Resumo de conhecimentos sobre servomotores

A palavra servo vem do grego e significa escravo. "Servomotor" pode ser entendido como um motor que obedece absolutamente aos comandos do sinal de controle. Quando o sinal de controle é enviado, o rotor gira imediatamente. Quando o sinal de controle desaparece, o rotor para de girar imediatamente.

O servomotor é um micromotor utilizado como elemento de execução em dispositivos de controle automático. Sua função é converter sinais elétricos em deslocamento angular ou velocidade angular do eixo rotativo.

Os servomotores são divididos em duas categorias: servomotores CA e servomotores CC.

A estrutura básica de um servomotor CA é semelhante à de um motor de indução CA. Existem dois enrolamentos de excitação, Wf e Wc, com uma defasagem de 90° no estator, conectados a uma tensão CA constante. O controle da operação do motor é obtido pela variação da tensão CA ou da fase aplicada a Wc. O servomotor CA apresenta características como operação suave, boa controlabilidade, resposta rápida, alta agilidade e índices de não linearidade rigorosos em suas características mecânicas e de ajuste (inferiores a 10% a 15% e inferiores a 15% a 25%, respectivamente).

A estrutura básica de um servomotor CC é semelhante à de um motor CC convencional. A velocidade do motor é dada por n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j, onde E representa a força contraeletromotriz da armadura, K é uma constante, j é o fluxo magnético por polo, Ua e Ia são a tensão e a corrente da armadura, respectivamente, e Ra é a resistência da armadura. A variação de Ua ou φ permite controlar a velocidade do servomotor CC. No entanto, geralmente adota-se o método de controle pela tensão da armadura. Em servomotores CC com ímãs permanentes, o enrolamento de excitação é substituído por um ímã permanente, cujo fluxo magnético φ é constante. Os servomotores CC apresentam boa linearidade e resposta rápida.

Vantagens e desvantagens do servomotor CC

Vantagens: controle preciso de velocidade, características de torque e velocidade muito robustas, princípio de controle simples, fácil de usar, preço acessível.

Desvantagens: inversão da escova, limitação de velocidade, resistência adicional, partículas abrasivas (não é adequado para ambientes livres de poeira e explosivos).

Vantagens e desvantagens do servomotor CA

Pontos fortes: excelentes características de controle de velocidade, em toda a faixa de velocidade é possível obter um controle suave, praticamente sem oscilação, com alta eficiência superior a 90%, baixo aquecimento, controle de alta velocidade, alta precisão no controle de posição (dependendo do encoder), área de operação nominal, permite torque constante, baixo momento de inércia, baixo ruído, sem desgaste de escovas, sem necessidade de manutenção (para ambientes livres de poeira e explosivos).

Desvantagens: o controle é mais complexo, os parâmetros do driver precisam ser ajustados no local para determinar os parâmetros PID e é necessária mais fiação.

Os servomotores CC são divididos em motores com escova e motores sem escova.

O motor com escovas tem baixo custo, estrutura simples, alto torque de partida, ampla faixa de velocidade e controle fácil. Requer manutenção, mas esta compensa (no caso das escovas de carvão). Gera interferência eletromagnética e possui requisitos ambientais específicos. Geralmente é utilizado em aplicações industriais comuns e residenciais com restrições de custo.

Motor sem escovas, pequeno, leve, com grande potência, resposta rápida, alta velocidade, baixa inércia, torque estável, funcionamento suave, controle complexo e inteligente, comutação eletrônica flexível (onda quadrada ou senoidal), motor livre de manutenção, eficiente e econômico, baixa radiação eletromagnética, baixa elevação de temperatura, longa vida útil, adequado para diversos ambientes.

O servomotor CA também é um motor sem escovas, dividido em motores síncronos e assíncronos. O controle de movimento atual geralmente utiliza motores síncronos, que possuem alta potência, grande inércia, baixa velocidade máxima e uma queda uniforme com o aumento da potência, sendo adequados para operações suaves em baixa velocidade.

O interior do rotor do servomotor é composto por ímãs permanentes. O acionamento elétrico trifásico, controlado por U/V/W, forma um campo eletromagnético. Sob a ação do rotor em rotação nesse campo, o motor envia um sinal de feedback do encoder para o acionamento. O valor do feedback é comparado com o valor alvo para ajustar o ângulo de rotação do rotor. A precisão do servomotor é determinada pela precisão do encoder (número de linhas).

O que é um servomotor? Quantos tipos existem? Quais são as suas características de funcionamento?

Resposta: O servomotor, também conhecido como atuador elétrico, é utilizado em sistemas de controle automático como elemento atuador, convertendo o sinal elétrico recebido em deslocamento angular ou velocidade angular do eixo.