з феромагнітного матеріалу, майже лінійні механічні характеристики, великий момент інерції ротора, малий ефект зубчастого затягування, стабільна робота)

(4) Синхронний серводвигун змінного струму з постійним магнітом (коаксіальний інтегрований блок, що складається з синхронного двигуна з постійним магнітом, тахометра та елемента визначення положення, статор є 3-фазним або 2-фазним, а ротор з магнітного матеріалу повинен бути оснащений привід; діапазон швидкості широкий, а механічні характеристики складаються з постійної площі крутного моменту та постійної площі потужності, які можна постійно фіксувати, з хорошою швидкою реакцією, великою продуктивністю потужність і невеликі коливання крутного моменту; є два режими приводу прямокутної хвилі та приводу синусоїдальної хвилі, хороші характеристики керування та електромеханічна інтеграція хімічних продуктів)

(5) Асинхронний трифазний серводвигун змінного струму (ротор подібний до асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором і повинен бути оснащений драйвером. Він приймає векторне керування та розширює діапазон постійного регулювання швидкості потужності. Він в основному використовується в системи регулювання швидкості шпинделя верстатів)

Серводвигун постійного струму

(1) Серводвигун постійного струму з друкованою обмоткою (дисковий ротор і дисковий статор аксіально з’єднані циліндричною магнітною сталлю, момент інерції ротора невеликий, немає ефекту зачеплення, ефекту насичення, а вихідний крутний момент великий)

(2) Серводвигун постійного струму з дротяним диском (дисковий ротор і статор аксіально з’єднані циліндричною магнітною сталлю, момент інерції ротора невеликий, ефективність керування краща, ніж інші серводвигуни постійного струму, ефективність висока, а вихідний момент великий)

(3) Двигун постійного струму з якорем чашкового типу (ротор без сердечника, малий момент інерції ротора, придатний для сервосистеми поступового руху)

(4) Безщітковий серводвигун постійного струму (статор — це багатофазна обмотка, ротор — постійний магніт, з датчиком положення ротора, без перешкод від іскри, довгий термін служби, низький рівень шуму)

моментний двигун

(1) Моментний двигун постійного струму (плоска структура, кількість полюсів, кількість пазів, кількість комутаційних елементів, кількість послідовних провідників; великий вихідний момент, безперервна робота на низькій швидкості або зупиненій роботі, хороші механічні та регулювальні характеристики, мала електромеханічна постійна часу )

(2) Безщітковий двигун постійного струму (подібний за структурою до безщіткового серводвигуна постійного струму, але плоский, із багатьма полюсами, пазами та послідовними провідниками; великий вихідний момент, хороші механічні та регулювальні характеристики, довгий термін служби, відсутність іскор, відсутність шуму Низький)

(3) Моментний двигун змінного струму короткозамкненого типу (ротор короткозамкнутого типу, плоска структура, велика кількість полюсів і пазів, великий пусковий момент, мала електромеханічна постійна часу, довготривала робота із заблокованим ротором і м’які механічні властивості)

(4) Моментний двигун змінного струму з суцільним ротором (суцільний ротор із феромагнітного матеріалу, плоска структура, велика кількість полюсів і пазів, довготривалий заблокований ротор, плавна робота, м’які механічні властивості)

кроковий двигун

(1) Реактивний кроковий двигун (статор і ротор виготовлені з листів кремнієвої сталі, на сердечнику ротора немає обмотки, а на статорі є обмотка керування; кут кроку малий, початкова та робоча частота висока , точність кута кроку низька, і немає моменту самоблокування)

(2) Кроковий двигун з постійним магнітом (ротор з постійним магнітом, радіальна полярність намагніченості; великий кут кроку, низька початкова та робоча частота, утримуючий крутний момент і менше енергоспоживання, ніж реактивний тип, але потрібні позитивні та негативні імпульси струму)

(3) Гібридний кроковий двигун (ротор з постійним магнітом, осьова полярність намагніченості; висока точність кута кроку, утримуючий момент, малий вхідний струм, як реактивний, так і постійний магніт