Краткое изложение знаний о сервомоторах

Слово «серво» происходит от греческого слова, означающего «раб». «Сервомотор» можно понимать как двигатель, который абсолютно подчиняется команде управляющего сигнала. Когда поступает управляющий сигнал, ротор немедленно начинает вращаться. Когда управляющий сигнал исчезает, ротор может немедленно остановиться.

Сервомотор — это микромотор, используемый в качестве исполнительного элемента в устройствах автоматического управления. Его функция заключается в преобразовании электрических сигналов в угловое перемещение или угловую скорость вращающегося вала.

Сервомоторы делятся на два типа: сервомоторы переменного и постоянного тока.

Базовая конструкция серводвигателя переменного тока аналогична конструкции асинхронного двигателя переменного тока. На статоре расположены две возбуждающие обмотки Wf и управляющие обмотки WcoWf с фазовым сдвигом 90°, соединенные постоянным переменным напряжением. Управление работой двигателя достигается путем изменения переменного напряжения или фазы, подаваемого на обмотку Wc. Серводвигатель переменного тока обладает такими характеристиками, как плавная работа, хорошая управляемость, быстрая реакция, высокая маневренность и строгий нелинейный показатель механических характеристик и характеристик регулировки (менее 10% ~ 15% и менее 15% ~ 25% соответственно).

Базовая структура серводвигателя постоянного тока аналогична структуре обычного двигателя постоянного тока. Скорость вращения двигателя n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j, где E — противодействующая электродвижущая сила якоря, K — постоянная, j — поток на полюс, Ua и Ia — напряжение и ток якоря, Ra — сопротивление якоря. Изменение Ua или phi позволяет управлять скоростью серводвигателя постоянного тока, но обычно используется метод управления напряжением якоря. В серводвигателях постоянного тока используется постоянный магнит, обмотка возбуждения заменена постоянным магнитом, магнитный поток phi постоянен. Серводвигатель постоянного тока обладает хорошей линейной регулировкой и быстрым откликом.

Преимущества и недостатки серводвигателя постоянного тока

Преимущества: точное регулирование скорости, очень жесткие характеристики крутящего момента и скорости, простой принцип управления, простота в использовании, низкая цена.

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

Преимущества и недостатки серводвигателя переменного тока

Преимущества: хорошие характеристики управления скоростью, плавное управление во всем диапазоне скоростей, практически полное отсутствие колебаний, высокая эффективность более 90%, низкий нагрев, высокоскоростное управление, высокая точность позиционирования (в зависимости от энкодера), номинальная рабочая зона, возможность обеспечения постоянного крутящего момента, низкий момент инерции, низкий уровень шума, отсутствие износа щеток, не требует технического обслуживания (для беспыльных, взрывоопасных сред).

Недостатки: более сложная система управления, параметры драйвера необходимо корректировать на месте для определения параметров ПИД-регулятора, а также требуется больше проводки.

Сервомоторы постоянного тока делятся на щеточные и бесщеточные.

Электродвигатели с щетками имеют низкую стоимость, простую конструкцию, большой пусковой момент, широкий диапазон скоростей, простоту управления, требуют обслуживания, но имеют свои преимущества (для двигателей с угольными щетками), но генерируют электромагнитные помехи, предъявляют требования к условиям эксплуатации, поэтому обычно используются в экономически чувствительных отраслях промышленности и в гражданских целях.

Бесщеточный двигатель: малый вес, высокая выходная мощность, быстрая реакция, высокая скорость, малая инерция, крутящий момент не хаотичный, плавное вращение, сложное управление, интеллектуальное управление, гибкий электронный фазовый переход, переключение фаз прямоугольной или синусоидальной волны, не требует технического обслуживания, эффективное энергосбережение, низкое электромагнитное излучение, низкий температурный нагрев, длительный срок службы, подходит для различных условий эксплуатации.

Серводвигатель переменного тока также является бесщеточным двигателем, который делится на синхронный и асинхронный. Для управления движением по току обычно используется синхронный двигатель, обладающий большим диапазоном мощности, высокой инерцией, низкой максимальной скоростью, которая с увеличением мощности равномерно снижается, что делает его подходящим для плавной работы на низких скоростях.

Внутри ротора серводвигателя находятся постоянные магниты, трехфазный электропривод управляет U/V/W, формируя электромагнитное поле. Под действием вращающегося ротора в этом поле двигатель одновременно передает сигнал обратной связи от энкодера на привод. Значение обратной связи сравнивается с целевым значением для регулировки угла вращения ротора. Точность серводвигателя определяется точностью энкодера (количеством линий).

Что такое сервомотор? Сколько существует типов? Каковы их рабочие характеристики?

Ответ: Сервопривод, также известный как исполнительный электропривод, используется в системах автоматического управления в качестве исполнительного элемента. Полученный электрический сигнал преобразуется в выходной сигнал в виде углового перемещения или угловой скорости оси привода.