Riepilogo delle conoscenze sui servomotori

Il termine servo deriva dalla parola greca che significa schiavo. Un servomotore può essere inteso come un motore che obbedisce in modo assoluto al comando del segnale di controllo. Quando viene inviato il segnale di controllo, il rotore inizia immediatamente a girare. Quando il segnale di controllo scompare, il rotore può arrestarsi immediatamente.

Il servomotore è un micromotore utilizzato come elemento esecutivo nei dispositivi di controllo automatico. La sua funzione è quella di convertire i segnali elettrici in spostamento angolare o velocità angolare dell'albero rotante.

Il servomotore si divide in servomotori CA e servomotori CC.

La struttura di base di un servomotore a corrente alternata è simile a quella di un motore a induzione a corrente alternata. Sullo statore sono presenti due avvolgimenti di eccitazione Wf e due avvolgimenti di controllo Wc, con uno sfasamento di 90°, collegati a una tensione alternata costante. Il controllo del funzionamento del motore si ottiene variando la tensione alternata o la fase applicata a Wc. Il servomotore a corrente alternata presenta le caratteristiche di funzionamento regolare, buona controllabilità, risposta rapida, elevata agilità e un indice di non linearità rigoroso delle caratteristiche meccaniche e di regolazione (inferiore al 10% ~ 15% e inferiore al 15% ~ 25%, rispettivamente).

La struttura di base del servomotore CC è simile a quella di un motore CC. La velocità del motore n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j, dove E rappresenta la forza controelettromotrice dell'armatura, K è una costante, j è il flusso per polo, Ua e Ia sono rispettivamente la tensione e la corrente di armatura, Ra è la resistenza di armatura. Modificando Ua o phi, è possibile controllare la velocità del servomotore CC, ma generalmente si adotta il metodo di controllo della tensione di armatura. Nei servomotori CC a magneti permanenti, l'avvolgimento di eccitazione è sostituito da un magnete permanente e il flusso magnetico phi è costante. Il servomotore CC ha una buona regolazione lineare e una risposta rapida.

Vantaggi e svantaggi del servomotore a corrente continua

Vantaggi: controllo preciso della velocità, caratteristiche coppia-velocità molto elevate, principio di controllo semplice, facile da usare, prezzo contenuto.

Svantaggi: inversione delle spazzole, limitazione della velocità, resistenza aggiuntiva, particelle abrasive (non adatto ad ambienti privi di polvere ed esplosivi)

Vantaggi e svantaggi del servomotore CA

Punti di forza: buone caratteristiche di controllo della velocità, in tutto l'intervallo di velocità è possibile realizzare un controllo fluido, quasi senza oscillazioni, efficienza superiore al 90%, minore surriscaldamento, controllo ad alta velocità, elevata precisione di controllo della posizione (a seconda dell'encoder), area operativa nominale, può realizzare una coppia costante, momento d'inerzia basso, bassa rumorosità, nessuna usura delle spazzole, esente da manutenzione (per ambienti privi di polvere ed esplosivi)

Svantaggi: il controllo è più complesso, i parametri del driver devono essere regolati sul momento per determinare i parametri PID e occorre un cablaggio più complesso.

I servomotori a corrente continua si dividono in motori con spazzole e motori senza spazzole.

Il motore a spazzole ha un costo contenuto, una struttura semplice, una coppia di avviamento elevata, un'ampia gamma di velocità, un controllo facile, richiede manutenzione, ma i vantaggi della manutenzione (per le spazzole di carbone) sono evidenti. Genera interferenze elettromagnetiche e l'utilizzo richiede un certo rispetto dell'ambiente. Viene solitamente utilizzato in applicazioni industriali e civili in cui il costo è un fattore critico.

Motore brushless leggero e compatto, elevata potenza di uscita, risposta rapida, alta velocità, bassa inerzia, coppia costante, rotolamento fluido, controllo complesso, intelligente, scambio di fase elettronico flessibile, scambio di fase a onda quadra o sinusoidale, motore esente da manutenzione, efficiente risparmio energetico, bassa emissione elettromagnetica, basso aumento di temperatura, lunga durata, adatto a vari ambienti.

Il servomotore AC è anche un motore brushless, suddiviso in motore sincrono e asincrono. Il controllo del movimento attuale utilizza generalmente un motore sincrono, con un ampio intervallo di potenza, una grande inerzia e una bassa velocità massima, che diminuisce uniformemente con l'aumento della potenza, risultando adatto per applicazioni di funzionamento fluido a bassa velocità.

All'interno del rotore del servomotore sono presenti magneti permanenti; il controllo elettrico trifase U/V/W genera un campo elettromagnetico. Sotto l'azione del rotore in rotazione all'interno di questo campo, il motore invia contemporaneamente un segnale di feedback tramite encoder all'azionamento. Il valore di feedback viene confrontato con il valore target per regolare l'angolo di rotazione del rotore. La precisione del servomotore è determinata dalla precisione dell'encoder (numero di riga).

Cos'è un servomotore? Quanti tipi ne esistono? Quali sono le sue caratteristiche operative?

Risposta: Il servomotore elettrico, noto anche come servomotore elettrico, viene utilizzato come elemento esecutivo nei sistemi di controllo automatico, convertendo il segnale elettrico ricevuto in spostamento angolare o velocità angolare dell'asse del servomotore.