Conhecimento básico do servo motor

Conhecimento básico do servo motor

A palavra “servo” vem da palavra grega “escravo”. “Servo motor” pode ser entendido como um motor que obedece absolutamente ao comando do sinal de controle: antes do sinal de controle ser enviado, o rotor fica parado; quando o sinal de controle é enviado, o rotor gira imediatamente; quando o sinal de controle desaparece, o rotor pode parar imediatamente.

O servo motor é um micro motor usado como atuador em um dispositivo de controle automático. Sua função é converter um sinal elétrico em um deslocamento angular ou velocidade angular de um eixo giratório.

Os servomotores são divididos em duas categorias: servo AC e servo DC

A estrutura básica de um servo motor CA é semelhante à de um motor de indução CA (motor assíncrono). Existem dois enrolamentos de excitação Wf e enrolamentos de controle WcoWf com um deslocamento de espaço de fase de ângulo elétrico de 90° no estator, conectado a uma tensão CA constante e usando a tensão CA ou mudança de fase aplicada a Wc para atingir o objetivo de controlar a operação do motor. O servo motor CA tem as características de operação estável, boa controlabilidade, resposta rápida, alta sensibilidade e indicadores rigorosos de não linearidade de características mecânicas e características de ajuste (necessário ser inferior a 10% a 15% e inferior a 15% a 25% respectivamente).

A estrutura básica de um servo motor DC é semelhante à de um motor DC geral. Velocidade do motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, onde E é a força eletromotriz do contador de armadura, K é uma constante, j é o fluxo magnético por pólo, Ua, Ia são a tensão de armadura e a corrente de armadura, Ra é A resistência da armadura, alterando Ua ou alterando φ pode controlar a velocidade do servo motor DC, mas o método de controlar a tensão da armadura é geralmente usado. No servo motor DC de ímã permanente, o enrolamento de excitação é substituído por um ímã permanente e o fluxo magnético φ é constante. . O servo motor DC possui boas características de regulação linear e tempo de resposta rápido.

Vantagens e desvantagens dos servomotores DC

Vantagens: Controle preciso de velocidade, características rígidas de torque e velocidade, princípio de controle simples, fácil de usar e preço barato.

Desvantagens: comutação de escovas, limitação de velocidade, resistência adicional e partículas de desgaste (não adequado para ambientes livres de poeira e explosivos)

Vantagens e desvantagens do servo motor AC

Vantagens: boas características de controle de velocidade, controle suave em toda a faixa de velocidade, quase nenhuma oscilação, alta eficiência acima de 90%, menor geração de calor, controle de alta velocidade, controle de posição de alta precisão (dependendo da precisão do codificador), área operacional nominal No interior, pode atingir torque constante, baixa inércia, baixo ruído, sem desgaste das escovas, livre de manutenção (adequado para ambientes explosivos e sem poeira)

Desvantagens: O controle é mais complicado, os parâmetros do inversor precisam ser ajustados no local para determinar os parâmetros PID e são necessárias mais conexões.

Os servo motores DC são divididos em motores com escova e sem escova

Os motores escovados são de baixo custo, estrutura simples, grande torque de partida, ampla faixa de regulação de velocidade, fáceis de controlar, precisam de manutenção, mas fáceis de manter (substituir escova de carvão), geram interferência eletromagnética, possuem requisitos para o ambiente de uso, e são geralmente usados ​​para ocasiões industriais e civis comuns sensíveis ao custo.

Os motores sem escova são pequenos em tamanho e leves, com alto rendimento e resposta rápida, alta velocidade e pequena inércia, estáveis ​​em torque e rotação suave, complexos em controle, inteligentes, flexíveis no modo de comutação eletrônica, podem ser comutados em onda quadrada ou onda senoidal, motor livre de manutenção, alta eficiência e economia de energia, pequena radiação eletromagnética, baixo aumento de temperatura e longa vida útil, adequado para diversos ambientes.

Os servomotores CA também são motores sem escova, divididos em motores síncronos e assíncronos. Atualmente, os motores síncronos são geralmente usados ​​no controle de movimento. A faixa de potência é grande, a potência pode ser grande, a inércia é grande, a velocidade máxima é baixa e a velocidade aumenta com o aumento da potência. Descida de velocidade uniforme, adequada para ocasiões de baixa velocidade e corrida suave.

O rotor dentro do servo motor é um ímã permanente. 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 encoder que acompanha o motor transmite o sinal de feedback ao driver. Os valores são comparados para ajustar o ângulo de rotação do rotor. A precisão do servo motor depende da precisão do codificador (número de linhas).

O que é um servo motor? Quantos tipos existem? Quais são as características de trabalho?

Resposta: O servo motor, também conhecido como motor executivo, é usado como atuador no sistema de controle automático para converter o sinal elétrico recebido em um deslocamento angular ou saída de velocidade angular no eixo do motor.

Os servo motores são divididos em duas categorias: servo motores DC e AC. Suas principais características são que não há auto-rotação quando a tensão do sinal é zero e a velocidade diminui a uma velocidade uniforme com o aumento do torque.

Qual é a diferença de desempenho entre um servo motor CA e um servo motor CC sem escovas?

Resposta: O desempenho do servo motor CA é melhor, porque o servo CA é controlado por uma onda senoidal e a ondulação de torque é pequena; enquanto o servo DC sem escova é controlado por uma onda trapezoidal. Mas o servo controle DC sem escova é relativamente simples e barato.

O rápido desenvolvimento da tecnologia de servoacionamento CA de ímã permanente fez com que o sistema servo CC enfrentasse a crise de ser eliminado. Com o desenvolvimento da tecnologia, a tecnologia de servoacionamento CA de ímã permanente alcançou um desenvolvimento notável, e fabricantes elétricos famosos em vários países lançaram continuamente novas séries de servomotores CA e servoacionamentos. O servo sistema AC tornou-se a principal direção de desenvolvimento do servo sistema contemporâneo de alto desempenho, o que faz com que o servo sistema DC enfrente a crise de ser eliminado.

Comparados aos servomotores CC, os servomotores CA de ímã permanente têm as seguintes vantagens principais:

⑴Sem escova e comutador, a operação é mais confiável e livre de manutenção.

(2) O aquecimento do enrolamento do estator é bastante reduzido.

⑶ A inércia é pequena e o sistema tem uma boa resposta rápida.

⑷ A condição de trabalho de alta velocidade e alto torque é boa.

⑸Tamanho pequeno 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 monofásico monofásico com capacitor. O estator é equipado com dois enrolamentos com diferença mútua de 90°, um é o enrolamento de excitação Rf, que está sempre conectado à tensão CA Uf; o outro é o enrolamento de controle L, que está conectado à tensão do sinal de controle Uc. Portanto, o servo motor CA também é chamado de dois servo motores.

O rotor do servo motor CA geralmente é feito em uma gaiola de esquilo, mas para fazer com que o servo motor tenha uma ampla faixa de velocidade, características mecânicas lineares, nenhum fenômeno de "autorotação" e desempenho de resposta rápido, em comparação com motores comuns, ele deve tem A resistência do rotor é grande e o momento de inércia é pequeno. Atualmente, existem dois tipos de estruturas de rotor amplamente utilizadas: uma é o rotor de gaiola de esquilo com barras guia de alta resistividade feitas de materiais condutores de alta resistividade. Para reduzir o momento de inércia do rotor, o rotor é mais delgado; o outro é um rotor oco em forma de copo feito de liga de alumínio, a parede do copo é de apenas 0,2 -0,3 mm, o momento de inércia do rotor oco em forma de copo é pequeno, a resposta é rápida e a operação é estável, por isso é amplamente utilizado.

Quando o servo motor CA não tem tensão de controle, existe apenas o campo magnético pulsante gerado pelo enrolamento de excitação no estator, e o rotor fica estacionário. Quando há uma tensão de controle, um campo magnético rotativo é gerado no estator e o rotor gira na direção do campo magnético rotativo. Quando a carga é constante, a velocidade do motor muda com a magnitude da tensão de controle. Quando a fase da tensão de controle for oposta, o servo motor será invertido.

Embora o princípio de funcionamento do servo motor CA seja semelhante ao do motor assíncrono monofásico operado por capacitor, a resistência do rotor do primeiro é muito maior que a do último. Portanto, comparado com o motor assíncrono operado por capacitor, o servo motor possui três características importantes:

1. Grande torque de partida: Devido à grande resistência do rotor, a característica de torque (característica mecânica) é mais próxima do linear e possui um torque de partida maior. Portanto, quando o estator possui tensão de controle, o rotor gira imediatamente, o que possui características de partida rápida e alta sensibilidade.

2. Ampla faixa de operação: operação estável e baixo ruído. [/p][p=30, 2, left] 3. Nenhum fenômeno de auto-rotação: Se o servo motor em operação perder a tensão de controle, o motor irá parar de funcionar imediatamente.

O que é “micro motor de transmissão de precisão”?

O “micromotor de transmissão de precisão” pode executar rápida e corretamente instruções que mudam frequentemente no sistema e acionar o servomecanismo para completar o trabalho esperado pela instrução, e a maioria deles pode atender aos seguintes requisitos:

1. Ele pode iniciar, parar, frear, reverter e operar em baixa velocidade com frequência e possui alta resistência mecânica, alto nível de resistência ao calor e alto nível de isolamento.

2. Boa capacidade de resposta rápida, grande torque, pequeno momento de inércia e pequena constante de tempo.

3. Com driver e controlador (como servo motor, motor de passo), o desempenho do controle é bom.

4. Alta confiabilidade e alta precisão.

A categoria, estrutura e desempenho do “micro motor de transmissão de precisão”

Servo motor CA

(1) Servo motor CA bifásico tipo gaiola (rotor tipo gaiola delgado, características mecânicas aproximadamente lineares, pequeno volume e corrente de excitação, servo de baixa potência, operação em baixa velocidade não é suave o suficiente)

(2) Servo motor CA bifásico com rotor de copo não magnético (rotor sem núcleo, características mecânicas quase lineares, grande volume e corrente de excitação, servo de pequena potência, operação suave em baixa velocidade)

(3) Servo motor CA bifásico com rotor de copo ferromagnético (rotor de copo feito de material ferromagnético, características mecânicas quase lineares, grande momento de inércia do rotor, pequeno efeito de engrenagem, operação estável)

(4) Servo motor CA síncrono de ímã permanente (uma unidade coaxial integrada que consiste em um motor síncrono de ímã permanente, um tacômetro e um elemento de detecção de posição, o estator é trifásico ou bifásico, e o rotor de material magnético deve ser equipado com um acionamento; a faixa de velocidade é ampla e as características mecânicas são compostas por área de torque constante e área de potência constante, que pode ser travada continuamente, com bom desempenho de resposta rápida, grande potência de saída e pequena flutuação de torque; unidade de onda quadrada e unidade de onda senoidal, bom desempenho de controle e produtos químicos de integração eletromecânica)

(5) Servo motor CA trifásico assíncrono (o rotor é semelhante ao motor assíncrono tipo gaiola e deve ser equipado com um driver. Ele adota controle vetorial e expande a faixa de regulação de velocidade de potência constante. É usado principalmente em sistemas de regulação de velocidade do fuso de máquinas-ferramenta)

Servomotor CC

(1) Servo motor DC de enrolamento impresso (rotor de disco e estator de disco são ligados axialmente com aço magnético cilíndrico, o momento de inércia do rotor é pequeno, não há efeito de engrenagem, nenhum efeito de saturação e o torque de saída é grande)

(2) Servo motor DC tipo disco enrolado em fio (rotor de disco e estator são ligados axialmente com aço magnético cilíndrico, o momento de inércia do rotor é pequeno, o desempenho de controle é melhor do que outros servo motores DC, a eficiência é alta e o o torque de saída é grande)

(3) Motor DC de ímã permanente com armadura tipo copo (rotor sem núcleo, pequeno momento de inércia do rotor, adequado para sistema servo de movimento incremental)

(4) Servo motor DC sem escova (o estator tem enrolamento multifásico, o rotor é de ímã permanente, com sensor de posição do rotor, sem interferência de faísca, longa vida, baixo ruído)

motor de torque

(1) Motor de torque CC (estrutura plana, número de pólos, número de slots, número de peças de comutação, número de condutores em série; grande torque de saída, trabalho contínuo em baixa velocidade ou parado, boas características mecânicas e de ajuste, pequena constante de tempo eletromecânica )

(2) Motor de torque DC sem escova (semelhante em estrutura ao servo motor DC sem escova, mas plano, com muitos pólos, slots e condutores em série; grande torque de saída, boas características mecânicas e de ajuste, longa vida, sem faíscas, sem ruído Baixo)

(3) Motor de torque CA tipo gaiola (rotor tipo gaiola, estrutura plana, grande número de pólos e ranhuras, grande torque de partida, pequena constante de tempo eletromecânica, operação de rotor travado de longo prazo e propriedades mecânicas suaves)

(4) Motor de torque CA de rotor sólido (rotor sólido feito de material ferromagnético, estrutura plana, grande número de pólos e ranhuras, rotor bloqueado de longo prazo, operação suave, propriedades mecânicas suaves)

motor de passo

(1) Motor de passo reativo (o estator e o rotor são feitos de chapas de aço silício, não há enrolamento no núcleo do rotor e há um enrolamento de controle no estator; o ângulo de passo é pequeno, a frequência de partida e operação é alta , a precisão do ângulo de passo é baixa e não há torque de travamento automático)

(2) Motor de passo de ímã permanente (rotor de ímã permanente, polaridade de magnetização radial; grande ângulo de passo, baixa frequência de partida e operação, torque de retenção e menor consumo de energia do que o tipo reativo, mas pulsos positivos e negativos são correntes necessárias)

(3) Motor de passo híbrido (rotor de ímã permanente, polaridade de magnetização axial; alta precisão do ângulo de passo, torque de retenção, pequena corrente de entrada, ímã reativo e permanente