Conoscenze di base sui servomotori

Conoscenze di base sui servomotori

La parola “servo” deriva dalla parola greca “schiavo”. Per “servomotore” si intende un motore che obbedisce assolutamente al comando del segnale di controllo: prima che venga inviato il segnale di controllo, il rotore si ferma; quando viene inviato il segnale di controllo, il rotore ruota immediatamente; quando il segnale di controllo scompare, il rotore può fermarsi immediatamente.

Il servomotore è un micromotore utilizzato come attuatore in un dispositivo di controllo automatico. La sua funzione è convertire un segnale elettrico in uno spostamento angolare o in una velocità angolare di un albero rotante.

I servomotori sono divisi in due categorie: servo AC e servo DC

La struttura di base di un servomotore CA è simile a quella di un motore a induzione CA (motore asincrono). Sono presenti due avvolgimenti di eccitazione Wf e avvolgimenti di controllo WcoWf con uno spostamento dello spazio di fase di un angolo elettrico di 90° sullo statore, collegati a una tensione CA costante e che utilizzano la tensione CA o il cambiamento di fase applicato a Wc per raggiungere lo scopo di controllare il funzionamento del motore. Il servomotore CA ha le caratteristiche di funzionamento stabile, buona controllabilità, risposta rapida, alta sensibilità e rigorosi indicatori di non linearità delle caratteristiche meccaniche e delle caratteristiche di regolazione (richieste che siano inferiori al 10% al 15% e inferiori al 15% al ​​25% rispettivamente).

La struttura di base di un servomotore CC è simile a quella di un motore CC generale. Velocità del motore n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, dove E è la forza controelettromotrice dell'armatura, K è una costante, j è il flusso magnetico per polo, Ua, Ia sono la tensione e la corrente di armatura, Ra is La resistenza dell'armatura, la modifica di Ua o la modifica di φ possono controllare la velocità del servomotore CC, ma generalmente viene utilizzato il metodo di controllo della tensione dell'armatura. Nel servomotore CC a magnete permanente, l'avvolgimento di eccitazione è sostituito da un magnete permanente e il flusso magnetico φ è costante. . Il servomotore CC ha buone caratteristiche di regolazione lineare e una risposta temporale rapida.

Vantaggi e svantaggi dei servomotori CC

Vantaggi: controllo accurato della velocità, caratteristiche di coppia e velocità elevate, principio di controllo semplice, facile da usare e prezzo economico.

Svantaggi: commutazione delle spazzole, limitazione della velocità, resistenza aggiuntiva e particelle di usura (non adatto per ambienti privi di polvere ed esplosivi)

Vantaggi e svantaggi del servomotore AC

Vantaggi: buone caratteristiche di controllo della velocità, controllo regolare nell'intero intervallo di velocità, quasi nessuna oscillazione, alta efficienza superiore al 90%, minore generazione di calore, controllo ad alta velocità, controllo della posizione ad alta precisione (a seconda della precisione dell'encoder), area operativa nominale All'interno, può raggiungere coppia costante, bassa inerzia, bassa rumorosità, nessuna usura delle spazzole, esente da manutenzione (adatto per ambienti esplosivi e privi di polvere)

Svantaggi: il controllo è più complicato, i parametri del convertitore devono essere regolati sul posto per determinare i parametri PID e sono necessarie più connessioni.

I servomotori DC sono suddivisi in motori con spazzole e senza spazzole

I motori con spazzole hanno un costo contenuto, una struttura semplice, una coppia di avviamento elevata, un ampio intervallo di regolazione della velocità, facili da controllare, necessitano di manutenzione, ma di facile manutenzione (sostituire la spazzola di carbone), generano interferenze elettromagnetiche, hanno requisiti per l'ambiente di utilizzo, e sono solitamente utilizzati per occasioni industriali e civili comuni sensibili ai costi.

I motori brushless sono di piccole dimensioni e leggeri, con elevata potenza e risposta rapida, elevata velocità e piccola inerzia, stabili nella coppia e fluidi nella rotazione, complessi nel controllo, intelligenti, flessibili nella modalità di commutazione elettronica, possono essere commutati in onda quadra o sinusoidale, motore esente da manutenzione, alta efficienza e risparmio energetico, piccola radiazione elettromagnetica, basso aumento di temperatura e lunga durata, adatto a vari ambienti.

I servomotori CA sono anche motori brushless, suddivisi in motori sincroni e asincroni. Attualmente, i motori sincroni vengono generalmente utilizzati nel controllo del movimento. La gamma di potenza è ampia, la potenza può essere elevata, l'inerzia è elevata, la velocità massima è bassa e la velocità aumenta con l'aumento della potenza. Discesa a velocità uniforme, adatta per occasioni a bassa velocità e corsa regolare.

Il rotore all'interno del servomotore è un magnete permanente. Il driver controlla l'elettricità trifase U/V/W per formare un campo elettromagnetico. Il rotore ruota sotto l'azione di questo campo magnetico. Allo stesso tempo, l'encoder fornito con il motore trasmette il segnale di feedback al driver. I valori vengono confrontati per regolare l'angolo di rotazione del rotore. La precisione del servomotore dipende dalla precisione dell'encoder (numero di linee).

Cos'è un servomotore? Quanti tipi esistono? Quali sono le caratteristiche di lavoro?

Risposta: Il servomotore, noto anche come motore esecutivo, viene utilizzato come attuatore nel sistema di controllo automatico per convertire il segnale elettrico ricevuto in uno spostamento angolare o in una velocità angolare in uscita sull'albero del motore.

I servomotori si dividono in due categorie: servomotori DC e AC. Le loro caratteristiche principali sono che non c'è autorotazione quando la tensione del segnale è zero e la velocità diminuisce in modo uniforme con l'aumento della coppia.

Qual è la differenza di prestazioni tra un servomotore CA e un servomotore CC senza spazzole?

Risposta: Le prestazioni del servomotore AC sono migliori, perché il servo AC è controllato da un'onda sinusoidale e l'ondulazione della coppia è piccola; mentre il servo DC brushless è controllato da un'onda trapezoidale. Ma il servocontrollo DC senza spazzole è relativamente semplice ed economico.

Il rapido sviluppo della tecnologia dei servoazionamenti CA a magneti permanenti ha portato il servosistema CC ad affrontare la crisi dell'eliminazione. Con lo sviluppo della tecnologia, la tecnologia dei servoazionamenti CA a magneti permanenti ha raggiunto uno sviluppo eccezionale e famosi produttori elettrici in vari paesi hanno lanciato continuamente nuove serie di servomotori e servoazionamenti CA. Il servosistema AC è diventato la principale direzione di sviluppo del servosistema contemporaneo ad alte prestazioni, il che fa sì che il servosistema DC si trovi ad affrontare la crisi dell'eliminazione.

Rispetto ai servomotori CC, i servomotori CA a magneti permanenti presentano i seguenti vantaggi principali:

⑴Senza spazzola e commutatore, il funzionamento è più affidabile e non richiede manutenzione.

(2) Il riscaldamento dell'avvolgimento dello statore è notevolmente ridotto.

⑶ L'inerzia è ridotta e il sistema ha una buona risposta rapida.

⑷ Le condizioni di lavoro ad alta velocità e coppia elevata sono buone.

⑸Piccole dimensioni e peso leggero con la stessa potenza.

Principio del servomotore

La struttura dello statore del servomotore CA è sostanzialmente simile a quella del motore asincrono monofase a fase divisa con condensatore. Lo statore è dotato di due avvolgimenti con differenza reciproca di 90°, uno è l'avvolgimento di eccitazione Rf, al quale è sempre collegato la tensione alternata Uf; l'altro è l'avvolgimento di controllo L, che è collegato alla tensione del segnale di controllo Uc. Quindi il servomotore AC è anche chiamato due servomotori.

Il rotore del servomotore AC è solitamente realizzato in una gabbia di scoiattolo, ma per fare in modo che il servomotore abbia un ampio intervallo di velocità, caratteristiche meccaniche lineari, nessun fenomeno di "autorotazione" e prestazioni di risposta rapida, rispetto ai motori ordinari, dovrebbe avere La resistenza del rotore è grande e il momento di inerzia è piccolo. Attualmente esistono due tipi di strutture di rotore ampiamente utilizzate: uno è il rotore a gabbia di scoiattolo con barre di guida ad alta resistività realizzate con materiali conduttivi ad alta resistività. Per ridurre il momento di inerzia del rotore, il rotore viene snellito; l'altro è un rotore a forma di tazza cava realizzato in lega di alluminio, la parete della tazza è di soli 0,2 -0,3 mm, il momento di inerzia del rotore a forma di tazza cava è piccolo, la risposta è rapida e l'operazione è stabile, quindi è ampiamente utilizzato.

Quando il servomotore CA non ha tensione di controllo, nello statore è presente solo il campo magnetico pulsante generato dall'avvolgimento di eccitazione e il rotore è fermo. Quando è presente una tensione di controllo, nello statore viene generato un campo magnetico rotante e il rotore ruota nella direzione del campo magnetico rotante. Quando il carico è costante, la velocità del motore cambia con l'entità della tensione di controllo. Quando la fase della tensione di controllo è opposta, il servomotore verrà invertito.

Sebbene il principio di funzionamento del servomotore CA sia simile a quello del motore asincrono monofase azionato da condensatore, la resistenza del rotore del primo è molto maggiore di quella del secondo. Pertanto, rispetto al motore asincrono a condensatore, il servomotore presenta tre caratteristiche salienti:

1. Grande coppia di avviamento: a causa della grande resistenza del rotore, la caratteristica di coppia (caratteristica meccanica) è più vicina alla lineare e ha una coppia di avviamento maggiore. Pertanto, quando lo statore ha una tensione di controllo, il rotore ruota immediatamente, il che ha le caratteristiche di avviamento rapido e alta sensibilità.

2. Ampio raggio d'azione: funzionamento stabile e bassa rumorosità. [/p][p=30, 2, sinistra] 3. Nessun fenomeno di autorotazione: se il servomotore in funzione perde la tensione di controllo, il motore smetterà di funzionare immediatamente.

Cos'è il "micromotore con trasmissione di precisione"?

Il "micromotore con trasmissione di precisione" può eseguire rapidamente e correttamente istruzioni che cambiano frequentemente nel sistema e guidare il servomeccanismo per completare il lavoro previsto dall'istruzione e la maggior parte di essi può soddisfare i seguenti requisiti:

1. Può avviarsi, arrestarsi, frenare, fare retromarcia e funzionare frequentemente a bassa velocità e ha un'elevata resistenza meccanica, un elevato livello di resistenza al calore e un elevato livello di isolamento.

2. Buona capacità di risposta rapida, coppia elevata, momento di inerzia ridotto e costante di tempo ridotta.

3. Con driver e controller (come servomotore, motore passo-passo), le prestazioni di controllo sono buone.

4. Alta affidabilità e alta precisione.

La categoria, la struttura e le prestazioni del "micromotore con trasmissione di precisione"

Servomotore CA

(1) Servomotore CA bifase a gabbia (rotore a gabbia sottile, caratteristiche meccaniche approssimativamente lineari, volume e corrente di eccitazione ridotti, servo a bassa potenza, funzionamento a bassa velocità non sufficientemente fluido)

(2) Servomotore CA bifase con rotore a tazza non magnetico (rotore senza nucleo, caratteristiche meccaniche quasi lineari, grande volume e corrente di eccitazione, servo di piccola potenza, funzionamento regolare a bassa velocità)

(3) Servomotore CA bifase con rotore a tazza ferromagnetico (rotore a tazza in materiale ferromagnetico, caratteristiche meccaniche quasi lineari, grande momento di inerzia del rotore, piccolo effetto di cogging, funzionamento stabile)

(4) Servomotore CA sincrono a magnete permanente (un'unità coassiale integrata costituita da un motore sincrono a magnete permanente, un tachimetro e un elemento di rilevamento della posizione, lo statore è trifase o bifase e il rotore in materiale magnetico deve essere dotato di un azionamento; la gamma di velocità è ampia e le caratteristiche meccaniche sono composte da un'area di coppia costante e un'area di potenza costante, che può essere bloccata in modo continuo, con buone prestazioni di risposta rapida, grande potenza di uscita e piccola fluttuazione della coppia; azionamento a onda quadra e azionamento a onda sinusoidale, buone prestazioni di controllo e prodotti chimici di integrazione elettromeccanica)

(5) Servomotore CA trifase asincrono (il rotore è simile al motore asincrono a gabbia e deve essere dotato di un driver. Adotta il controllo vettoriale ed espande la gamma di regolazione della velocità di potenza costante. Viene utilizzato principalmente in sistemi di regolazione della velocità del mandrino di macchine utensili)

Servomotore CC

(1) Servomotore CC con avvolgimento stampato (il rotore del disco e lo statore del disco sono fissati assialmente con acciaio magnetico cilindrico, il momento di inerzia del rotore è piccolo, non vi è alcun effetto di cogging, nessun effetto di saturazione e la coppia di uscita è elevata)

(2) Servomotore CC a disco a filo avvolto (il rotore del disco e lo statore sono fissati assialmente con acciaio magnetico cilindrico, il momento di inerzia del rotore è piccolo, le prestazioni di controllo sono migliori rispetto ad altri servomotori CC, l'efficienza è elevata e il la coppia di uscita è elevata)

(3) Motore CC a magneti permanenti con armatura a tazza (rotore senza nucleo, piccolo momento di inerzia del rotore, adatto per servosistema di movimento incrementale)

(4) Servomotore CC senza spazzole (lo statore è un avvolgimento multifase, il rotore è a magnete permanente, con sensore di posizione del rotore, nessuna interferenza di scintille, lunga durata, basso rumore)

motore di coppia

(1) Motore di coppia CC (struttura piatta, numero di poli, numero di slot, numero di pezzi di commutazione, numero di conduttori in serie; grande coppia di uscita, lavoro continuo a bassa velocità o in stallo, buone caratteristiche meccaniche e di regolazione, piccola costante di tempo elettromeccanica )

(2) Motore coppia CC senza spazzole (simile nella struttura al servomotore CC senza spazzole, ma piatto, con molti poli, fessure e conduttori in serie; coppia di uscita elevata, buone caratteristiche meccaniche e di regolazione, lunga durata, assenza di scintille, assenza di rumore Basso)

(3) Motore coppia CA a gabbia (rotore a gabbia, struttura piatta, numero elevato di poli e fessure, coppia di avviamento elevata, costante di tempo elettromeccanica ridotta, funzionamento a rotore bloccato a lungo termine e proprietà meccaniche morbide)

(4) Motore coppia CA a rotore solido (rotore solido in materiale ferromagnetico, struttura piatta, gran numero di poli e fessure, rotore bloccato a lungo termine, funzionamento regolare, proprietà meccaniche morbide)

motore passo-passo

(1) Motore passo-passo reattivo (lo statore e il rotore sono realizzati in fogli di acciaio al silicio, non c'è avvolgimento sul nucleo del rotore e c'è un avvolgimento di controllo sullo statore; l'angolo di passo è piccolo, la frequenza di avvio e di funzionamento è elevata , la precisione dell'angolo di passo è bassa e non è presente una coppia autobloccante)

(2) Motore passo-passo a magnete permanente (rotore a magnete permanente, polarità di magnetizzazione radiale; ampio angolo di passo, bassa frequenza di avvio e funzionamento, coppia di mantenimento e consumo energetico inferiore rispetto al tipo reattivo, ma sono necessari impulsi positivi e negativi di corrente)

(3) Motore passo-passo ibrido (rotore a magnete permanente, polarità di magnetizzazione assiale; elevata precisione dell'angolo di passo, coppia di mantenimento, corrente di ingresso ridotta, sia reattivo che a magnete permanente