Tóm tắt kiến ​​thức về động cơ servo

Từ "servo" xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là "nô lệ". "Động cơ servo" có thể được hiểu là một động cơ hoàn toàn tuân theo mệnh lệnh của tín hiệu điều khiển. Khi tín hiệu điều khiển được gửi đi, rôto sẽ quay ngay lập tức. Khi tín hiệu điều khiển biến mất, rôto có thể dừng quay ngay lập tức.

Động cơ servo là một loại động cơ siêu nhỏ được sử dụng làm thành phần điều khiển trong thiết bị điều khiển tự động. Chức năng của nó là chuyển đổi tín hiệu điện thành độ dịch chuyển góc hoặc vận tốc góc của trục quay.

Động cơ servo được chia thành hai loại: servo AC và servo DC.

Cấu trúc cơ bản của động cơ servo AC tương tự như động cơ cảm ứng AC. Có hai cuộn dây kích thích Wf và cuộn dây điều khiển WcoWf với độ lệch pha 90° trên stato, được nối với điện áp AC không đổi. Mục đích điều khiển hoạt động của động cơ được thực hiện bằng cách sử dụng sự thay đổi điện áp AC hoặc pha tác động lên Wc. Động cơ servo AC có đặc điểm hoạt động êm ái, khả năng điều khiển tốt, phản hồi nhanh, độ linh hoạt cao và chỉ số phi tuyến nghiêm ngặt về đặc tính cơ học và đặc tính điều chỉnh (nhỏ hơn 10% ~ 15% và nhỏ hơn 15% ~ 25%, tương ứng).

Cấu trúc cơ bản của động cơ servo DC tương tự như động cơ DC. Tốc độ động cơ n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j, trong đó E là sức điện động ngược của phần ứng, K là hằng số, j là từ thông cực, Ua, Ia là điện áp và dòng điện phần ứng, Ra là điện trở phần ứng. Thay đổi Ua hoặc phi có thể điều khiển tốc độ của động cơ servo DC, nhưng thông thường người ta sử dụng phương pháp điều khiển bằng điện áp phần ứng. Trong động cơ servo DC sử dụng nam châm vĩnh cửu, cuộn dây kích thích được thay thế bằng nam châm vĩnh cửu, từ thông phi không đổi. Động cơ servo DC có khả năng điều chỉnh tuyến tính tốt và thời gian phản hồi nhanh.

Ưu điểm và nhược điểm của động cơ servo DC

Ưu điểm: điều khiển tốc độ chính xác, đặc tính mô-men xoắn/tốc độ rất tốt, nguyên lý điều khiển đơn giản, dễ sử dụng, giá thành rẻ.

Nhược điểm: chổi than đảo chiều, giới hạn tốc độ, lực cản bổ sung, các hạt mài mòn (không phù hợp với môi trường không bụi và dễ cháy nổ)

Ưu điểm và nhược điểm của động cơ servo AC

Ưu điểm: Tính năng điều khiển tốc độ tốt, có thể điều khiển mượt mà trong toàn bộ dải tốc độ, hầu như không dao động, hiệu suất cao hơn 90%, ít nóng, điều khiển tốc độ cao, độ chính xác điều khiển vị trí cao (tùy thuộc vào bộ mã hóa), phạm vi hoạt động định mức, có thể đạt được mô-men xoắn không đổi, mô-men quán tính thấp, tiếng ồn thấp, không bị mòn chổi than, không cần bảo trì (cho môi trường không bụi, không cháy nổ).

Nhược điểm: việc điều khiển phức tạp hơn, các thông số của trình điều khiển cần được điều chỉnh trực tiếp để xác định các thông số PID, và cần nhiều dây dẫn hơn.

Động cơ servo DC được chia thành động cơ có chổi than và động cơ không chổi than.

Động cơ chổi than có chi phí thấp, cấu trúc đơn giản, mô-men xoắn khởi động lớn, dải tốc độ rộng, dễ điều khiển, cần bảo trì nhưng lợi ích của việc bảo trì (so với chổi than), tạo ra nhiễu điện từ, môi trường sử dụng có yêu cầu khắt khe, thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp thông thường và các ứng dụng dân dụng nhạy cảm về chi phí.

Động cơ không chổi than trọng lượng nhỏ, nhẹ, công suất lớn, phản hồi nhanh, tốc độ cao, quán tính nhỏ, mô-men xoắn ổn định, vận hành êm ái, điều khiển phức tạp, thông minh, chuyển pha điện tử linh hoạt, chuyển pha dạng sóng vuông hoặc sóng sin, động cơ không cần bảo dưỡng, tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bức xạ điện từ nhỏ, nhiệt độ tăng thấp, tuổi thọ cao, phù hợp với nhiều môi trường khác nhau.

Động cơ servo AC cũng là động cơ không chổi than, được chia thành động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Trong điều khiển chuyển động hiện nay, người ta thường sử dụng động cơ đồng bộ. Động cơ đồng bộ có dải công suất rộng, công suất có thể rất lớn, quán tính lớn, tốc độ tối đa thấp, tốc độ giảm dần khi công suất tăng, thích hợp cho các trường hợp vận hành êm ái ở tốc độ thấp.

Bên trong rôto động cơ servo là nam châm vĩnh cửu, hệ thống điều khiển truyền động điện ba pha U/V/W tạo thành trường điện từ. Dưới tác động của rôto quay trong trường này, đồng thời, động cơ nhận tín hiệu phản hồi từ bộ mã hóa về hệ thống điều khiển. Giá trị phản hồi được so sánh với giá trị mục tiêu để điều chỉnh góc quay của rôto. Độ chính xác của động cơ servo được xác định bởi độ chính xác của bộ mã hóa (số vạch).

Động cơ servo là gì? Có bao nhiêu loại? Đặc điểm hoạt động của chúng là gì?

Trả lời: Bộ điều khiển điện servo, còn được gọi là bộ điều khiển điện thực thi, được sử dụng làm phần tử thực thi hàng đầu trong hệ thống điều khiển tự động. Nó chuyển đổi tín hiệu điện nhận được thành độ dịch chuyển góc hoặc tốc độ góc của trục bộ điều khiển điện thực thi.