A servomotors darbojas kā rotācijas izpildmehānisms, ko galvenokārt izmanto, lai mainītu elektrisko ievadi mehāniskajā paātrinājumā. Šis motors darbojas, pamatojoties uz servomehānismu, kur tiek izmantota pozīcijas atgriezeniskā saite, lai kontrolētu ātrumu un motora galīgo atrašanās vietu. Servo motori griežas un iegūst noteiktu leņķi, pamatojoties uz izmantoto ievadi. Servo motori ir maza izmēra, taču tie ir ļoti energoefektīvi. Šie motori ir iedalīti divos veidos, piemēram, maiņstrāvas servomotors un līdzstrāvas servomotors, taču galvenā atšķirība starp šiem diviem motoriem ir izmantotais enerģijas avots. Uzstāšanās a Līdzstrāvas servo motors galvenokārt ir atkarīgs tikai no sprieguma, savukārt maiņstrāvas servomotors ir atkarīgs gan no sprieguma, gan frekvences. Šajā rakstā ir apskatīts viens no servomotoru veidiem - an AC servo motors – darbs ar aplikācijām.
Kas ir maiņstrāvas servomotors?
Servomotoru, kas ģenerē mehānisku jaudu, izmantojot maiņstrāvas elektrisko ievadi precīzā leņķiskā ātruma formā, sauc par maiņstrāvas servomotoru. No šī servomotora iegūtā izejas jauda galvenokārt svārstās no vatiem līdz dažiem 100 vatiem. Maiņstrāvas servomotora darbības frekvence svārstās no 50 līdz 400 Hz. Maiņstrāvas servomotora diagramma ir parādīta zemāk.
Galvenās maiņstrāvas servomotoru iezīmes galvenokārt ietver: Tās ir mazāk svara ierīces, nodrošinot stabilitāti un uzticamību darbībā, darbības laikā nerodas troksnis, nodrošinot lineārus griezes momenta un ātruma raksturlielumus un samazinātas uzturēšanas izmaksas, ja nav slīdēšanas gredzenu un birstes.
Lūdzu, skatiet šo saiti, lai uzzinātu vairāk par Maiņstrāvas servomotoru veidi
Maiņstrāvas servomotoru konstrukcija
Parasti maiņstrāvas servomotors ir divfāžu asinhronais motors. Šis motors ir konstruēts, izmantojot statoru un a rotors tāpat kā parasts indukcijas motors. Parasti šī servomotora statoram ir laminēta struktūra. Šis stators ietver divus tinumus, kas ir novietoti 90 grādu attālumā viens no otra telpā. Šīs fāzes variācijas dēļ tiek ģenerēts rotējošais magnētiskais lauks.
Pirmais tinums ir pazīstams kā galvenais tinums vai pazīstams arī kā fiksētās fāzes vai atsauces tinums. Šeit galvenais tinums tiek aktivizēts no pastāvīgā sprieguma barošanas avota, savukārt otru tinumu, piemēram, vadības tinumu vai vadības fāzi, aktivizē mainīgais vadības spriegums. Šis vadības spriegums tiek vienkārši piegādāts no servo pastiprinātāja.
Parasti rotors ir pieejams divu veidu vāveres būra un vilkšanas kausa veidā. Šajā motorā izmantotais rotors ir parasts būra tipa rotors ar alumīnija stieņiem, kas piestiprināti spraugās un īssavienoti caur gala gredzeniem. Gaisa sprauga tiek saglabāta minimāla, lai nodrošinātu maksimālu plūsmas savienojumu. Cita veida rotoru, piemēram, vilkšanas kausu, galvenokārt izmanto vietās, kur rotējošās sistēmas inerce kļūst zema. Tātad tas palīdz samazināt enerģijas patēriņu.
Maiņstrāvas servomotora darbības princips
Maiņstrāvas servomotora darbības princips ir; pirmkārt, servomotora startera galvenajā tinumā tiek dots pastāvīgs maiņstrāvas spriegums, un vēl viens statora spaile tiek pievienota vienkārši vadības transformatoram visā vadības tinumā. Pielietotā atsauces sprieguma dēļ sinhronā ģeneratora vārpsta griezīsies ar noteiktu ātrumu un iegūst noteiktu leņķisko stāvokli.
Turklāt vadības transformatora vārpstai ir noteikts leņķiskais stāvoklis, kas tiek salīdzināts ar sinhronā ģeneratora vārpstas leņķisko punktu. Tātad divu leņķisko pozīciju salīdzinājums nodrošinās kļūdas signālu. Konkrētāk, tiek novērtēti sprieguma līmeņi līdzvērtīgām vārpstas pozīcijām, kas rada kļūdas signālu. Tātad šis kļūdas signāls sazinās ar pašreizējo sprieguma līmeni vadības transformatorā. Pēc tam šis signāls tiek nodots servo pastiprinātājam, lai tas radītu nevienmērīgu vadības spriegumu.
Ar šo pielietoto spriegumu rotors atkal sasniedz noteiktu ātrumu, sāk apgriezienu un turpina darboties, līdz kļūdas signāla vērtība sasniedz nulli, tādējādi sasniedzot vēlamo motora pozīciju maiņstrāvas servomotoros.
Maiņstrāvas servomotora pārsūtīšanas funkcija
Maiņstrāvas servomotora pārsūtīšanas funkciju var definēt kā izejas mainīgā L.T (Laplasa transformācija) attiecību pret ievades mainīgā L.T (Laplasa transformāciju). Tātad tas ir matemātiskais modelis, kas izsaka diferenciālvienādojumu, kas norāda sistēmas o/p uz i/p.
Ja T.F. (pārsūtīšanas funkcija) jebkurai sistēmai ir zināma, tad var aprēķināt izejas reakciju dažādiem ievades veidiem, lai atpazītu sistēmas būtību. Tāpat, ja pārsūtīšanas funkcija (T.F) nav zināma, to var eksperimentāli atrast, vienkārši pielietojot ierīcei zināmās ievades un izpētot sistēmas izvadi.
Maiņstrāvas servomotors ir divfāžu asinhronais motors, kas nozīmē, ka tam ir divi tinumi, piemēram, vadības tinums (galvenā lauka tinums) un atsauces tinums (uzmundrinošais tinums).
Tātad mums ir jānoskaidro maiņstrāvas servomotora pārsūtīšanas funkcija, ti, θ (s) / ec (s). Šeit “θ(s)/” ir sistēmas izvade, savukārt ex(-i) ir sistēmas ievade.
Lai noskaidrotu motora pārneses funkciju, jānoskaidro, kāds ir motora radītais griezes moments ‘Tm’ un slodzes radītais griezes moments ‘Tl’. Ja līdzsvara nosacījumu pielīdzinām kā
Tm = Tl, tad mēs varam iegūt pārsūtīšanas funkciju.
Pieņemsim, Tm = motora izstrādātais griezes moments.
Tl = slodzes radītais griezes moments vai slodzes griezes moments.
“θ” = leņķiskā nobīde.
'ω' = d θ/dt = leņķiskais ātrums.
“J” = slodzes inerces moments.
“B” ir kravas informācijas punkts.
Šeit jāņem vērā divas konstantes K1 un K2.
“K1” ir vadības fāzes sprieguma un griezes momenta raksturlielumu slīpums.
“K2” ir ātruma griezes momenta raksturlielumu slīpums.
Šeit motora izstrādātais griezes moments tiek vienkārši apzīmēts ar
Tm = K1ec-K2 dθ/dt —–(1)
Slodzes griezes momentu (TL) var modelēt, ņemot vērā griezes momenta līdzsvara vienādojumu.
Pielietotais griezes moments = pretējs griezes moments J,B dēļ
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Mēs zinām, ka līdzsvara nosacījums Tm = Tl.
K1ec-K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Pielietojiet Laplasa transformācijas vienādojumu iepriekšminētajam vienādojumam
K1Ec(s) – K2S θ(S) = J S^2θ (S) + B S θ(S)
K1Ec(s) = JS^2θ (S) + BSθ(S)+ K2S θ(S)
K1Ec(s) = θ (S)[J S^2 + BS + K2S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/ J S^2 + BS + K2S
= K1/S [B + JS + K2]
= K1/S [B + K2 + JS]
= K1/S (B + K2) [1 + (J/B + K2) *S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/(B + K2) / S[1 + (J/B + K2) *S]
T.F = Km/S[1 + (J/B + K2) *S] => Km/S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
T.F = Km/S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
Kur Km = K1/ B + K2 = motora pastiprinājuma konstante.
Tm = J/ B + K2 = motora laika konstante.
Maiņstrāvas servomotora ātruma kontroles metodes
Parasti servo motori ir trīs vadības metodes, piemēram, pozīcijas kontrole, griezes momenta kontrole un ātruma kontrole.
Pozīcijas kontroles metodi izmanto, lai noteiktu rotācijas ātruma lielumu visos ārējās ieejas frekvences signālos. Apgriezienu leņķi nosaka Nr. no pākšaugiem. Servo motora pozīciju un ātrumu var tieši piešķirt, izmantojot saziņu. Tā kā metodes pozīcijai var būt ļoti stingra pozīcijas un ātruma kontrole, tad to parasti izmanto pozicionēšanas lietojumprogrammā.
Griezes momenta kontroles metodē servomotora izejas griezes momentu iestata ar analogo ieeju adresē. Tas var mainīt griezes momentu, vienkārši mainot analogu reāllaikā. Turklāt tas var arī mainīt vērtību relatīvajā adresē, izmantojot saziņu.
Ātruma regulēšanas režīmā motora ātrumu var kontrolēt ar analogo ievadi un impulsu. Ja ir precizitātes prasības un nav jāuztraucas par tik lielu griezes momentu, ātruma režīms ir labāks.
Maiņstrāvas servomotora raksturojums
Maiņstrāvas servomotora griezes momenta ātruma raksturlielumi ir parādīti zemāk. Turpmākajos raksturlielumos griezes moments mainās līdz ar ātrumu, bet ne lineāri, jo tas galvenokārt ir atkarīgs no pretestības (X) attiecības pretestība (R). Šīs attiecības zemā vērtība ir saistīta ar to, ka motoram ir augsta pretestība un zema pretestība, šādos gadījumos motora raksturlielumi ir lineārāki nekā augstās pretestības (X) un pretestības (R) attiecības vērtība.
Priekšrocības
Maiņstrāvas servomotoru priekšrocības ir šādas.
- Šī motora ātruma kontroles īpašības ir labas.
- Tie rada mazāku siltuma daudzumu.
- Tie piedāvā augstu efektivitāti, lielāku griezes momentu uz svaru, uzticamību un samazinātu RF troksni.
- Viņiem nepieciešama mazāka apkope.
- Viņiem ir ilgāks mūža ilgums, ja nav komutatora.
- Šie motori spēj izturēt lielāku strāvas pārspriegumu rūpnieciskajās iekārtās.
- Lielos ātrumos tie piedāvā nemainīgāku griezes momentu.
- Tie ir ļoti uzticami.
- Tie nodrošina liela ātruma veiktspēju.
- Tie ir labi piemēroti nestabilai slodzei.
Maiņstrāvas servomotoru trūkumi ir šādi.
- Maiņstrāvas servomotora vadība ir grūtāka.
- Šos motorus var sabojāt pastāvīga pārslodze.
- Pārnesumkārbas bieži ir nepieciešamas, lai pārraidītu jaudu lielā ātrumā.
Lietojumprogrammas
Maiņstrāvas servomotoru pielietojumi ir šādi.
- Maiņstrāvas servomotori ir izmantojami vietās, kur pozīcijas regulēšana ir nozīmīga un parasti sastopama pusvadītāju ierīcēs, robotos, lidmašīnās un darbgaldos.
- Šos motorus izmanto instrumentos, kas darbojas uz servomehānisma, piemēram, datoros un pozīcijas kontroles ierīcēs.
- Maiņstrāvas servomotors tiek izmantots darbgaldos, robotikas iekārtās un izsekošanas sistēmās.
- Šie servomotori tiek izmantoti dažādās nozarēs to efektivitātes un daudzpusības dēļ.
- Maiņstrāvas servomotors tiek izmantots visbiežāk sastopamajās mašīnās un ierīcēs, piemēram, ūdens sildītājos, krāsnīs, sūkņos, apvidus automašīnās, dārzu iekārtās utt.
- Daudzas ierīces un instrumenti, kas tiek izmantoti katru dienu mājās, tiek darbināti ar maiņstrāvas servomotoriem.
Tādējādi šis ir ac pārskats servo motori - darbojas ar aplikācijām. Šos motorus izmanto daudzās lietojumprogrammās, piemēram, instrumentos, kas darbojas ar servomehānismu, kā arī darbgaldos, izsekošanas sistēmās un robotikā. Šeit jums ir jautājums, kas ir asinhronais motors?
