A Servo moottori toimii kuin pyörivä toimilaite, jota käytetään pääasiassa muuttamaan sähkösyöttö mekaaniseksi kiihtyvyydeksi. Tämä moottori toimii servomekanismin pohjalta aina, kun asennon palautetta käytetään moottorin nopeuden ja lopullisen sijainnin ohjaamiseen. Servomoottorit kääntyvät ja saavat tietyn kulman käytetyn tulon perusteella. Servomoottorit ovat kooltaan pieniä, mutta erittäin energiatehokkaita. Nämä moottorit luokitellaan kahteen tyyppiin, kuten AC-servomoottori ja tasavirta-servomoottori, mutta tärkein ero näiden kahden moottorin välillä on käytetty teholähde. Esitys a DC servomoottori riippuu pääasiassa vain jännitteestä, kun taas AC-servomoottori riippuu sekä jännitteestä että taajuudesta. Tässä artikkelissa käsitellään yhtä servomoottorityyppiä - an AC servomoottori – sovellusten parissa työskenteleminen.
Mikä on AC-servomoottori?
Servomoottorityyppiä, joka tuottaa mekaanista tehoa käyttämällä AC-sähkötuloa tarkassa kulmanopeusmuodossa, kutsutaan AC-servomoottoriksi. Tämän servomoottorin lähtöteho vaihtelee pääosin watista muutamaan 100 wattiin. Vaihtovirtaservomoottorin toimintataajuus vaihtelee välillä 50 - 400 Hz. AC-servomoottorin kaavio on esitetty alla.
Vaihtovirtaservomoottorien pääominaisuudet ovat pääasiassa; Nämä ovat vähemmän painoisia laitteita, jotka tarjoavat vakautta ja luotettavuutta toiminnan aikana, melua ei synny käytön aikana, tarjoavat lineaariset vääntömomentti-nopeusominaisuudet ja pienemmät huoltokustannukset, kun liukurenkaita ja harjoja ei ole.
Katso tästä linkistä lisätietoja AC-servomoottorityypit
AC servomoottorin rakenne
Yleensä AC-servomoottori on kaksivaiheinen oikosulkumoottori. Tämä moottori on rakennettu käyttämällä staattoria ja a roottori kuten tavallinen induktiomoottori. Yleensä tämän servomoottorin staattorissa on laminoitu rakenne. Tämä staattori sisältää kaksi käämiä, jotka on sijoitettu 90 asteen päähän toisistaan tilassa. Tämän vaihevaihtelun vuoksi syntyy pyörivä magneettikenttä.
Ensimmäinen käämi tunnetaan pääkääminä tai myös kiinteävaiheisena tai referenssikääminä. Tässä pääkäämi aktivoituu vakiojännitesyöttölähteestä, kun taas toinen käämi, kuten ohjauskäämi tai ohjausvaihe, aktivoituu säädettävällä ohjausjännitteellä. Tämä ohjausjännite syötetään yksinkertaisesti servovahvistimesta.
Yleensä roottoria on saatavana kahdessa tyyppisessä oravahäkkityypissä ja vetokuppityypissä. Tässä moottorissa käytetty roottori on normaali häkkityyppinen roottori, joka sisältää alumiinitangot, jotka on kiinnitetty uriin ja oikosuljettu päätyrenkaiden läpi. Ilmarako pidetään mahdollisimman pienenä maksimaalisen vuon yhdistämisen varmistamiseksi. Toista roottorityyppiä, kuten vetokuppia, käytetään pääasiassa silloin, kun pyörivän järjestelmän inertia muuttuu alhaiseksi. Tämä auttaa siis vähentämään virrankulutusta.
AC-servomoottorin toimintaperiaate
AC-servomoottorin toimintaperiaate on; Ensinnäkin servomoottorin käynnistimen pääkäämissä annetaan vakio vaihtojännite ja toinen staattoriliitin kytketään yksinkertaisesti ohjausmuuntajaan koko ohjauskäämin läpi. Käytetyn vertailujännitteen vuoksi synkronisen generaattorin akseli pyörii tietyllä nopeudella ja saavuttaa tietyn kulma-asennon.
Lisäksi ohjausmuuntajan akselilla on tietty kulma-asento, jota verrataan synkrogeneraattorin akselin kulmapisteeseen. Joten kahden kulma-asennon vertailu antaa virhesignaalin. Tarkemmin sanottuna jännitetasot vastaaville akselin asemille arvioidaan, mikä tuottaa virhesignaalin. Joten tämä virhesignaali kommunikoi ohjausmuuntajan nykyisen jännitetason kanssa. Sen jälkeen tämä signaali annetaan servovahvistimelle, jolloin se muodostaa epätasaisen ohjausjännitteen.
Tällä syötetyllä jännitteellä roottori saavuttaa jälleen tietyn nopeuden, käynnistää kierroksen ja pysyy yllä, kunnes virhesignaalin arvo saavuttaa nollan saavuttaen moottorin suositellun asennon AC-servomoottoreissa.
AC-servomoottorin siirtotoiminto
Vaihtovirtaservomoottorin siirtofunktio voidaan määritellä lähtömuuttujan L.T:n (Laplace Transform) ja tulomuuttujan L.T:n (Laplace Transform) suhteeksi. Joten se on matemaattinen malli, joka ilmaisee differentiaaliyhtälön, joka kertoo järjestelmän o/p:stä i/p:hen.
Jos T.F. (siirtofunktio) minkä tahansa järjestelmän tiedossa, niin lähtövaste voidaan laskea erityyppisille tuloille järjestelmän luonteen tunnistamiseksi. Vastaavasti, jos siirtofunktiota (T.F) ei tunneta, se voidaan löytää kokeellisesti yksinkertaisesti käyttämällä tunnettuja tuloja laitteeseen ja tutkimalla järjestelmän lähtöä.
AC-servomoottori on kaksivaiheinen oikosulkumoottori, mikä tarkoittaa, että siinä on kaksi käämiä, kuten ohjauskäämi (pääkenttäkäämi) ja vertailukäämi (virkistävä käämi).
Joten meidän on selvitettävä AC-servomoottorin siirtofunktio eli θ(s)/ec(s). Tässä 'θ(s)/' on järjestelmän lähtö, kun taas ex(s) on järjestelmän tulo.
Moottorin siirtofunktion selvittämiseksi meidän on selvitettävä mikä on moottorin kehittämä vääntömomentti 'Tm' ja vääntömomentti, jonka kuormittaa 'Tl'. Jos vertaamme tasapainoehtoa kuten
Tm = Tl, niin voimme saada siirtofunktion.
Olkoon, Tm = moottorin kehittämä vääntömomentti.
Tl = kuorman kehittämä vääntömomentti tai kuorman vääntömomentti.
'θ' = kulmasiirtymä.
'ω' = d θ/dt = kulmanopeus.
'J' = kuorman hitausmomentti.
'B' on kuorman mittauspiste.
Tässä kaksi huomioon otettavaa vakiota ovat K1 ja K2.
'K1' on ohjausvaiheen jännitteen ja vääntömomentin ominaisuuksien kaltevuus.
'K2' on nopeuden vääntömomentin ominaisuuksien kaltevuus.
Tässä moottorin kehittämä vääntömomentti on yksinkertaisesti merkitty
Tm = K1ec-K2 dθ/dt —–(1)
Kuormitusmomentti (TL) voidaan mallintaa ottamalla huomioon vääntömomenttitasapainon yhtälö.
Käytetty vääntömomentti = vastakkainen momentti J,B:n takia
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Tiedämme, että tasapainoehto Tm = Tl.
K1ec-K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Käytä Laplacen muunnosyhtälöä yllä olevaan yhtälöön
K1Ec(s) – K2S θ(S) = J S^2θ (S) + B S θ(S)
K1Ec(s) = JS^2θ (S) + BSθ(S)+ K2S θ(S)
K1Ec(s) = θ (S)[J S^2 + BS + K2S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/ J S^2 + BS + K2S
= K1/S [B + JS + K2]
= K1/S [B + K2 + JS]
= K1/S (B + K2) [1 + (J/B + K2) *S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/(B + K2) / S[1 + (J/B + K2) *S]
T.F = Km / S[1 + (J/B + K2) *S] => Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
T.F = Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
Missä Km = K1/ B + K2 = moottorin vahvistusvakio.
Tm = J/B + K2 = moottorin aikavakio.
AC-servomoottorin nopeudensäätömenetelmät
Yleensä servo moottorit on kolme ohjaustapaa, kuten asennonsäätö, vääntömomentin säätö ja nopeuden säätö.
Asennonsäätömenetelmää käytetään pyörimisnopeuden koon määrittämiseen ulkoisten tulotaajuussignaalien kautta. Kierroskulma määräytyy no. pulsseista. Servomoottorin asento ja nopeus voidaan määrittää suoraan tiedonsiirron avulla. Koska menetelmän sijainnilla voi olla erittäin tiukka paikan ja nopeuden hallinta, sitä käytetään yleensä paikannussovelluksessa.
Vääntömomentin ohjausmenetelmässä servomoottorin lähtömomentti asetetaan analogisella tulolla osoitteessa. Se voi muuttaa vääntömomenttia yksinkertaisesti vaihtamalla analogia reaaliajassa. Lisäksi se voi myös muuttaa arvoa suhteellisessa osoitteessa viestinnän kautta.
Nopeussäätötilassa moottorin nopeutta voidaan ohjata analogisella tulolla ja pulssilla. Jos on tarkkuusvaatimuksia ja ei huolta niin suuresta vääntömomentista, nopeustila on parempi.
AC-servomoottorin ominaisuudet
Vaihtovirtaservomoottorin vääntömomentin nopeusominaisuudet on esitetty alla. Seuraavissa ominaisuuksissa vääntömomentti muuttuu nopeuden mukaan, mutta ei lineaarisesti, koska se riippuu pääasiassa reaktanssin (X) suhteesta vastus (R). Tämän suhteen alhainen arvo tarkoittaa, että moottorilla on korkea resistanssi ja pieni reaktanssi. Tällaisissa tapauksissa moottorin ominaisuudet ovat lineaarisempia kuin reaktanssin (X) ja vastuksen (R) korkea suhdearvo.
Edut
AC-servomoottorien etuja ovat seuraavat.
- Tämän moottorin nopeudensäätöominaisuudet ovat hyvät.
- Ne tuottavat vähemmän lämpöä.
- Ne tarjoavat korkean hyötysuhteen, enemmän vääntömomenttia painoa kohden, luotettavuutta ja vähemmän RF-melua.
- Ne tarvitsevat vähemmän huoltoa.
- Niiden elinajanodote on pidempi, kun kommutaattoria ei ole olemassa.
- Nämä moottorit pystyvät käsittelemään korkeampia virtapiikkejä teollisuuskoneissa.
- Suurilla nopeuksilla ne tarjoavat tasaisemman vääntömomentin.
- Nämä ovat erittäin luotettavia.
- Ne tarjoavat nopean suorituskyvyn.
- Nämä sopivat hyvin epävakaisiin kuormitussovelluksiin.
AC-servomoottorien haittoja ovat seuraavat.
- AC-servomoottorin ohjaus on vaikeampaa.
- Nämä moottorit voivat rikkoutua jatkuvalla ylikuormituksella.
- Vaihteistoja tarvitaan usein voiman siirtämiseen suurilla nopeuksilla.
Sovellukset
AC-servomoottorien sovelluksia ovat seuraavat.
- AC-servomoottorit ovat käyttökelpoisia, kun aseman säätö on merkittävää ja löytyy yleensä puolijohdelaitteista, roboteista, lentokoneista ja työstökoneista.
- Näitä moottoreita käytetään instrumenteissa, jotka toimivat servomekanismilla, kuten tietokoneissa ja asennonsäätölaitteissa.
- AC-servomoottoria käytetään työstökoneissa, robottikoneissa ja seurantajärjestelmissä.
- Näitä servomoottoreita käytetään useilla eri aloilla niiden tehokkuuden ja monipuolisuuden vuoksi.
- AC-servomoottoria käytetään yleisimmissä koneissa ja laitteissa, kuten vedenlämmittimissä, uuneissa, pumpuissa, maastoajoneuvoissa, puutarhojen laitteissa jne.
- Monet kodin joka päivä käytettävistä laitteista ja työkaluista ovat AC-servo-moottoreilla käytettäviä.
Näin ollen tämä on yleiskatsaus ac servomoottorit toimivat sovellusten kanssa. Näitä moottoreita käytetään monissa sovelluksissa, kuten servomekanismilla toimivissa instrumenteissa sekä työstökoneissa, seurantajärjestelmissä ja robotiikassa. Tässä on sinulle kysymys, mikä on oikosulkumoottori?
