A servo motor acționează ca un actuator rotativ care este utilizat în principal pentru a schimba intrarea electrică în accelerație mecanică. Acest motor funcționează pe baza unui servomecanism oriunde este utilizat feedback-ul de poziție pentru a controla viteza și locația finală a motorului. Servomotoarele se rotesc și obțin un anumit unghi în funcție de intrarea aplicată. Servomotoarele sunt de dimensiuni mici, dar sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Aceste motoare sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi servomotor AC și servomotor DC, dar principala diferență dintre aceste două motoare este sursa de putere utilizată. Performanța unui Servomotor DC depinde în principal de tensiune, în timp ce un servomotor AC depinde atât de tensiune, cât și de frecvență. Acest articol discută unul dintre tipurile de servomotoare - an Servomotor AC – lucrul cu aplicații.
Ce este servomotorul AC?
Un tip de servomotor care generează ieșire mecanică utilizând intrarea electrică de curent alternativ în forma precisă a vitezei unghiulare se numește servomotor de curent alternativ. Puterea de ieșire obținută de la acest servomotor variază în principal de la wați la câțiva 100 de wați. Frecvența de funcționare a servomotorului ac variază de la 50 la 400 Hz. Diagrama servomotorului AC este prezentată mai jos.
Principalele caracteristici ale servomotoarelor de curent alternativ includ în principal; acestea sunt mai puține dispozitive cu greutate, oferind stabilitate și fiabilitate în funcționare, zgomotul nu este generat în timpul funcționării, oferind caracteristici liniare de cuplu-viteză și costuri de întreținere reduse atunci când inelele colectoare și periile nu sunt prezente.
Vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre Tipuri de servomotoare AC
Construcție servomotoare AC
În general, un servomotor AC este un motor cu inducție în două faze. Acest motor este construit folosind un stator și a rotor ca un motor cu inducție normal. În general, statorul acestui servomotor are o structură laminată. Acest stator include două înfășurări care sunt plasate la 90 de grade una de cealaltă în spațiu. Din cauza acestei variații de fază, se generează un câmp magnetic rotativ.
Prima înfășurare este cunoscută ca înfășurare principală sau cunoscută și ca fază fixă sau înfășurare de referință. Aici, înfășurarea principală este activată de la sursa de alimentare cu tensiune constantă, în timp ce cealaltă înfășurare, cum ar fi înfășurarea de control sau faza de control, este activată de tensiunea de control variabilă. Această tensiune de control este pur și simplu furnizată de la un servoamplificator.
În general, rotorul este disponibil în două tipuri de tip cușcă de veveriță și tip cupă de tragere. Rotorul utilizat în acest motor este un rotor normal de tip cușcă, care include bare de aluminiu fixate în fante și scurtcircuitate prin inelele de capăt. Spațiul de aer este menținut la minim pentru o legătură maximă a fluxului. Celălalt tip de rotor, cum ar fi o cupă de tracțiune, este utilizat în principal acolo unde inerția sistemului rotativ este scăzută. Deci, acest lucru ajută la scăderea consumului de energie.
Principiul de funcționare al servomotorului AC
Principiul de funcționare al servomotorului ac este: în primul rând, o tensiune alternativă constantă este dată la înfășurarea principală a demarorului a servomotorului și o altă bornă a statorului este conectată pur și simplu la transformatorul de control în întreaga înfășurare de control. Din cauza tensiunii de referință aplicate, arborele generatorului sincron se va roti la o anumită viteză și va obține o anumită poziție unghiulară.
În plus, arborele transformatorului de control are o poziție unghiulară specifică care este comparată cu punctul unghiular al arborelui generatorului sincron. Deci, comparația celor două poziții unghiulare va furniza semnalul de eroare. Mai precis, nivelurile de tensiune pentru pozițiile echivalente ale arborelui sunt evaluate, ceea ce produce semnalul de eroare. Deci acest semnal de eroare comunică cu nivelul actual de tensiune la transformatorul de control. După aceea, acest semnal este transmis servoamplificatorului, astfel încât să genereze o tensiune de control neuniformă.
Prin această tensiune aplicată, rotorul atinge din nou o viteză specifică, începe revoluția și se menține până când valoarea semnalului de eroare ajunge la zero, astfel încât atingând poziția preferată a motorului în cadrul servomotoarelor AC.
Funcția de transfer a servomotorului AC
Funcția de transfer a servomotorului ac poate fi definită ca raportul dintre L.T (Transformarea Laplace) a variabilei de ieșire și L.T (Transformarea Laplace) a variabilei de intrare. Deci este modelul matematic care exprimă ecuația diferențială care spune o/p la i/p a sistemului.
Dacă T.F. (funcția de transfer) a oricărui sistem este cunoscută, atunci răspunsul de ieșire poate fi calculat pentru diferite tipuri de intrări pentru a recunoaște natura sistemului. În mod similar, dacă funcția de transfer (T.F) nu este cunoscută, atunci poate fi găsită experimental prin simpla aplicare a intrărilor cunoscute la dispozitiv și studierea ieșirii sistemului.
Servomotorul AC este un motor cu inducție în două faze, ceea ce înseamnă că are două înfășurări, cum ar fi înfășurarea de control (înfășurarea câmpului principal) și înfășurarea de referință (înfășurarea exaltante).
Deci, trebuie să aflăm funcția de transfer a servomotorului ac, adică θ(s)/ec(s). Aici „θ(s)/” este ieșirea sistemului, în timp ce ex(s) este intrarea sistemului.
Pentru a afla funcția de transfer a motorului, trebuie să aflăm ce este cuplul dezvoltat de motorul „Tm” și cuplul dezvoltat de sarcina „Tl”. Dacă echivalăm condiția de echilibru ca
Tm = Tl, atunci putem obține funcția de transfer.
Fie, Tm = cuplul dezvoltat de motor.
Tl = cuplul dezvoltat de sarcină sau cuplul de sarcină.
‘θ’ = deplasarea unghiulară.
'ω' = d θ/dt = viteza unghiulară.
„J” = momentul de inerție al sarcinii.
„B” este punctul de bord al încărcăturii.
Aici cele două constante care trebuie luate în considerare sunt K1 și K2.
„K1” este panta tensiunii fazei de control în funcție de caracteristicile cuplului.
„K2” este panta caracteristicilor cuplului de viteză.
Aici, cuplul dezvoltat de motor este pur și simplu notat cu
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
Cuplul de sarcină (TL) poate fi modelat luând în considerare ecuația de echilibrare a cuplului.
Cuplul aplicat = cuplul opus datorită J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Știm că starea de echilibru Tm = Tl.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Aplicați ecuația de transformare Laplace la ecuația de mai sus
K1Ec(s) – K2 S 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)
Unde, Km = K1/ B + K2 = constantă a câștigului motorului.
Tm = J/ B + K2 = constanta de timp a motorului.
Metode de control al vitezei servomotorului AC
În general, servo motoare au trei metode de control, cum ar fi controlul poziției, controlul cuplului și controlul vitezei.
Metoda de control al poziției este utilizată pentru a determina dimensiunea vitezei de rotație prin semnalele externe de frecvență de intrare. Unghiul de revoluție este determinat de nr. de pulsuri. Poziția și viteza unui servomotor pot fi atribuite direct prin comunicare. Deoarece poziția metodei poate avea un control extrem de strict asupra poziției și vitezei, atunci este utilizată în mod normal în aplicația de poziționare.
În metoda de control al cuplului, cuplul de ieșire al servomotorului este setat de intrarea analogică la adresa. Poate schimba cuplul prin simpla schimbare a analogului în timp real. În plus, poate modifica și valoarea la adresa relativă prin comunicare.
În modul de control al vitezei, viteza motorului poate fi controlată prin intrare analogică și impuls. Dacă există cerințe de precizie și nicio grijă pentru atât de mult cuplu, atunci modul de viteză este mai bun.
Caracteristicile servomotorului AC
Caracteristicile vitezei de cuplu ale unui servomotor de curent alternativ sunt prezentate mai jos. În următoarele caracteristici, cuplul se schimbă cu viteza, dar nu liniar, deoarece depinde în principal de raportul dintre reactanța (X) și rezistenţă (R). Valoarea scăzută a acestui raport implică faptul că motorul are rezistență mare și reactanță scăzută, în astfel de cazuri, caracteristicile motorului sunt mai liniare decât valoarea raportului ridicat pentru reactanța (X) la rezistență (R).
Avantaje
Avantajele servomotoarelor AC includ următoarele.
- Caracteristicile de control al vitezei ale acestui motor sunt bune.
- Acestea generează o cantitate mai mică de căldură.
- Ele oferă eficiență ridicată, mai mult cuplu pe greutate, fiabilitate și zgomot RF redus.
- Au nevoie de mai puțină întreținere.
- Au o speranță de viață mai mare în inexistența unui comutator.
- Aceste motoare sunt capabile să suporte supratensiuni de curent mai mari în mașinile industriale.
- La viteze mari, acestea oferă un cuplu mai constant.
- Acestea sunt foarte fiabile.
- Ele oferă performanțe de mare viteză.
- Acestea sunt potrivite pentru aplicațiile de încărcare instabilă.
Dezavantajele servomotoarelor AC includ următoarele.
- Controlul servomotorului AC este mai dificil.
- Aceste motoare pot fi sparte prin suprasarcină constantă.
- Cutiile de viteze sunt frecvent necesare pentru a transmite puterea la viteze mari.
Aplicații
Aplicațiile servomotoarelor AC includ următoarele.
- Servomotoarele AC sunt aplicabile acolo unde reglarea poziției este semnificativă și se găsesc de obicei în dispozitivele semiconductoare, roboți, avioane și mașini-unelte.
- Aceste motoare sunt utilizate în instrumentele care funcționează pe servomecanism, cum ar fi computerele și dispozitivele de control al poziției.
- Servomotorul AC este utilizat în mașini-unelte, mașini robotice și sisteme de urmărire.
- Aceste servomotoare sunt utilizate într-o varietate de industrii datorită eficienței și versatilității lor.
- Servomotorul AC este utilizat în cele mai comune mașini și aparate, cum ar fi încălzitoare de apă, cuptoare, pompe, vehicule off-road, echipamente în grădini etc.
- Multe dintre aparatele și uneltele care sunt folosite în fiecare zi în casă sunt acționate de servomotoare AC.
Astfel, aceasta este o prezentare generală a ac servomotoare – funcționează cu aplicatii. Aceste motoare sunt utilizate în multe aplicații, cum ar fi instrumentele care funcționează pe servomecanism și, de asemenea, mașini-unelte, sisteme de urmărire și robotică. Iată o întrebare pentru tine, ce este un motor cu inducție?
