Sana servo tulee kreikan sanasta orja. "Servomoottori" voidaan ymmärtää moottorina, joka tottelee ehdottomasti ohjaussignaalin käskyä: ennen kuin ohjaussignaali lähetetään, roottori on paikallaan; Kun ohjaussignaali lähetetään, roottori pyörii välittömästi; Kun ohjaussignaali katoaa, roottori voi pysähtyä välittömästi.
Servomoottori on automaattisen ohjauslaitteen toimilaitteena käytettävä mikromoottori, jonka tehtävänä on muuntaa sähköiset signaalit pyörivän akselin kulmasiirtymäksi tai kulmanopeudeksi. Servomoottoria, joka tunnetaan myös nimellä toimeenpanomoottori, käytetään automaattisen ohjausjärjestelmän toimeenpanevana elementtinä muuttamaan vastaanotettu sähköinen signaali moottorin akselin kulmasiirtymäksi tai kulmanopeudeksi.
Servomoottorien luokitus
Servomoottori on jaettu kahteen luokkaan AC-servo ja DC-servo.
AC-servomoottorin perusrakenne on samanlainen kuin AC-oikosulkumoottorin (asynkronisen moottorin). Kaksi jännityskäämiä Wf ja ohjauskäämi WcoWf staattorissa 90 asteen vaihetilasiirtymällä on kytketty jatkuvalla vaihtojännitteellä. Moottorin toiminnan ohjauksen tarkoitus saavutetaan käyttämällä Wc:hen kohdistetun vaihtojännitteen tai vaiheen muutosta. AC-servomoottorilla on vakaan toiminnan, hyvän ohjattavuuden, nopean vasteen, korkean herkkyyden ja mekaanisten ominaisuuksien ja säätöominaisuuksien tiukka epälineaarisuusindeksin ominaisuudet (alle 10 prosenttia ~ 15 prosenttia ja alle 15 prosenttia ~ 25 prosenttia).
DC-servomoottorin edut ja haitat
Edut: tarkka nopeuden säätö, vääntömomentin nopeusominaisuudet ovat erittäin kovat, yksinkertainen ohjausperiaate, helppokäyttöinen, halpa hinta.
Haitat: harjan kääntö, nopeusrajoitus, lisävastus, kulumishiukkaset (ei sovellu pölyttömään räjähdysvaaralliseen ympäristöön).
DC-servomoottorin perusrakenne on samanlainen kuin tavallisen tasavirtamoottorin. Moottorin nopeus n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, jossa E on ankkurin takasähkömotorinen voima, K on vakio, j on magneettivuo napaa kohti, Ua ja Ia ankkurin jännite ja ankkurivirta, Ra on ankkurivastus, muutos Ua tai muutos φ, voi ohjata DC-servomoottorin nopeutta, mutta yleensä käyttää ankkurijännitteen ohjausmenetelmää. Kestomagneetti-DC-servomoottorissa kenttäkäämitys korvataan kestomagneetilla ja magneettivuo φ on vakio. Tasavirtaservomoottorilla on hyvät lineaariset säätöominaisuudet ja nopea aikavaste.
AC-servomoottorin edut ja haitat
Edut: Hyvät nopeudensäätöominaisuudet, tasainen ohjaus voidaan saavuttaa koko nopeusalueella, lähes ei värähtelyä, yli 90 prosenttia korkea hyötysuhde, vähemmän lämpöä, nopea säätö, erittäin tarkka asennonsäätö (riippuen anturin tarkkuudesta), nimellistoiminta alueella, voi saavuttaa jatkuvan vääntömomentin, alhaisen inertian, alhaisen melun, ei harjan kulumista, huoltovapaa (sopii pölyttömään, räjähdysvaaralliseen ympäristöön).
Haitat: Ohjaus on monimutkaisempi, ja ohjainparametreja on säädettävä paikan päällä PID-parametrien määrittämiseksi, mikä vaatii enemmän johdotusta.
Dc-servomoottorit jaetaan harjattomiin ja harjattomiin moottoreihin.
Harjamoottorin etuna on alhainen hinta, yksinkertainen rakenne, suuri käynnistysmomentti, laaja nopeuden säätöalue, helppo ohjaus, huoltotarve, mutta kätevä huolto (hiiliharja), sähkömagneettiset häiriöt, ympäristön käytön vaatimukset, yleensä käytetty kustannusherkkään yleisiin teollisuus- ja siviilitilaisuuksiin.
Harjaton moottori pieni tilavuus, kevyt, suuri tehovaste, suuri nopeus, pieni inertia, vääntömomentin vakaa pyöriminen tasaisesti, monimutkainen ohjaus, älykäs, elektroninen kommutointitila joustava, neliöaalto- tai siniaaltokommutointi, moottorin huoltovapaa, korkea hyötysuhde ja energiansäästö, sähkömagneettinen säteily, matala lämpötilan nousu pitkä käyttöikä, sopii kaikenlaisiin ympäristöihin.
AC-servomoottori on myös harjaton moottori, jaettu synkroniseen ja asynkroniseen moottoriin, synkronista moottoria käytetään yleisesti liikkeenohjauksessa tällä hetkellä, sen tehoalue on suuri, teho voi olla erittäin suuri, suuri inertia, suurin nopeus on alhainen, nopeus laskee tasaisesti tehon kasvaessa, sopii alhaiselle nopeudelle ja tasaiseen toimintaan
Servomoottorin sisällä oleva roottori on kestomagneetti, ja ohjain ohjaa U/V/W kolmivaiheista sähköä muodostaen sähkömagneettisen kentän. Roottori pyörii tämän magneettikentän vaikutuksesta. Samanaikaisesti moottorin kooderi lähettää takaisinkytkentäsignaaleja kuljettajalle ja vertaa takaisinkytkentäarvoa tavoitearvoon säätääkseen roottorin pyörimiskulmaa.
Q
Mikä on suorituskyvyn ero AC-servomoottorin ja harjattoman DC-servomoottorin välillä?
A
AC-servomoottorin suorituskyky on parempi, koska AC-servo on sinimuotoinen, vääntömomentin aaltoilu on pieni; Ja harjaton DC-servo on puolisuunnikkaan muotoinen aaltoohjaus. Mutta harjaton DC-servo-ohjaus on yksinkertaisempaa ja halvempaa.
Kestomagneettien AC-servokäyttötekniikan nopea kehitys saa DC-servojärjestelmän kohtaamaan sen eliminoinnin kriisin [/p][p= 30,2, left] 1980-luvulta lähtien integroitujen piirien, tehoelektroniikan kehityksen myötä tekniikka ja AC muuttuvanopeuksinen käyttötekniikka, kestomagneetti AC servokäyttötekniikka on tehnyt erinomaista kehitystä. Kuuluisat sähkövalmistajat ovat tuoneet markkinoille uusia AC-servomoottori- ja servokäyttösarjan tuotteita. AC-servojärjestelmästä on tullut nykyaikaisen korkean suorituskyvyn servojärjestelmän tärkein kehityssuunta, mikä saa DC-servojärjestelmän kohtaamaan eliminoinnin kriisin.
DC-servomoottoriin verrattuna kestomagneetti-AC-servomoottorilla on seuraavat edut:
(1) Ei harjaa ja kommutaattoria, luotettavampi toiminta, huoltovapaa.
(2) Staattorikäämin lämmitys vähenee huomattavasti.
(3) Inertia on pieni ja järjestelmällä on hyvä nopea vaste.
(4) Suuri nopeus ja suuri vääntömomentti on hyvä.
(5) Pieni tilavuus ja kevyt paino samalla teholla.
Servomoottorin periaate
AC-servomoottorin staattorirakenne on periaatteessa samanlainen kuin kondensaattorin jaetun vaiheen asynkronisen moottorin. Staattori on varustettu kahdella käämillä, joiden asentoero on 90 astetta, joista toinen on virityskäämi Rf, joka on aina kytketty vaihtovirtajännitteeseen Uf; Toinen on ohjauskäämi L, joka on kytketty ohjaussignaalijännitteeseen Uc. Joten AC-servomoottoria kutsutaan myös kahdeksi servomoottoriksi.
AC-servomoottorin roottori on yleensä valmistettu oravahäkkityypistä, mutta jotta servomoottorilla olisi laaja nopeusalue, lineaariset mekaaniset ominaisuudet, ei "pyörimisilmiötä" ja nopean vasteen suorituskyky verrattuna tavalliseen moottoriin, sillä pitäisi olla näiden kahden ominaisuuden suuri roottorin vastus ja pieni hitausmomentti. Tällä hetkellä on olemassa kahden tyyppisiä roottorirakenteita, joita käytetään laajalti: yksi on oravahäkkiroottori, jossa on korkea resistanssinen ohjaustanko, joka on valmistettu johtavasta materiaalista, jolla on korkea resistiivisyys. Roottorin hitausmomentin vähentämiseksi roottori tehdään hoikkaksi; Toinen on valmistettu alumiiniseoksesta ontosta kupiroottorista, kupin seinämä on vain 0.2-0,3 mm, onton kupin roottorilla on pieni hitausmomentti, nopea reaktio ja tasainen toiminta, joten se on laajalti käytetty.
Kun AC-servomoottorissa ei ole ohjausjännitettä, staattorissa on vain virityskäämin synnyttämä sykkivä magneettikenttä ja roottori on paikallaan. Kun ohjausjännite on olemassa, staattori synnyttää pyörivän magneettikentän, roottori pyörivän magneettikentän pyörimissuunnassa, vakiokuormituksen tapauksessa moottorin nopeus ohjausjännitteen koon mukaan muuttuu, kun vaihe ohjausjännite on päinvastainen, servomoottori kääntyy.
Vaikka AC-servomoottorin toimintaperiaate on samanlainen kuin yksivaiheisella asynkronisella moottorilla toimivan kondensaattorin, ensimmäisen roottorin resistanssi on paljon suurempi kuin jälkimmäisen. Siksi servomoottorilla on kaksi merkittävää ominaisuutta verrattuna asynkronista moottoria käyttävään kondensaattoriin:
1. Suuri käynnistysmomentti: koska roottorin vastus on suuri, vääntömomentin ominaisuudet (mekaaniset ominaisuudet) ovat lähempänä lineaarista, ja sillä on suuri käynnistysmomentti. Siksi, kun staattorissa on ohjausjännite, roottori pyörii välittömästi, eli sillä on nopea käynnistys ja korkea herkkyys.
2. Laaja toiminta-alue: tasainen toiminta, alhainen melu. [/p][p=30, 2, left]3, ei pyörimisilmiötä: servomoottori on toiminnassa, niin kauan kuin ohjausjännite katoaa, moottori pysähtyy välittömästi.
Tarkkuuskäyttöinen mikroerikoismoottori
"Tarkkuuskäyttöinen mikroerikoismoottori" voi suorittaa nopeasti ja oikein usein vaihtuvia järjestelmän ohjeita, ohjata servomekanismia suorittamaan ohjeiden odotetun työn, joista useimmat voivat täyttää seuraavat vaatimukset:
1. Voi usein käynnistää, pysäyttää, jarruttaa, peruuttaa ja hidastaa toimintaa, ja korkea mekaaninen lujuus, korkea lämmönkestävyysluokka, korkea eristysaste.
2. Hyvä nopea reagointikyky, suuri vääntömomentti, pieni hitausmomentti, pieni aikavakio.
3. Aseman ja ohjaimen (kuten servomoottorin, askelmoottorin) kanssa hyvä ohjausteho.
4. Korkea luotettavuus ja tarkkuus.
Tarkkuuskäyttöisten mikromoottorien luokkia ja niiden rakennetta ja suorituskykyä verrataan seuraavasti:
AC servo moottori
(1) Häkkityyppinen kaksivaiheinen AC-servomoottori (kapea häkkiroottori, suunnilleen lineaariset mekaaniset ominaisuudet, pieni tilavuus ja viritysvirta, pienitehoinen servo, alhaisen nopeuden toiminta ei ole tasaista).
(2) Ei-magneettinen kupin roottorin kaksivaiheinen AC-servomoottori (ontto kuppiroottori, suunnilleen lineaariset mekaaniset ominaisuudet, suuri tilavuus ja viritysvirta, pienitehoinen servo, tasainen käynti alhaisella nopeudella).
(3) Ferromagneettinen kupiroottori, kaksivaiheinen AC-servomoottori (ferromagneettinen kupiroottori, jolla on suunnilleen lineaariset mekaaniset ominaisuudet, suuri roottorin hitausmomentti, pieni hammasuravaikutus ja vakaa toiminta).
(4) synkroninen kestomagneetti AC-servomoottori (koostuu kestomagneettisynkronisesta moottorista, nopeudenmittauskoneesta ja asennontunnistuselementin koaksiaaliyksiköstä, staattori on 3-vaiheinen tai 2-vaiheinen, magneettisen materiaalin roottori, on varustettava ohjaimella; laaja nopeusalue, mekaaniset ominaisuudet vakiovääntövyöhykkeellä ja vakiotehoalueella, jatkuva kytkeminen, nopea vastaava suorituskyky on hyvä, suuri lähtöteho, pieni vääntömomentin vaihtelu; Neliöaaltokäyttö ja siniaaltokäyttö kahdella tavalla, hyvä ohjausteho sähkömekaanisille integraatiotuotteille).
(5) asynkroninen kolmivaiheinen AC-servomoottori (roottori ja häkki asynkroninen moottori samankaltainen, on varustettava kuljettajalla, vektoriohjauksella, laajenna vakiotehonopeuden säätöalue, jota käytetään enimmäkseen työstökoneiden karan nopeuden säätöjärjestelmässä).
Dc servomoottori
(1) Painettu käämitys DC-servomoottori (levyn muotoinen roottori, levyn muotoinen staattori aksiaalisesti sidottu sylinterimäinen magneettinen teräs, pieni roottorin hitausmomentti, ei rakovaikutusta, ei kyllästysvaikutusta, suuri ulostulomomentti).
(2) lankakääretty DC-servomoottori (levyn muotoinen roottori ja staattori on aksiaalisesti sidottu sylinterimäiseen magneettiteräkseen, roottorin hitausmomentti on pieni, ohjausteho on parempi kuin muissa DC-servomoottoreissa, korkea hyötysuhde, suuri ulostulomomentti).
(3) kuppityyppinen ankkuri kestomagneettinen tasavirtamoottori (ontto kuppiroottori, pieni roottorin inertia, sopii inkrementaaliseen liikeservojärjestelmään).
(4) harjaton DC-servomoottori (staattori on monivaiheinen käämitys, roottori on kestomagneetti, roottorin asentoanturi, ei kipinöitä, pitkä käyttöikä, hiljainen).
Momenttimoottori
(1) DC-vääntömomenttimoottori (tasainen rakenne, napojen lukumäärä, kolojen lukumäärä, kääntölevyjen lukumäärä, sarjajohtimien lukumäärä; suuri ulostulomomentti, jatkuva toiminta alhaisella nopeudella tai estetty pyörimisnopeus, hyvät mekaaniset ja säätöominaisuudet, pieni sähkömekaaninen aika vakio).
(2) harjaton DC-vääntömomenttimoottori (samanlainen kuin harjattoman DC-servomoottorin rakenne, mutta litteä, napojen ja kolojen lukumäärä sarjajohtimien lukumäärä; suuri ulostulomomentti, hyvät mekaaniset ja säätöominaisuudet, pitkä käyttöikä, ei kipinää, pieni melu).
(3) Häkkityyppinen AC-momenttimoottori (häkkityyppinen roottori, litteä rakenne, enemmän napapaikkoja, suuri käynnistysmomentti, pieni sähkömekaaninen aikavakio, voi toimia pitkään, pehmeät mekaaniset ominaisuudet).
(4) Kiinteän roottorin AC-momenttimoottori (ferromagneettisen materiaalin kiinteä roottori, litteä rakenne, napojen ja rakojen lukumäärä, voidaan estää pitkään, sujuva toiminta, pehmeät mekaaniset ominaisuudet).
Askelmoottori
(1) Reaktioaskelmoottori (staattorin roottori on valmistettu piiteräslevystä, roottorin ytimessä ei ole käämiä, staattorissa on ohjauskäämi; pieni askelkulma, korkea käynnistys- ja käyntitaajuus, pieni askelkulman tarkkuus, ei itselukittuvaa vääntömomenttia).
(2) kestomagneetti-askelmoottori (kestomagneettiroottori, radiaalinen magnetoinnin napaisuus; askelkulma on suuri, käynnistys- ja käyntitaajuus on alhainen, vääntömomentti säilyy, virrankulutus on pienempi kuin reaktiokaava, mutta positiivinen ja negatiivinen pulssivirta on annettava.
(3) hybridi-askelmoottori (kestomagneettiroottori, aksiaalinen magnetoinnin napaisuus; askelkulman korkea tarkkuus, vääntömomentin säilyttäminen, pieni tulovirta, sekä reaktiotyypin että kestomagneettityypin edut).
Kytketty reluktanssimoottori (kiinteä roottori on valmistettu piiteräslevystä, kupera napatyyppi ja napanumero lähellä askeletäisyyttä reaktion askelmoottorirakenne on samanlainen, roottorin asentoanturilla, vääntömomentin suunta on riippumaton virran suunnasta, nopeusalue on pieni, kova melu, mekaaniset ominaisuudet vakiovääntömomenttialueella, vakiotehoalue, sarjan ominaisalue kolmesta osasta).
Lineaarimoottori (yksinkertainen rakenne, ohjauskiskoa voidaan käyttää toissijaisena johtimena, sopii lineaariseen edestakaisin liikkeeseen; Nopea servo-suorituskyky, korkea tehokerroin ja hyötysuhde, vakionopeuden suorituskyky on erinomainen).