Žodis servo kilęs iš graikų kalbos žodžio vergas. „Servo variklis“ gali būti suprantamas kaip variklis, kuris absoliučiai paklūsta valdymo signalo komandai: prieš siunčiant valdymo signalą, rotorius stovi; Kai siunčiamas valdymo signalas, rotorius iš karto sukasi; Praradus valdymo signalą, rotorius gali iš karto sustoti.
Servo variklis yra mikro variklis, naudojamas kaip automatinio valdymo įtaiso pavara, kurio funkcija yra paversti elektrinius signalus į besisukančio veleno kampinį poslinkį arba kampinį greitį. Servo variklis, taip pat žinomas kaip vykdomasis variklis, naudojamas kaip vykdomasis elementas automatinėje valdymo sistemoje, kad gautas elektrinis signalas būtų konvertuojamas į variklio veleno kampinio poslinkio arba kampinio greičio išvestį.
Servo variklių klasifikacija
Servo variklis yra padalintas į AC servo ir DC servo dvi kategorijas.
Pagrindinė kintamosios srovės servovariklio struktūra yra panaši į kintamosios srovės indukcinio variklio (asinchroninio variklio) struktūrą. Dvi jaudinančios apvijos Wf ir valdymo apvijos WcoWf su 90 laipsnių fazės erdvės poslinkiu ant statoriaus yra prijungtos prie pastovios kintamosios srovės įtampos. Variklio veikimo valdymo tikslas pasiekiamas naudojant Wc kintamosios srovės įtampos arba fazės pokytį. Kintamosios srovės servovariklis pasižymi stabilaus veikimo, gero valdomumo, greito atsako, didelio jautrumo ir griežto mechaninių charakteristikų ir reguliavimo charakteristikų netiesiškumo indekso charakteristikomis (atitinkamai mažiau nei 10–15 procentų ir mažiau nei 15–25 procentai).
DC servo variklio privalumai ir trūkumai
Privalumai: tikslus greičio reguliavimas, sukimo momento greičio charakteristikos yra labai sunkios, paprastas valdymo principas, paprastas naudojimas, pigi kaina.
Trūkumai: šepečio atsukimas, greičio ribojimas, papildomas atsparumas, dilimo dalelės (netinka sprogioje aplinkoje be dulkių).
Pagrindinė nuolatinės srovės servo variklio struktūra yra panaši į bendro nuolatinės srovės variklio struktūrą. Variklio greitis n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, kur E – inkaro atgalinė elektrovaros jėga, K – pastovi, j – magnetinis srautas poliuje, Ua ir Ia – armatūros įtampa ir armatūros srovė, Ra yra armatūros varža, pakeisti Ua arba pakeisti φ, gali valdyti nuolatinės srovės servo variklio greitį, tačiau paprastai naudojamas armatūros įtampos valdymo metodas. Nuolatinio magneto nuolatinės srovės servovariklyje lauko apvija pakeičiama nuolatiniu magnetu, o magnetinis srautas φ yra pastovus. Nuolatinės srovės servo variklis turi geras linijinio reguliavimo charakteristikas ir greitą atsaką į laiką.
Kintamosios srovės servo variklio privalumai ir trūkumai
Privalumai: Geros greičio reguliavimo charakteristikos, sklandus valdymas visoje greičio zonoje, beveik nėra svyravimų, daugiau nei 90 procentų didelis efektyvumas, mažiau šilumos, didelio greičio valdymas, didelio tikslumo padėties valdymas (priklausomai nuo enkoderio tikslumo), vardinis veikimas plotas, gali pasiekti pastovų sukimo momentą, mažą inerciją, žemą triukšmą, nesidėvi šepetys, nereikalauja priežiūros (tinka aplinkai be dulkių, sprogioje aplinkoje).
Trūkumai: valdymas yra sudėtingesnis, o vairuotojo parametrus reikia reguliuoti vietoje, kad būtų nustatyti PID parametrai, todėl reikia daugiau laidų.
Nuolatinės srovės servo varikliai skirstomi į variklius be šepetėlių ir be šepetėlių.
Šepečio variklis turi mažos kainos, paprastos konstrukcijos, didelio paleidimo momento, plataus greičio reguliavimo diapazono, lengvo valdymo, priežiūros poreikio, bet patogios priežiūros (anglies šepetėlio), elektromagnetinių trukdžių, aplinkos naudojimo reikalavimų, dažniausiai naudojamų privalumų. brangioms įprastoms pramoninėms ir civilinėms progoms.
Mažo tūrio variklis be šepetėlių, lengvas, didelis išėjimo atsakas, didelis greitis, maža inercija, stabilus sukimo momentas, sklandus sukimasis, sudėtingas valdymas, išmanus, lankstus elektroninis komutavimo režimas, komutavimas kvadratinėmis arba sinusinėmis bangomis, variklio priežiūros nereikia, didelis efektyvumas ir energijos taupymas, elektromagnetinė spinduliuotė, žemos temperatūros kilimas ilgas tarnavimo laikas, tinka visų rūšių aplinkai.
Kintamosios srovės servo variklis taip pat yra variklis be šepetėlių, padalintas į sinchroninį ir asinchroninį variklį, sinchroninis variklis šiuo metu paprastai naudojamas judesio valdymui, jo galios diapazonas yra didelis, galia gali būti labai didelė, didelė inercija, didžiausias greitis yra mažas, greitis tolygiai mažėja didėjant galiai, tinka mažam greičiui ir sklandžiam darbui
Servo variklio viduje esantis rotorius yra nuolatinis magnetas, o vairuotojas valdo U/V/W trifazę elektros energiją, kad sudarytų elektromagnetinį lauką. Rotorius sukasi veikiant šiam magnetiniam laukui. Tuo pačiu metu variklio kodavimo įrenginys siunčia grįžtamojo ryšio signalus vairuotojui ir lygina grįžtamojo ryšio vertę su tiksline verte, kad sureguliuotų rotoriaus sukimosi kampą.
Q
Kuo skiriasi kintamosios srovės servovariklis ir nuolatinės srovės servovariklis be šepetėlių?
A
Kintamosios srovės servo variklio veikimas yra geresnis, nes kintamosios srovės servo valdymas yra sinusoidinis, o sukimo momento pulsacija yra maža; O nuolatinės srovės servo be šepetėlių yra trapecijos bangų valdymas. Tačiau nuolatinės srovės servo valdymas be šepetėlių yra paprastesnis ir pigesnis.
Dėl spartaus nuolatinio magneto kintamosios srovės servo pavaros technologijos tobulėjimo nuolatinės srovės servosistema susiduria su krize, kad ji būtų pašalinta [/p][p= 30,2, kairėje] Nuo devintojo dešimtmečio, kai buvo sukurta integruota grandinė, galios elektronika technologija ir kintamosios srovės kintamo greičio pavaros technologija, nuolatinio magneto kintamosios srovės servo pavaros technologija padarė išskirtinę plėtrą. Įžymūs elektros gamintojai pristatė naujus kintamosios srovės servovariklius ir servo pavarų serijos gaminius. Kintamosios srovės servo sistema tapo pagrindine šiuolaikinės didelio našumo servosistemos plėtros kryptimi, todėl nuolatinės srovės servo sistema susiduria su krize, kurią reikia pašalinti.
Palyginti su nuolatinės srovės servo varikliu, nuolatinio magneto kintamosios srovės variklis turi šiuos privalumus:
(1) Be šepečio ir komutatoriaus, patikimesnis veikimas, nereikalaujantis priežiūros.
(2) Statoriaus apvijos šildymas labai sumažėja.
(3) Inercija yra maža, o sistema turi gerą greitą atsaką.
(4) Didelio greičio ir didelio sukimo momento darbo sąlygos yra geros.
(5) Mažas tūris ir lengvas svoris naudojant tą pačią galią.
Servo variklio principas
Kintamosios srovės servo variklio statoriaus struktūra iš esmės yra panaši į kondensatoriaus padalijimo fazės asinchroninio variklio struktūrą. Statoriuje yra dvi apvijos, kurių padėties skirtumas yra 90 laipsnių, viena yra žadinimo apvija Rf, kuri visada yra prijungta prie kintamosios srovės įtampos Uf; Kita yra valdymo apvija L, prijungta prie valdymo signalo įtampos Uc. Taigi kintamosios srovės servo variklis taip pat vadinamas dviem servo varikliais.
Kintamosios srovės servo variklio rotorius paprastai yra pagamintas iš voverės narvelio tipo, tačiau norint, kad servo variklis turėtų platų sūkių diapazoną, linijines mechanines charakteristikas, be "sukimosi" reiškinio ir greito atsako, palyginti su įprastu varikliu, jis turėtų turėti didelė rotoriaus varža ir mažas šių dviejų charakteristikų inercijos momentas. Šiuo metu plačiai naudojamos dviejų tipų rotoriaus konstrukcijos: vienas yra voverės narvelio rotorius su didelės varžos kreipiamuoju strypu, pagamintu iš laidžios medžiagos, turinčios didelę varžą. Siekiant sumažinti rotoriaus inercijos momentą, rotorius yra plonas; Kitas yra pagamintas iš aliuminio lydinio tuščiavidurio puodelio rotoriaus, puodelio sienelė yra tik 0.2-0,3 mm, tuščiavidurio puodelio rotorius turi mažą inercijos momentą, greitą reakciją ir sklandų veikimą, todėl yra plačiai naudojamas naudojamas.
Kai kintamosios srovės servo variklis neturi valdymo įtampos, statorius turi tik pulsuojantį magnetinį lauką, kurį sukuria sužadinimo apvija, o rotorius stovi. Esant valdymo įtampai, statorius generuos besisukantį magnetinį lauką, rotorius pagal besisukančio magnetinio lauko sukimosi kryptį, esant pastoviai apkrovai, keičiasi variklio greitis su valdymo įtampos dydžiu, kai fazė Jei valdymo įtampa yra priešinga, servo variklis suksis atgal.
Nors kintamosios srovės servovariklio veikimo principas yra panašus į kondensatoriaus, veikiančio vienfazį asinchroninį variklį, pirmojo rotoriaus varža yra daug didesnė nei antrojo. Todėl, palyginti su kondensatoriumi, kuriame veikia asinchroninis variklis, servo variklis turi dvi svarbias charakteristikas:
1. Didelis paleidimo sukimo momentas: kadangi rotoriaus varža yra didelė, sukimo momento charakteristikos (mechaninės charakteristikos) yra artimesnės tiesinėms ir turi didelį pradinį sukimo momentą. Todėl, kai statorius turi valdymo įtampą, rotorius sukasi iš karto, tai yra, turi greito paleidimo ir didelio jautrumo charakteristikas.
2. Platus veikimo diapazonas: sklandus veikimas, mažas triukšmas. [/p][p=30, 2, kairėje]3, nėra sukimosi reiškinio: veikiantis servo variklis, kol prarandama valdymo įtampa, variklis iš karto nustos veikti.
Tikslios pavaros mikro specialus variklis
„Precizinis pavaros mikro specialus variklis“ gali greitai ir teisingai vykdyti dažnai kintančias instrukcijas sistemoje, valdyti servo mechanizmą, kad būtų atliktas numatytas instrukcijų darbas, kurių dauguma gali atitikti šiuos reikalavimus:
1. Gali dažnai paleisti, sustabdyti, stabdyti, veikti atbuline eiga ir mažu greičiu, taip pat aukštą mechaninį stiprumą, aukštą atsparumo karščiui laipsnį, aukštą izoliacijos laipsnį.
2. Geras greitas atsakas, didelis sukimo momentas, mažas inercijos momentas, maža laiko konstanta.
3. Su pavara ir valdikliu (pvz., servo varikliu, žingsniniu varikliu), geras valdymo efektyvumas.
4. Didelis patikimumas ir tikslumas.
Tikslios pavaros mikro variklių kategorijos ir jų struktūra bei veikimas palyginamos taip:
Kintamosios srovės servo variklis
(1) Narvelio tipo dviejų fazių kintamosios srovės servovariklis (plonas narvelio rotorius, maždaug tiesinės mechaninės charakteristikos, mažas tūris ir sužadinimo srovė, mažos galios servovariklis, mažo greičio veikimas nėra sklandus).
(2) Nemagnetinio puodelio rotoriaus dviejų fazių kintamosios srovės servovariklis (tuščiaviduris puodelio rotorius, maždaug tiesinės mechaninės charakteristikos, didelis tūris ir sužadinimo srovė, mažos galios servovariklis, sklandus veikimas mažu greičiu).
(3) Feromagnetinis taurės-rotorinis dviejų fazių kintamosios srovės servovariklis (feromagnetinis taurės-rotorius su maždaug tiesinėmis mechaninėmis charakteristikomis, dideliu rotoriaus inercijos momentu, mažo danties griovelio efektu ir stabiliu veikimu).
(4) sinchroninis nuolatinio magneto kintamosios srovės servovariklis (sudarytas iš nuolatinio magneto sinchroninio variklio, greičio matavimo mašinos ir padėties aptikimo elemento bendraašio bloko, statorius yra 3 fazių arba 2 fazių, magnetinės medžiagos rotorius, turi būti su tvarkykle; platus greičio diapazonas, mechaninės charakteristikos pagal pastovaus sukimo momento zoną ir pastovios galios zoną, nuolatinis prijungimas, greitas atitinkamas veikimas yra geras, didelė išėjimo galia, nedideli sukimo momento svyravimai; Kvadratinės bangos pavara ir sinusinės bangos pavara dviem būdais, geras valdymas, skirtas elektromechaninės integracijos produktams).
(5) asinchroninis trifazis kintamosios srovės servovariklis (panašus rotorius ir narvelis asinchroninis variklis, turi būti su vairuotoju, vektoriniu valdymu, išplėsti pastovios galios greičio reguliavimo diapazoną, dažniausiai naudojamas staklių suklio greičio valdymo sistemai).
Nuolatinės srovės servo variklis
(1) Spausdinta apvija nuolatinės srovės servovariklis (disko formos rotorius, disko formos statorius ašiniu būdu sujungtas cilindrinis magnetinis plienas, mažas rotoriaus inercijos momentas, nėra plyšio efekto, nėra soties efekto, didelis išėjimo sukimo momentas).
(2) viela apvyniotas nuolatinės srovės servovariklis (disko formos rotorius ir statorius yra ašiniu būdu sujungti su cilindriniu magnetiniu plienu, rotoriaus inercijos momentas mažas, valdymo našumas geresnis nei kitų nuolatinės srovės servovariklio, didelis efektyvumas, didelis išėjimo sukimo momentas).
(3) puodelio tipo armatūros nuolatinio magneto nuolatinės srovės variklis (tuščiaviduris puodelio rotorius, maža rotoriaus inercija, tinka laipsniško judesio servo sistemai).
(4) DC servo variklis be šepetėlių (statorius yra daugiafazė apvija, rotorius yra nuolatinis magnetas, rotoriaus padėties jutiklis, be kibirkšties trukdžių, ilgas tarnavimo laikas, mažas triukšmas).
Sukimo momento variklis
(1) Nuolatinės srovės sukimo momento variklis (plokščia konstrukcija, polių skaičius, plyšių skaičius, atbulinės eigos plokščių skaičius, serijinių laidų skaičius; didelis išėjimo sukimo momentas, nuolatinis veikimas mažu greičiu arba blokuotas sukimasis, geros mechaninės ir reguliavimo charakteristikos, mažas elektromechaninis laikas pastovus).
(2) nuolatinės srovės sukimo momento variklis be šepetėlių (panašus į bešepetį nuolatinės srovės servovariklį, bet plokščias, polių ir lizdų skaičius serijinių laidininkų skaičius; didelis išėjimo sukimo momentas, geros mechaninės ir reguliavimo charakteristikos, ilgas tarnavimo laikas, be kibirkščių, mažas triukšmas).
(3) Narvelio tipo kintamosios srovės sukimo momento variklis (narvelio tipo rotorius, plokščia konstrukcija, daugiau polių lizdų, didelis pradinis sukimo momentas, maža elektromechaninė laiko konstanta, gali veikti ilgą laiką, minkštos mechaninės charakteristikos).
(4) Kieto rotoriaus kintamosios srovės sukimo momento variklis (feromagnetinės medžiagos kietas rotorius, plokščia konstrukcija, polių ir plyšių skaičius, gali būti užblokuotas ilgą laiką, sklandus veikimas, minkštos mechaninės charakteristikos).
Žingsninis variklis
(1) Reakcijos žingsninis variklis (statoriaus rotorius pagamintas iš silicio plieno lakšto, rotoriaus šerdis neturi apvijos, statorius turi valdymo apviją; mažas žingsnio kampas, didelis paleidimo ir veikimo dažnis, mažas žingsnio kampo tikslumas, nėra savaime užsifiksuojančio sukimo momento).
(2) nuolatinio magneto žingsninis variklis (nuolatinio magneto rotorius, radialinis įmagnetinimo poliškumas; žingsnio kampas yra didelis, paleidimo ir veikimo dažnis yra mažas, sukimo momentas palaikomas, energijos suvartojimas yra mažesnis nei reakcijos formulė, bet teigiamas ir neigiamas turi būti tiekiama impulsinė srovė.
(3) hibridinis žingsninis variklis (nuolatinio magneto rotorius, ašinis įmagnetinimo poliškumas; didelis žingsnio kampo tikslumas, išlaikomas sukimo momentas, maža įvesties srovė, tiek reakcijos tipo, tiek nuolatinio magneto tipo pranašumai).
Perjungiamas pasipriešinimo variklis (fiksuotas rotorius pagamintas iš silicio plieno lakšto, išgaubto poliaus tipo, o polių numeris arti žingsnio atstumo reakcijos žingsninio variklio konstrukcija yra panaši, su rotoriaus padėties jutikliu, sukimo momento kryptis nepriklauso nuo srovės krypties, greičio diapazonas yra mažas, stiprus triukšmas, mechaninės charakteristikos pagal pastovaus sukimo momento sritį, pastovios galios sritis, trijų dalių serijos charakteristikos sritis).
Linijinis variklis (paprasta konstrukcija, kreipiamasis bėgis gali būti naudojamas kaip antrinis laidininkas, tinkamas linijiniam stūmokliniam judėjimui; Didelio greičio servo našumas, didelis galios koeficientas ir efektyvumas, pastovaus greičio našumas yra puikus).