A szervo szó a görög rabszolga szóból származik. "Szervomotor" alatt olyan motort értünk, amely abszolút engedelmeskedik a vezérlőjel parancsának: a vezérlőjel elküldése előtt a forgórész álló helyzetben van; A vezérlőjel elküldésekor a rotor azonnal forog; Ha a vezérlőjel elveszik, a forgórész azonnal leállhat.
A szervomotor egy mikromotor, amelyet az automatikus vezérlőberendezés működtetőjeként használnak, és amelynek feladata az elektromos jelek szögeltolódásává vagy forgó tengely szögsebességévé alakítása. A szervomotort, más néven végrehajtó motort, az automatikus vezérlőrendszer végrehajtó elemeként használják, hogy a kapott elektromos jelet a motor tengelyén lévő szögeltolódás vagy szögsebesség kimenetévé alakítsák.
A szervomotorok osztályozása
A szervomotor AC szervo és DC szervo két kategóriába sorolható.
Az AC szervomotor alapvető felépítése hasonló az AC indukciós motoréhoz (aszinkron motor). Két izgalmas tekercs Wf és WcoWf vezérlő tekercs 90 fokos fázistéreltolással az állórészen állandó váltakozó feszültséggel van összekötve. A motor működésének szabályozását a Wc-re kapcsolt váltakozó feszültség vagy fázis változtatásával érik el. Az AC szervomotor stabil működése, jó vezérelhetősége, gyors reagálása, nagy érzékenysége, valamint a mechanikai jellemzők és a beállítási jellemzők szigorú nemlinearitási indexe (kevesebb, mint 10% ~ 15% és kevesebb, mint 15% ~ 25%).
Az egyenáramú szervomotor előnyei és hátrányai
Előnyök: precíz fordulatszám-szabályozás, nagyon kemény nyomaték-fordulatszám-jellemzők, egyszerű szabályozási elv, könnyen használható, olcsó ár.
Hátrányok: kefe irányváltása, sebességkorlátozás, további ellenállás, kopószemcsék (pormentes robbanásveszélyes környezetbe nem alkalmas).
Az egyenáramú szervomotor alapvető felépítése hasonló az általános egyenáramú motoréhoz. A motor fordulatszáma n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, ahol E az armatúra visszafelé ható elektromotoros ereje, K állandó, j a pólusonkénti mágneses fluxus, Ua és Ia az armatúra feszültsége és armatúraáram, Ra az armatúra ellenállása, az Ua változása vagy a φ változása, szabályozhatja az egyenáramú szervomotor fordulatszámát, de általában az armatúra feszültségének szabályozási módszerét használja. Az állandó mágneses egyenáramú szervomotorban a mező tekercsét állandó mágnes váltja fel, és a φ mágneses fluxus állandó. Az egyenáramú szervomotor jó lineáris szabályozási jellemzőkkel és gyors reakcióidővel rendelkezik.
Az AC szervomotor előnyei és hátrányai
Előnyök: Jó fordulatszám szabályozási jellemzők, zökkenőmentes szabályozás érhető el a teljes sebességzónában, szinte rezgésmentes, több mint 90 százalékos nagy hatásfok, kevesebb hő, nagy fordulatszám szabályozás, nagy pontosságú pozíciószabályozás (a jeladó pontosságától függően), névleges működés területen, állandó nyomatékot, alacsony tehetetlenséget, alacsony zajszintet, kefekopást, karbantartást nem igényel (pormentes, robbanásveszélyes környezetre alkalmas).
Hátrányok: A vezérlés bonyolultabb, a PID paraméterek meghatározásához a meghajtó paramétereit a helyszínen kell beállítani, ami több huzalozást igényel.
Az egyenáramú szervomotorok kefe nélküli és kefe nélküli motorokra oszthatók.
A kefemotor előnyei az alacsony költség, az egyszerű szerkezet, a nagy indítónyomaték, a széles fordulatszám-szabályozási tartomány, az egyszerű vezérlés, a karbantartás igénye, de kényelmes karbantartás (szénkefe), az elektromágneses interferencia, a környezethasználat követelményei, általában használják költségérzékeny közös ipari és civil alkalmakra.
Kefe nélküli motor kis térfogatú, könnyű súly, nagy kimeneti válasz, nagy sebesség, kis tehetetlenség, nyomatékstabil forgás, sima, összetett vezérlés, intelligens, elektronikus kommutációs mód, rugalmas, négyszög- vagy szinuszhullámú kommutáció, motor karbantartást nem igényel, nagy hatékonyság és energiatakarékos, elektromágneses sugárzás, alacsony hőmérséklet-emelkedés, hosszú élettartam, mindenféle környezethez alkalmas.
Az AC szervomotor kefe nélküli motor is, szinkron és aszinkron motorra osztva, a szinkron motort jelenleg általában mozgásvezérlésben használják, teljesítménytartománya nagy, a teljesítmény nagyon nagy lehet, nagy tehetetlenség, a legnagyobb sebesség alacsony, a sebesség a teljesítmény növekedésével egyenletesen csökken, alacsony fordulatszámra és egyenletes működésre alkalmas
A szervomotor belsejében található rotor egy állandó mágnes, a meghajtó pedig az U/V/W háromfázisú elektromos áramot vezérli, hogy elektromágneses mezőt hozzon létre. Ennek a mágneses mezőnek a hatására a rotor forog. Ugyanakkor a motor jeladója visszacsatoló jeleket küld a meghajtónak, és összehasonlítja a visszacsatolási értéket a célértékkel, hogy beállítsa a forgórész elfordulási szögét.
Q
Mi a teljesítménybeli különbség az AC szervomotor és a kefe nélküli DC szervomotor között?
A
Az AC szervomotor teljesítménye jobb, mert az AC szervo szinuszos vezérlésű, a nyomaték hullámzása kicsi; A kefe nélküli DC szervo pedig trapézhullám vezérlés. De a kefe nélküli DC szervovezérlés egyszerűbb és olcsóbb.
Az állandó mágneses váltóáramú szervohajtás technológiájának gyors fejlődése miatt az egyenáramú szervorendszer szembe kell néznie azzal a válsággal, hogy megszűnjön [/p][p= 30,2, balra] Az 1980-as évek óta, az integrált áramkörök fejlesztésével, a teljesítményelektronikával technológia és az AC változtatható sebességű hajtástechnika, az állandó mágneses AC szervohajtás technológia kiemelkedő fejlődést ért el. Híres elektromos gyártók új AC szervomotorokat és szervohajtásokat mutattak be. Az AC szervorendszer a kortárs nagy teljesítményű szervorendszer fő fejlesztési irányává vált, ami miatt az egyenáramú szervorendszer szembe kell néznie a kiküszöbölés válságával.
Az egyenáramú szervomotorhoz képest az állandó mágneses AC szervomotor a következő előnyökkel rendelkezik:
(1) Nincs kefe és kommutátor, megbízhatóbb működés, karbantartásmentes.
(2) Az állórész tekercsének fűtése jelentősen csökken.
(3) A tehetetlenségi nyomaték kicsi, és a rendszer jó gyors reagálással rendelkezik.
(4) A nagy sebességű és nagy nyomatékú működési állapot jó.
(5) Kis térfogat és könnyű súly azonos teljesítmény mellett.
Szervo motor elve
Az AC szervomotor állórészének felépítése alapvetően hasonló a kondenzátoros osztott fázisú aszinkron motorokéhoz. Az állórész két tekercseléssel van felszerelve, amelyek helyzetkülönbsége 90 fok, az egyik az Rf gerjesztő tekercs, amely mindig az Uf váltakozó feszültségre van kötve; A másik az L vezérlő tekercs, amely az Uc vezérlőjel feszültségre van kötve. Tehát az AC szervomotort két szervomotornak is nevezik.
Az AC szervomotor forgórésze általában mókusketrec típusú, de annak érdekében, hogy a szervomotor széles fordulatszám-tartománnyal, lineáris mechanikai jellemzőkkel rendelkezzen, nincs "forgás" jelensége és gyors reagálási teljesítménye a hagyományos motorhoz képest e két jellemző nagy rotorellenállása és kis tehetetlenségi nyomatéka. Jelenleg kétféle forgórész-szerkezetet használnak széles körben: az egyik a nagy ellenállású, vezetőképes anyagból készült, nagy ellenállású vezetőrúddal ellátott mókusketrec-rotor. A forgórész tehetetlenségi nyomatékának csökkentése érdekében a rotort karcsúsítjuk; A másik alumíniumötvözet üreges csésze rotorból készült, a csésze fala csak 0.2-0,3 mm, az üreges csésze rotor kis tehetetlenségi nyomatékkal, gyors reakcióval és egyenletes működéssel rendelkezik, ezért széles körben használható használt.
Ha az AC szervomotornak nincs vezérlőfeszültsége, az állórésznek csak a gerjesztő tekercs által generált pulzáló mágneses mezője van, és a forgórész álló helyzetben van. Vezérlőfeszültség esetén az állórész forgó mágneses teret hoz létre, a forgórész a forgó mágneses tér forgásiránya mentén, állandó terhelés esetén a motor fordulatszáma a vezérlőfeszültség nagyságával változik, amikor a fázis a vezérlőfeszültség ellentétes, a szervomotor megfordul.
Bár az AC szervomotor működési elve hasonló az egyfázisú aszinkron motor kondenzátoros működéséhez, az előbbi rotorellenállása sokkal nagyobb, mint az utóbbié. Ezért az aszinkron motorral működő kondenzátorral összehasonlítva a szervomotornak két fontos jellemzője van:
1. Nagy indítónyomaték: mivel a rotor ellenállása nagy, a nyomaték jellemzői (mechanikai jellemzői) közelebb állnak a lineárishoz, és nagy az indítónyomatéka. Ezért, ha az állórész vezérlőfeszültséggel rendelkezik, a forgórész azonnal forog, vagyis a gyors indítás és a nagy érzékenység jellemzőivel rendelkezik.
2. Széles működési tartomány: sima működés, alacsony zajszint. [/p][p=30, 2, balra]3, nincs forgási jelenség: a szervomotor üzemben van, amíg a vezérlőfeszültség elveszik, a motor azonnal leáll.
Precíziós meghajtású speciális mikromotor
A "precíziós meghajtású speciális mikromotor" gyorsan és helyesen tudja végrehajtani a rendszerben gyakran változó utasításokat, meghajtja a szervo mechanizmust, hogy befejezze az utasítások elvárt munkáját, amelyek többsége megfelel a következő követelményeknek:
1. Gyakran indítható, leállítható, fékezhető, hátrameneti és alacsony sebességű működés, valamint nagy mechanikai szilárdság, magas hőállósági fokozat, magas szigetelési fokozat.
2. Jó gyors reagálási képesség, nagy nyomaték, kis tehetetlenségi nyomaték, kis időállandó.
3. Meghajtóval és vezérlővel (például szervomotor, léptetőmotor), jó vezérlési teljesítmény.
4. Nagy megbízhatóság és pontosság.
A precíziós meghajtású mikromotorok kategóriáit, szerkezetüket és teljesítményüket az alábbiak szerint hasonlítjuk össze:
AC szervo motor
(1) Cage típusú kétfázisú AC szervomotor (karcsú ketreces rotor, megközelítőleg lineáris mechanikai jellemzők, kis térfogatú és gerjesztőáram, kis teljesítményű szervo, alacsony fordulatszámú működés nem egyenletes).
(2) Nem mágneses csésze rotoros, kétfázisú váltakozó áramú szervomotor (üreges csésze forgórész, megközelítőleg lineáris mechanikai jellemzők, nagy térfogat és gerjesztőáram, alacsony teljesítményű szervo, egyenletes járás alacsony fordulatszámon).
(3) Ferromágneses csésze-rotoros kétfázisú váltakozó áramú szervomotor (ferromágneses csésze-rotor megközelítőleg lineáris mechanikai jellemzőkkel, nagy forgórész tehetetlenségi nyomatékkal, kis foghorony-effektussal és stabil működéssel).
(4) szinkron állandó mágneses váltóáramú szervomotor (állandó mágneses szinkronmotorból, sebességmérő gépből és helyzetérzékelő elemből álló koaxiális egység, az állórész 3 vagy 2 fázisú, mágneses anyagú rotor, meghajtóval kell felszerelni; széles fordulatszám-tartomány, mechanikai jellemzők az állandó nyomatékzónával és az állandó teljesítményű zónával, a folyamatos dugaszolással, a megfelelő gyors teljesítmény jó, nagy kimeneti teljesítmény, kis nyomatékingadozás; Négyszögű és szinuszos hajtás kétirányú, jó vezérlési teljesítmény, elektromechanikus integrációs termékekhez).
(5) aszinkron háromfázisú váltóáramú szervomotor (a rotor és a ketrec aszinkron motor hasonló, meghajtóval, vektorvezérléssel kell felszerelni, bővíteni kell az állandó teljesítményű fordulatszám-szabályozási tartományt, többnyire szerszámgépek orsófordulatszám-szabályozó rendszeréhez használják).
DC szervo motor
(1) Nyomtatott tekercselésű egyenáramú szervomotor (tárcsa alakú forgórész, tárcsa alakú állórész, axiálisan rögzített hengeres mágneses acél, kis forgórész tehetetlenségi nyomaték, nincs réshatás, nincs telítési hatás, nagy kimeneti nyomaték).
(2) huzaltekercses egyenáramú szervomotor (tárcsa alakú forgórész és állórész axiálisan hengeres mágneses acélhoz van kötve, a forgórész tehetetlenségi nyomatéka kicsi, a vezérlési teljesítmény jobb, mint más egyenáramú szervomotoroknál, nagy hatékonyság, nagy kimeneti nyomaték).
(3) csésze típusú armatúra állandó mágneses egyenáramú motor (üreges csésze forgórész, kis forgórész tehetetlenség, növekményes mozgású szervorendszerhez alkalmas).
(4) kefe nélküli DC szervomotor (az állórész többfázisú tekercs, a forgórész állandó mágnes, a rotor helyzetérzékelője, nincs szikrainterferencia, hosszú élettartam, alacsony zajszint).
Nyomatékos motor
(1) Egyenáramú nyomatékú motor (lapos szerkezet, pólusok száma, rések száma, irányváltó lemezek száma, soros vezetékek száma; nagy kimeneti nyomaték, folyamatos működés alacsony fordulatszámon vagy blokkolt forgás, jó mechanikai és szabályozási jellemzők, kis elektromechanikus idő állandó).
(2) kefe nélküli egyenáramú forgatónyomatékú motor (hasonló a kefe nélküli egyenáramú szervomotorhoz, de lapos, a pólusok száma és a soros vezetékek száma; Nagy kimeneti nyomaték, jó mechanikai és beállítási jellemzők, hosszú élettartam, szikramentes, alacsony zajszint).
(3) Ketrec típusú AC nyomatékmotor (ketrec típusú rotor, lapos szerkezet, több pólusrés, nagy indítónyomaték, kis elektromechanikus időállandó, hosszú ideig futhat, lágy mechanikai jellemzők).
(4) Szilárd rotor AC nyomatékú motor (ferromágneses anyagú szilárd rotor, lapos szerkezet, a pólusok és rések száma, hosszú ideig blokkolható, sima működés, lágy mechanikai jellemzők).
Léptetőmotor
(1) Reakciós léptetőmotor (az állórész forgórésze szilícium-acéllemezből készült, a forgórész magjának nincs tekercselése, az állórésznek vezérlőtekercse van; kis lépéses szög, magas indítási és futási frekvencia, alacsony lépésszögpontosság, nincs önzáró nyomaték).
(2) állandó mágneses léptetőmotor (állandó mágneses rotor, radiális mágnesezési polaritás; A lépésszög nagy, az indítási és a működési frekvencia alacsony, a nyomaték megmarad, az energiafogyasztás kisebb, mint a reakcióképlet, de a pozitív és negatív impulzusáramot kell biztosítani.
(3) hibrid léptetőmotor (állandó mágneses rotor, axiális mágnesezési polaritás; nagy pontosságú lépésszög, nyomaték tartása, kis bemeneti áram, mind a reakciótípus, mind az állandó mágneses típus előnyei).
Kapcsolt reluktancia motor (a rögzített forgórész szilícium acéllemezből készült, domború pólusú, és a lépéstávolsághoz közeli pólusszám a léptetőmotor szerkezete hasonló, rotor helyzetérzékelővel, a nyomaték iránya független az áram irányától, a fordulatszám tartomány kicsi, hangos zaj, mechanikai jellemzők állandó nyomatéktartomány szerint, állandó teljesítménytartomány, három részből álló sorozatjellemző tartomány).
Lineáris motor (egyszerű felépítés, másodlagos vezetőként a vezetősín használható, lineáris oda-vissza mozgásra alkalmas; Nagy sebességű szervoteljesítmény, nagy teljesítménytényező és hatásfok, az állandó sebességű teljesítmény kiváló).