สรุปความรู้เกี่ยวกับเซอร์โวมอเตอร์

คำว่าเซอร์โวมาจากคำภาษากรีกที่แปลว่าทาส "มอเตอร์เซอร์โว" สามารถเข้าใจได้ว่าเป็นมอเตอร์ที่เชื่อฟังคำสั่งของสัญญาณควบคุมอย่างสมบูรณ์ เมื่อส่งสัญญาณควบคุม ใบพัดจะหมุนทันที และเมื่อสัญญาณควบคุมหายไป ใบพัดก็จะหยุดหมุนทันที

มอเตอร์เซอร์โวเป็นมอเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้เป็นองค์ประกอบหลักในอุปกรณ์ควบคุมอัตโนมัติ หน้าที่ของมันคือการแปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงมุมหรือความเร็วเชิงมุมของเพลาหมุน

มอเตอร์เซอร์โวแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ เซอร์โว AC และเซอร์โว DC

โครงสร้างพื้นฐานของมอเตอร์เซอร์โว AC คล้ายกับมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC โดยมีขดลวดกระตุ้น Wf และขดลวดควบคุม Wc(Wf) สองชุด ที่มีการเลื่อนเฟส 90° บนสเตเตอร์ เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า AC คงที่ จุดประสงค์ของการควบคุมการทำงานของมอเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า AC หรือเฟสที่จ่ายให้กับ Wc มอเตอร์เซอร์โว AC มีลักษณะการทำงานที่ราบรื่น ควบคุมได้ดี ตอบสนองเร็ว คล่องตัวสูง และมีดัชนีความไม่เป็นเชิงเส้นของลักษณะทางกลและลักษณะการปรับแต่งที่เข้มงวด (น้อยกว่า 10% ถึง 15% และน้อยกว่า 15% ถึง 25% ตามลำดับ)

โครงสร้างพื้นฐานของมอเตอร์เซอร์โว DC คล้ายกับมอเตอร์ DC ทั่วไป ความเร็วของมอเตอร์ n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j โดยที่ E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับของขดลวดอาร์มาเจอร์ K คือค่าคงที่ j คือฟลักซ์ต่อขั้ว Ua และ Ia คือแรงดันและกระแสของขดลวดอาร์มาเจอร์ และ Ra คือความต้านทานของขดลวดอาร์มาเจอร์ การเปลี่ยนแปลง Ua หรือ phi สามารถควบคุมความเร็วของมอเตอร์เซอร์โว DC ได้ แต่โดยทั่วไปจะใช้วิธีควบคุมแรงดันอาร์มาเจอร์ สำหรับมอเตอร์เซอร์โว DC แบบแม่เหล็กถาวร ขดลวดกระตุ้นจะถูกแทนที่ด้วยแม่เหล็กถาวร โดยฟลักซ์แม่เหล็ก phi จะคงที่ มอเตอร์เซอร์โว DC มีการควบคุมเชิงเส้นที่ดีและตอบสนองต่อเวลาได้อย่างรวดเร็ว

ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์เซอร์โว DC

ข้อดี: ควบคุมความเร็วได้อย่างแม่นยำ คุณลักษณะแรงบิดต่อความเร็วมีความแข็งแกร่งมาก หลักการควบคุมง่าย ใช้งานง่าย ราคาถูก

ข้อเสีย: การหมุนกลับทิศทางของแปรง, ข้อจำกัดด้านความเร็ว, แรงต้านเพิ่มเติม, อนุภาคขัดถู (ไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่นและอาจเกิดการระเบิดได้)

ข้อดีและข้อเสียของมอเตอร์เซอร์โว AC

จุดเด่น: มีคุณสมบัติการควบคุมความเร็วที่ดี สามารถควบคุมได้อย่างราบรื่นตลอดช่วงความเร็ว แทบไม่มีการสั่นสะเทือน ประสิทธิภาพสูงกว่า 90% ความร้อนต่ำ ควบคุมความเร็วสูง ความแม่นยำในการควบคุมตำแหน่งสูง (ขึ้นอยู่กับตัวเข้ารหัส) พื้นที่การทำงานที่กำหนด สามารถรักษาแรงบิดคงที่ได้ โมเมนต์ความเฉื่อยต่ำ เสียงรบกวนต่ำ ไม่มีการสึกหรอของแปรงถ่าน ไม่ต้องบำรุงรักษา (สำหรับสภาพแวดล้อมที่ปราศจากฝุ่นและวัตถุระเบิด)

ข้อเสีย: การควบคุมซับซ้อนกว่า พารามิเตอร์ของไดรเวอร์ต้องได้รับการปรับแต่ง ณ จุดใช้งานเพื่อกำหนดค่าพารามิเตอร์ PID และต้องใช้สายไฟมากขึ้น

มอเตอร์เซอร์โว DC แบ่งออกเป็นมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านและมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน

มอเตอร์แบบแปรงถ่านมีต้นทุนต่ำ โครงสร้างเรียบง่าย แรงบิดเริ่มต้นสูง ช่วงความเร็วรอบกว้าง ควบคุมง่าย ต้องการการบำรุงรักษา แต่มีข้อดีในการบำรุงรักษา (สำหรับแปรงถ่าน) และก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สภาพแวดล้อมในการใช้งานมีข้อกำหนด มักใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไปและงานพลเรือนที่คำนึงถึงต้นทุนเป็นหลัก

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา กำลังขับสูง ตอบสนองเร็ว ความเร็วสูง แรงเฉื่อยต่ำ แรงบิดสม่ำเสมอ หมุนได้อย่างราบรื่น ควบคุมได้อย่างซับซ้อนและชาญฉลาด การสลับเฟสทางอิเล็กทรอนิกส์มีความยืดหยุ่น สามารถสลับเฟสเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมหรือคลื่นไซน์ได้ มอเตอร์ไม่ต้องบำรุงรักษา ประหยัดพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าน้อย อุณหภูมิสูงขึ้นต่ำ อายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมต่างๆ

มอเตอร์เซอร์โว AC ก็เป็นมอเตอร์ไร้แปรงถ่านเช่นกัน แบ่งออกเป็นมอเตอร์ซิงโครนัสและมอเตอร์อะซิงโครนัส โดยทั่วไปแล้วการควบคุมการเคลื่อนที่ในปัจจุบันจะใช้มอเตอร์ซิงโครนัส ซึ่งมีช่วงกำลังไฟฟ้าที่กว้างมาก มีแรงเฉื่อยสูง ความเร็วสูงสุดต่ำ และความเร็วจะลดลงอย่างสม่ำเสมอเมื่อกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความราบรื่นที่ความเร็วต่ำ

ภายในโรเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวร การควบคุมการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าสามเฟส U/V/W ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ภายใต้การทำงานของโรเตอร์ที่หมุนอยู่ในสนามนี้ ในขณะเดียวกัน มอเตอร์จะได้รับสัญญาณป้อนกลับจากตัวเข้ารหัส (encoder) เพื่อขับเคลื่อน ค่าป้อนกลับจะถูกเปรียบเทียบกับค่าเป้าหมายเพื่อปรับมุมการหมุนของโรเตอร์ ความแม่นยำของเซอร์โวมอเตอร์ถูกกำหนดโดยความแม่นยำของตัวเข้ารหัส (จำนวนเส้น)

มอเตอร์เซอร์โวคืออะไร? มีกี่ประเภท? และมีลักษณะการทำงานอย่างไรบ้าง?

คำตอบ: หลักการทำงานของเซอร์โวไฟฟ้า หรือที่รู้จักกันในชื่อหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า เป็นองค์ประกอบหลักในระบบควบคุมอัตโนมัติ โดยจะแปลงสัญญาณไฟฟ้าที่ได้รับให้เป็นสัญญาณเอาต์พุตเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่เชิงมุมหรือความเร็วเชิงมุมของแกนหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า