Riječ servo dolazi od grčke riječi za roba. "Servo motor" se može shvatiti kao motor koji apsolutno poštuje naredbu upravljačkog signala: prije slanja upravljačkog signala rotor miruje; Kada se pošalje kontrolni signal, rotor se odmah okreće; Kada se izgubi upravljački signal, rotor se može odmah zaustaviti.
Servo motor je mikro motor koji se koristi kao aktuator u uređaju za automatsko upravljanje, čija je funkcija pretvaranje električnih signala u kutni pomak ili kutnu brzinu rotirajućeg vratila. Servo motor, također poznat kao izvršni motor, koristi se kao izvršni element u automatskom upravljačkom sustavu za pretvaranje primljenog električnog signala u kutni pomak ili kutnu izlaznu brzinu na vratilu motora.
Klasifikacija servomotora
Servo motor je podijeljen u dvije kategorije AC servo i DC servo.
Osnovna struktura AC servo motora slična je strukturi AC indukcijskog motora (asinkroni motor). Dva uzbudna namota Wf i upravljački namot WcoWf s pomakom faznog prostora od 90 stupnjeva na statoru povezani su konstantnim izmjeničnim naponom. Svrha upravljanja radom motora postiže se korištenjem promjene izmjeničnog 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 odnosno manje od 15 posto ~ 25 posto).
Prednosti i nedostaci DC servo motora
Prednosti: precizna kontrola brzine, okretni moment karakteristike brzine su vrlo teške, jednostavan princip upravljanja, jednostavan za korištenje, jeftina cijena.
Nedostaci: preokret četke, ograničenje brzine, dodatni otpor, čestice trošenja (nije prikladno za eksplozivno okruženje bez prašine).
Osnovna struktura istosmjernog servo motora slična je strukturi općeg istosmjernog motora. Brzina motora n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, gdje je E povratna elektromotorna sila armature, K je konstanta, j je magnetski tok po polu, Ua i Ia su napon armature i struja armature, Ra je otpor armature, promjena Ua ili promjena φ, može kontrolirati brzinu istosmjernog servo motora, ali općenito koristi metodu kontrole napona armature. U DC servomotoru s permanentnim magnetom, namot polja je zamijenjen permanentnim magnetom, a magnetski tok φ je konstantan. DC servo motor ima dobre karakteristike linearne regulacije i brz vremenski odziv.
Prednosti i nedostaci AC servo motora
Prednosti: Dobre karakteristike regulacije brzine, glatka regulacija može se postići u cijeloj zoni brzine, gotovo bez oscilacija, više od 90 posto visoka učinkovitost, manje topline, regulacija velike brzine, regulacija položaja visoke preciznosti (ovisno o točnosti enkodera), nazivni rad području, može postići konstantan okretni moment, nisku inerciju, nisku buku, bez trošenja četkica, bez održavanja (prikladno za okolinu bez prašine, eksplozivnu).
Nedostaci: Upravljanje je složenije, a parametri pokretača moraju se prilagoditi na licu mjesta kako bi se odredili PID parametri, što zahtijeva više ožičenja.
DC servo motori se dijele na motore bez četkica i motore bez četkica.
Motor četke ima prednosti niske cijene, jednostavne strukture, velikog startnog momenta, širokog raspona regulacije brzine, jednostavnog upravljanja, potrebe za održavanjem, ali praktičnog održavanja (ugljične četke), elektromagnetskih smetnji, zahtjeva za korištenje okoliša, obično se koristi za troškovno osjetljive uobičajene industrijske i civilne prilike.
Motor bez četkica mali volumen, mala težina, veliki izlazni odziv, velika brzina, mala inercija, okretni moment stabilna rotacija glatka, složena kontrola, inteligentan, fleksibilan način elektroničke komutacije, komutacija kvadratnog vala ili sinusnog vala, motor ne zahtijeva održavanje, visoka učinkovitost i ušteda energije, elektromagnetsko zračenje, nizak porast temperature, dug život, pogodan za sve vrste okruženja.
AC servo motor je također motor bez četkica, podijeljen na sinkroni i asinkroni motor, sinkroni motor se općenito koristi u upravljanju kretanjem trenutno, njegov raspon snage je velik, snaga može biti vrlo velika, velika inercija, najveća brzina je niska, brzina ravnomjerno se smanjuje s povećanjem snage, pogodno za male brzine i glatki rad
Rotor unutar servo motora je trajni magnet, a pokretač upravlja U/V/W trofaznom strujom kako bi formirao elektromagnetsko polje. Rotor se okreće pod djelovanjem tog magnetskog polja. U isto vrijeme, enkoder motora šalje povratne signale vozaču i uspoređuje povratnu vrijednost s ciljnom vrijednošću, kako bi prilagodio kut rotacije rotora.
Q
Koja je razlika u performansama između AC servo motora i DC servo motora bez četkica?
A
Performanse servo motora izmjenične struje su bolje, jer servo izmjenične struje ima sinusoidnu kontrolu, valovitost momenta je mala; A DC servo bez četkica je kontrola trapezoidnog vala. Ali DC servo kontrola bez četkica je jednostavnija i jeftinija.
Brzi razvoj tehnologije AC servo pogona s trajnim magnetom čini da se DC servo sustav suočava s krizom eliminacije [/p][p= 30,2, lijevo] Od 1980-ih, s razvojem integriranih krugova, energetska elektronika tehnologija i tehnologija AC pogona s promjenjivom brzinom, tehnologija AC servo pogona s trajnim magnetima postigla je izvanredan razvoj. Poznati proizvođači električne opreme predstavili su nove AC servo motore i proizvode serije servo pogona. AC servo sustav je postao glavni smjer razvoja suvremenog servo sustava visokih performansi, zbog čega se DC servo sustav suočava s krizom eliminacije.
U usporedbi s DC servo motorom, AC servo motor s permanentnim magnetom ima sljedeće prednosti:
(1) Bez četke i komutatora, pouzdaniji rad, bez održavanja.
(2) Zagrijavanje namota statora znatno je smanjeno.
(3) Inercija je mala i sustav ima dobar brzi odziv.
(4) Radni uvjeti velike brzine i velikog momenta su dobri.
(5) Mali volumen i mala težina pod istom snagom.
Princip servo motora
Struktura statora AC servo motora u osnovi je slična strukturi kondenzatorskog asinkronog motora s podijeljenom fazom. Stator je opremljen s dva namota s razlikom položaja od 90 stupnjeva, jedan je uzbudni namot Rf, koji je uvijek spojen na izmjenični napon Uf; Drugi je upravljački namot L, spojen na napon upravljačkog signala Uc. Tako se AC servo motor naziva i dva servo motora.
Rotor AC servo motora obično je napravljen od kaveznog tipa, ali kako bi servo motor imao širok raspon brzine, linearne mehaničke karakteristike, bez fenomena "rotacije" i brz odziv, u usporedbi s običnim motorom, trebao bi imati veliki otpor rotora i mali moment tromosti ove dvije karakteristike. Trenutno postoje dvije vrste struktura rotora koje se široko koriste: jedna je kavezni rotor s vodilicom visokog otpora izrađenom od vodljivog materijala s visokim otporom. Kako bi se smanjio moment tromosti rotora, rotor je napravljen vitkim; Drugi je izrađen od aluminijske legure šuplji čašičasti rotor, stjenka čašice je samo 0.2-0.3 mm, šuplji čašičasti rotor ima mali moment inercije, brzu reakciju i glatki rad, tako da je širok koristi se.
Kada AC servo motor nema upravljački napon, stator ima samo pulsirajuće magnetsko polje koje stvara pobudni namot, a rotor miruje. Kada postoji upravljački napon, stator će generirati rotirajuće magnetsko polje, rotor duž smjera rotacije rotirajućeg magnetskog polja, u slučaju konstantnog opterećenja, brzina motora s veličinom upravljačkog napona se mijenja, kada je faza upravljačkog napona suprotno, servo motor će se okrenuti.
Iako je princip rada AC servo motora sličan onom kod kondenzatora koji pokreće jednofazni asinkroni motor, otpor rotora prvog je mnogo veći od otpora drugog. Stoga, u usporedbi s kondenzatorom koji pokreće asinkroni motor, servo motor ima dvije značajne karakteristike:
1. Veliki početni zakretni moment: budući da je otpor rotora velik, karakteristike zakretnog momenta (mehaničke karakteristike) su bliže linearnim i ima veliki početni zakretni moment. Dakle, kada stator ima upravljački napon, rotor se odmah vrti, odnosno ima karakteristike brzog pokretanja i visoke osjetljivosti.
2. Širok radni raspon: gladak rad, niska buka. [/p][p=30, 2, lijevo]3, nema fenomena rotacije: servo motor radi, sve dok se izgubi upravljački napon, motor će odmah prestati raditi.
Mikro specijalni motor s preciznim pogonom
"Precision drive micro special motor" može brzo i ispravno izvršavati često mijenjajuće instrukcije u sustavu, pokretati servo mehanizam da dovrši očekivani rad instrukcija, od kojih većina može ispuniti sljedeće zahtjeve:
1. Može često pokretati, zaustavljati, kočiti, voziti unatrag i pri niskoj brzini, te ima visoku mehaničku čvrstoću, visok stupanj otpornosti na toplinu, visok stupanj izolacije.
2. Dobra sposobnost brzog odziva, veliki zakretni moment, mali moment inercije, mala vremenska konstanta.
3. S pogonom i kontrolerom (kao što je servo motor, koračni motor), dobre performanse upravljanja.
4. Visoka pouzdanost i preciznost.
Kategorije mikromotora preciznog pogona i njihova struktura i performanse uspoređuju se kako slijedi:
AC servo motor
(1) Kavezni dvofazni izmjenični servo motor (tanak kavezni rotor, približno linearne mehaničke karakteristike, mali volumen i pobudna struja, servo male snage, rad pri niskim brzinama nije gladak).
(2) Dvofazni izmjenični servo motor s nemagnetskim kupastim rotorom (šuplji kupast rotor, približno linearne mehaničke karakteristike, veliki volumen i struja pobude, servo male snage, miran rad pri maloj brzini).
(3) Feromagnetski čašičasti rotor s dvofaznim izmjeničnim servo motorom (feromagnetski čašičasti rotor s približno linearnim mehaničkim karakteristikama, velikim momentom tromosti rotora, efektom utora s malim zubima i stabilnim radom).
(4) sinkroni AC servo motor s permanentnim magnetom (sastoji se od sinkronog motora s permanentnim magnetom, stroja za mjerenje brzine i koaksijalne jedinice elementa za detekciju položaja, stator je 3-fazni ili 2-fazni, rotor od magnetskog materijala, mora biti opremljen pokretačem; širok raspon brzine, mehaničke karakteristike po zoni konstantnog zakretnog momenta i zoni konstantne snage, kontinuirano uključivanje, brza odgovarajuća izvedba je dobra, velika izlazna snaga, mala fluktuacija zakretnog momenta; dvosmjerni pogon pravokutnog vala i pogon sinusnog vala, dobra izvedba upravljanja, za proizvode elektromehaničke integracije).
(5) asinkroni trofazni AC servo motor (rotor i kavezni asinkroni motor sličan, mora biti opremljen vozačem, vektorskom kontrolom, proširiti opseg kontrole brzine konstantne snage, uglavnom se koristi za sustav upravljanja brzinom vretena alatnog stroja).
DC servo motor
(1) Istosmjerni servo motor s tiskanim namotajem (rotor u obliku diska, stator u obliku diska aksijalno spojen cilindrični magnetski čelik, mali moment tromosti rotora, bez učinka proreza, bez učinka zasićenja, veliki izlazni moment).
(2) istosmjerni servo motor namotani žicom (rotor i stator u obliku diska aksijalno su spojeni cilindričnim magnetskim čelikom, moment tromosti rotora je mali, upravljačka izvedba je bolja od ostalih istosmjernih servo motora, visoka učinkovitost, veliki izlazni moment).
(3) istosmjerni motor s trajnim magnetom armaturnog tipa šalice (šuplji rotor s šalicom, mala inercija rotora, pogodan za servo sustav inkrementalnog gibanja).
(4) DC servo motor bez četkica (stator je polifazni namot, rotor je trajni magnet, senzor položaja rotora, bez smetnji iskre, dug život, niska buka).
Momentni motor
(1) Motor istosmjernog momenta (ravna struktura, broj polova, broj utora, broj preokretnih ploča, broj serijskih vodiča; veliki izlazni moment, kontinuirani rad pri maloj brzini ili blokiranoj rotaciji, dobre mehaničke i regulatorne karakteristike, malo elektromehaničko vrijeme konstantno).
(2) istosmjerni momentni motor bez četkica (slično strukturi istosmjernog servo motora bez četkica, ali ravna, broj polova i utora, broj serijskih vodiča; veliki izlazni moment, dobre mehaničke karakteristike i karakteristike podešavanja, dug život, bez iskrenja, niska buka).
(3) Motor izmjeničnog momenta kaveznog tipa (rotor kaveznog tipa, ravna struktura, više polnih utora, veliki početni moment, mala elektromehanička vremenska konstanta, može raditi dugo vremena, meke mehaničke karakteristike).
(4) Motor s izmjeničnim momentom s čvrstim rotorom (kruti rotor od feromagnetskog materijala, ravna struktura, broj polova i utora, može se dugo blokirati, glatki rad, meke mehaničke karakteristike).
Koračni motor
(1) Reakcijski koračni motor (statorski rotor izrađen je od silikonskog čeličnog lima, jezgra rotora nema namota, stator ima upravljački namot; mali kut koraka, visoka početna i radna frekvencija, niska točnost kuta koraka, nema momenta samokočenja).
(2) koračni motor s trajnim magnetom (rotor s trajnim magnetom, polaritet radijalne magnetizacije; Kut koraka je velik, početna i radna frekvencija su niske, okretni moment se održava, potrošnja energije je manja od formule reakcije, ali pozitivna i negativna mora se osigurati impulsna struja.
(3) hibridni koračni motor (rotor s trajnim magnetom, polaritet aksijalne magnetizacije; visoka preciznost kuta koraka, zadržavanje zakretnog momenta, mala ulazna struja, prednosti i tipa reakcije i tipa trajnog magneta).
Preklopni reluktantni motor (fiksni rotor izrađen je od silikonskog čeličnog lima, konveksni tip pola, a broj polova blizu udaljenosti koraka reakcije strukture koračnog motora je sličan, sa senzorom položaja rotora, smjer momenta je neovisan o smjeru struje, raspon brzine je mali, jaka buka, mehaničke karakteristike područjem konstantnog zakretnog momenta, područjem konstantne snage, karakterističnim područjem serije od tri dijela).
Linearni motor (jednostavna struktura, vodilica se može koristiti kao sekundarni vodič, pogodan za linearno klipno kretanje; performanse servo velike brzine, visoki faktor snage i učinkovitost, performanse konstantne brzine su izvrsne).