Базовые знания серводвигателей

Базовые знания серводвигателей

Слово «серво» происходит от греческого слова «раб». Под «серводвигателем» можно понимать двигатель, который абсолютно подчиняется команде управляющего сигнала: до подачи управляющего сигнала ротор стоит на месте; при подаче управляющего сигнала ротор немедленно вращается; когда сигнал управления исчезает, ротор может немедленно остановиться.

Серводвигатель — это микродвигатель, используемый в качестве привода в устройстве автоматического управления. Его функция заключается в преобразовании электрического сигнала в угловое смещение или угловую скорость вращающегося вала.

Серводвигатели делятся на две категории: сервоприводы переменного тока и сервоприводы постоянного тока.

Базовая конструкция серводвигателя переменного тока аналогична конструкции асинхронного двигателя переменного тока (асинхронного двигателя). На статоре имеются две обмотки возбуждения Wf и обмотки управления WcoWf со смещением фазового пространства на электрический угол 90°, подключенные к постоянному переменному напряжению и использующие переменное напряжение или изменение фазы, приложенное к Wc, для достижения цели управления работой. двигателя. Серводвигатель переменного тока обладает характеристиками стабильной работы, хорошей управляемостью, быстрым откликом, высокой чувствительностью и строгими показателями нелинейности механических характеристик и характеристик регулировки (должны быть менее 10–15% и менее 15–25%). соответственно).

Базовая структура серводвигателя постоянного тока аналогична конструкции обычного двигателя постоянного тока. Скорость двигателя n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, где E – электродвижущая сила, противодействующая якорю, K – константа, j – магнитный поток на полюс, Ua, Ia – напряжение якоря и ток якоря, Ra Сопротивление якоря, изменяя Ua или изменяя φ, можно контролировать скорость серводвигателя постоянного тока, но обычно используется метод управления напряжением якоря. В серводвигателе постоянного тока с постоянными магнитами обмотка возбуждения заменена постоянным магнитом, а магнитный поток φ постоянен. . Серводвигатель постоянного тока имеет хорошие характеристики линейного регулирования и быстрый отклик.

Преимущества и недостатки серводвигателей постоянного тока

Преимущества: Точный контроль скорости, жесткие характеристики крутящего момента и скорости, простой принцип управления, простота в использовании и низкая цена.

Недостатки: коммутация щеток, ограничение скорости, дополнительное сопротивление и частицы износа (не подходит для беспыльной и взрывоопасной среды).

Преимущества и недостатки серводвигателя переменного тока

Достоинства: хорошие характеристики регулирования скорости, плавное управление во всем диапазоне скоростей, практически полное отсутствие колебаний, высокий КПД выше 90%, меньшее тепловыделение, высокоскоростное управление, высокоточное регулирование положения (в зависимости от точности энкодера), номинальная рабочая зона. Внутри: постоянный крутящий момент, низкая инерция, низкий уровень шума, отсутствие износа щеток, не требует обслуживания (подходит для беспыльных и взрывоопасных сред).

Недостатки: управление более сложное, параметры привода необходимо регулировать на месте для определения параметров ПИД, требуется больше подключений.

Серводвигатели постоянного тока делятся на коллекторные и бесщеточные.

Коллекторные двигатели имеют низкую стоимость, простую конструкцию, большой пусковой момент, широкий диапазон регулирования скорости, просты в управлении, требуют обслуживания, но просты в обслуживании (замените угольную щетку), генерируют электромагнитные помехи, предъявляют требования к условиям эксплуатации, и обычно используются в экономически чувствительных общих промышленных и гражданских случаях.

Бесщеточные двигатели имеют небольшой размер и легкий вес, высокую производительность и быстроту реакции, высокую скорость и малую инерцию, стабильный крутящий момент и плавное вращение, сложную систему управления, интеллектуальную, гибкую в режиме электронной коммутации, возможность коммутации. с прямоугольной или синусоидальной волной, не требующий обслуживания двигатель, высокая эффективность и энергосбережение, небольшое электромагнитное излучение, низкий рост температуры и длительный срок службы, подходит для различных сред.

Серводвигатели переменного тока также представляют собой бесщеточные двигатели, которые делятся на синхронные и асинхронные. В настоящее время для управления движением в основном используются синхронные двигатели. Диапазон мощности большой, мощность может быть большой, инерция большая, максимальная скорость низкая, скорость увеличивается с увеличением мощности. Равномерный спуск на скорости, подходящий для случаев с низкой скоростью и плавным ходом.

Ротор внутри серводвигателя представляет собой постоянный магнит. Драйвер управляет трехфазным электричеством U/V/W для формирования электромагнитного поля. Ротор вращается под действием этого магнитного поля. В то же время энкодер, входящий в комплект поставки двигателя, передает сигнал обратной связи драйверу. Значения сравниваются для регулировки угла поворота ротора. Точность серводвигателя зависит от точности энкодера (количества строк).

Что такое серводвигатель? Сколько типов существует? Каковы рабочие характеристики?

Ответ: Серводвигатель, также известный как исполнительный двигатель, используется в качестве привода в системе автоматического управления для преобразования полученного электрического сигнала в выходное угловое смещение или угловую скорость на валу двигателя.

Серводвигатели делятся на две категории: серводвигатели постоянного и переменного тока. Их основные характеристики заключаются в том, что при нулевом напряжении сигнала нет самовращения, а скорость равномерно снижается с увеличением крутящего момента.

В чем разница в производительности серводвигателя переменного тока и бесщеточного серводвигателя постоянного тока?

Ответ: Производительность серводвигателя переменного тока выше, поскольку сервопривод переменного тока управляется синусоидальной волной, а пульсация крутящего момента невелика; в то время как бесщеточный сервопривод постоянного тока управляется трапециевидной волной. Но бесщеточное сервоуправление постоянным током относительно простое и дешевое.

Быстрое развитие технологии сервоприводов переменного тока с постоянными магнитами привело к кризису ликвидации сервосистемы постоянного тока. С развитием технологий технология сервоприводов переменного тока с постоянными магнитами достигла выдающегося развития, и известные производители электротехники в разных странах постоянно выпускают новые серии серводвигателей переменного тока и сервоприводов. Сервосистема переменного тока стала основным направлением развития современной высокопроизводительной сервосистемы, в результате чего сервосистема постоянного тока сталкивается с кризисом ликвидации.

По сравнению с серводвигателями постоянного тока серводвигатели переменного тока с постоянными магнитами имеют следующие основные преимущества:

⑴Без щетки и коллектора работа более надежна и не требует обслуживания.

(2) Нагрев обмотки статора значительно снижается.

⑶ Инерция мала, система имеет хорошую быструю реакцию.

⑷ Хорошее рабочее состояние при высокой скорости и высоком крутящем моменте.

⑸Малый размер и легкий вес при одинаковой мощности.

Принцип серводвигателя

Конструкция статора серводвигателя переменного тока в основном аналогична конструкции статора однофазного асинхронного двигателя с расщепленной фазой конденсатора. Статор снабжен двумя обмотками с разностью взаимных 90°, одна — обмотка возбуждения Rф, всегда подключенная к переменному напряжению Uф; другая — обмотка управления L, к которой подключено напряжение управляющего сигнала Uc. Поэтому серводвигатель переменного тока также называют двумя серводвигателями.

Ротор серводвигателя переменного тока обычно выполнен в виде короткозамкнутой клетки, но для того, чтобы серводвигатель имел широкий диапазон скоростей, линейные механические характеристики, отсутствие явления «авторотации» и быструю реакцию по сравнению с обычными двигателями, он должен Сопротивление ротора велико, а момент инерции мал. В настоящее время широко используются два типа роторных конструкций: короткозамкнутый ротор с высокоомными направляющими, изготовленными из высокоомных проводящих материалов. Чтобы уменьшить момент инерции ротора, ротор сделан тонким; Другой представляет собой полый ротор в форме чашки, изготовленный из алюминиевого сплава, стенка чашки составляет всего 0,2-0,3 мм, момент инерции ротора в форме полой чашки мал, реакция быстрая, работа стабильна, поэтому он широко используется.

Когда серводвигатель переменного тока не имеет управляющего напряжения, существует только пульсирующее магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения в статоре, а ротор неподвижен. При наличии управляющего напряжения в статоре создается вращающееся магнитное поле, и ротор вращается в направлении вращающегося магнитного поля. Когда нагрузка постоянна, скорость двигателя изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения. Когда фаза управляющего напряжения противоположна, серводвигатель будет реверсироваться.

Хотя принцип работы серводвигателя переменного тока аналогичен принципу работы однофазного асинхронного двигателя с конденсаторным питанием, сопротивление ротора первого намного больше, чем у второго. Таким образом, по сравнению с асинхронным двигателем с конденсаторным питанием серводвигатель имеет три существенные особенности:

1. Большой пусковой момент: из-за большого сопротивления ротора характеристика крутящего момента (механическая характеристика) ближе к линейной и имеет больший пусковой момент. Следовательно, когда на статоре имеется управляющее напряжение, ротор сразу же вращается, что обеспечивает быстрый запуск и высокую чувствительность.

2. Широкий рабочий диапазон: стабильная работа и низкий уровень шума. [/p][p=30, 2, слева] 3. Отсутствие явления самовращения: если работающий серводвигатель теряет управляющее напряжение, двигатель немедленно прекращает работу.

Что такое «микродвигатель прецизионной передачи»?

«Микромотор прецизионной передачи» может быстро и правильно выполнять часто меняющиеся инструкции в системе и управлять сервомеханизмом для выполнения работы, ожидаемой инструкцией, и большинство из них могут соответствовать следующим требованиям:

1. Он может запускаться, останавливаться, тормозить, реверсировать и часто работать на низкой скорости, обладает высокой механической прочностью, высоким уровнем термостойкости и высоким уровнем изоляции.

2. Хорошая быстрая реакция, большой крутящий момент, небольшой момент инерции и небольшая постоянная времени.

3. С драйвером и контроллером (например, серводвигателем, шаговым двигателем) эффективность управления хорошая.

4. Высокая надежность и высокая точность.

Категория, структура и характеристики «прецизионного микродвигателя»

Серводвигатель переменного тока

(1) Двухфазный серводвигатель переменного тока клеточного типа (тонкий ротор клеточного типа, примерно линейные механические характеристики, малый объем и ток возбуждения, маломощный сервопривод, работа на низких скоростях недостаточно плавная)

(2) Двухфазный серводвигатель переменного тока с ротором без магнитной чашки (ротор без сердечника, почти линейные механические характеристики, большой объем и ток возбуждения, сервопривод небольшой мощности, плавная работа на низкой скорости)

(3) Двухфазный серводвигатель переменного тока с ферромагнитным чашечным ротором (чашечный ротор изготовлен из ферромагнитного материала, почти линейные механические характеристики, большой момент инерции ротора, небольшой эффект зубчатого зацепления, стабильная работа)

(4) Синхронный серводвигатель переменного тока с постоянными магнитами (коаксиальный интегрированный блок, состоящий из синхронного двигателя с постоянными магнитами, тахометра и элемента определения положения, статор является трехфазным или двухфазным, а ротор из магнитного материала должен быть оснащен привод; широкий диапазон скоростей и механические характеристики состоят из области постоянного крутящего момента и области постоянной мощности, которые могут быть заблокированы непрерывно, с хорошей быстротой реакции, большой выходной мощностью и небольшими колебаниями крутящего момента; есть два режима; привод прямоугольной волны и синусоидальный привод, хорошие характеристики управления и химические продукты электромеханической интеграции)

(5) Асинхронный трехфазный серводвигатель переменного тока (ротор аналогичен асинхронному двигателю клеточного типа и должен быть оснащен приводом. Он использует векторное управление и расширяет диапазон регулирования скорости при постоянной мощности. В основном используется в системы регулирования скорости шпинделя станка)

Серводвигатель постоянного тока

(1) Серводвигатель постоянного тока с печатной обмоткой (дисковый ротор и дисковый статор аксиально соединены цилиндрической магнитной сталью, момент инерции ротора мал, нет эффекта зубчатого зацепления, нет эффекта насыщения, а выходной крутящий момент велик)

(2) Серводвигатель постоянного тока дискового типа с проволочной обмоткой (дисковый ротор и статор аксиально соединены цилиндрической магнитной сталью, момент инерции ротора мал, характеристики управления лучше, чем у других серводвигателей постоянного тока, эффективность высокая, а выходной крутящий момент большой)

(3) Двигатель постоянного тока с якорем чашечного типа (ротор без сердечника, малый момент инерции ротора, подходит для сервосистемы с пошаговым перемещением)

(4) Бесщеточный серводвигатель постоянного тока (статор представляет собой многофазную обмотку, ротор представляет собой постоянный магнит, с датчиком положения ротора, отсутствие искровых помех, длительный срок службы, низкий уровень шума)

Моментный двигатель

(1) Моментный двигатель постоянного тока (плоская конструкция, количество полюсов, количество слотов, количество коммутационных частей, количество последовательных проводников; большой выходной крутящий момент, непрерывная работа на низкой скорости или с остановкой, хорошие механические и регулировочные характеристики, небольшая электромеханическая постоянная времени )

(2) Бесщеточный моментный двигатель постоянного тока (по конструкции похож на бесщеточный серводвигатель постоянного тока, но плоский, с множеством полюсов, пазов и последовательных проводников; большой выходной крутящий момент, хорошие механические и регулировочные характеристики, длительный срок службы, отсутствие искр, низкий уровень шума)

(3) Моментный электродвигатель переменного тока клеточного типа (ротор клеточного типа, плоская конструкция, большое количество полюсов и пазов, большой пусковой момент, небольшая электромеханическая постоянная времени, длительная работа с заблокированным ротором и мягкие механические свойства)

(4) Моментный двигатель переменного тока со сплошным ротором (сплошной ротор из ферромагнитного материала, плоская конструкция, большое количество полюсов и пазов, долговременная блокировка ротора, плавная работа, мягкие механические свойства)

шаговый двигатель

(1) Реактивный шаговый двигатель (статор и ротор изготовлены из листов кремнистой стали, на сердечнике ротора нет обмотки, на статоре имеется обмотка управления; угол шага небольшой, пусковая и рабочая частота высокая. , точность угла шага низкая, самоблокирующийся момент отсутствует)

(2) Шаговый двигатель с постоянными магнитами (ротор с постоянными магнитами, радиальная полярность намагничивания; большой угол шага, низкая пусковая и рабочая частота, удерживающий момент и меньшее энергопотребление, чем у реактивного типа, но требуются положительные и отрицательные импульсы тока)

(3) Гибридный шаговый двигатель (ротор с постоянными магнитами, осевая полярность намагничивания; высокая точность угла шага, удерживающий момент, малый входной ток, как реактивный, так и постоянный магнит