Kata servo berasal dari kata Yunani untuk budak. "Motor servo" dapat dipahami sebagai motor yang secara mutlak mematuhi perintah sinyal kontrol: sebelum sinyal kontrol dikirim, rotor dalam keadaan diam; Ketika sinyal kontrol dikirim, rotor segera berputar; Saat sinyal kontrol hilang, rotor dapat langsung berhenti.
Motor servo adalah motor mikro yang digunakan sebagai aktuator pada alat kontrol otomatis, yang fungsinya untuk mengubah sinyal listrik menjadi perpindahan sudut atau kecepatan sudut poros yang berputar. Motor servo, juga dikenal sebagai motor eksekutif, digunakan sebagai elemen eksekutif dalam sistem kontrol otomatis untuk mengubah sinyal listrik yang diterima menjadi output perpindahan sudut atau kecepatan sudut pada poros motor.
Klasifikasi servomotors
Motor servo dibagi menjadi servo AC dan servo DC dua kategori.
Struktur dasar motor servo AC mirip dengan motor induksi AC (motor asinkron). Dua belitan eksitasi Wf dan belitan kontrol WcoWf dengan perpindahan ruang fase 90 derajat pada stator dihubungkan dengan tegangan AC konstan. Tujuan dari pengendalian operasi motor dicapai dengan menggunakan perubahan tegangan AC atau fasa yang diterapkan pada Wc. Motor servo AC memiliki karakteristik operasi yang stabil, kemampuan kontrol yang baik, respons cepat, sensitivitas tinggi, dan indeks nonlinieritas yang ketat dari karakteristik mekanis dan karakteristik penyesuaian (masing-masing kurang dari 10 persen ~ 15 persen dan kurang dari 15 persen ~ 25 persen).
Keuntungan dan kerugian dari motor servo DC
Keuntungan: kontrol kecepatan yang tepat, karakteristik kecepatan torsi sangat keras, prinsip kontrol sederhana, mudah digunakan, harga murah.
Kekurangan: pembalikan sikat, batas kecepatan, resistansi tambahan, partikel aus (tidak cocok untuk lingkungan ledakan bebas debu).
Struktur dasar motor servo DC mirip dengan motor DC umum. Kecepatan motor n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, dengan E adalah gaya gerak listrik balik jangkar, K adalah konstanta, j adalah fluks magnet per kutub, Ua dan Ia adalah tegangan jangkar dan arus jangkar, Ra adalah resistansi jangkar, ubah Ua atau ubah φ, dapat mengontrol kecepatan motor servo DC, tetapi umumnya menggunakan metode pengaturan tegangan jangkar. Dalam motor servo DC magnet permanen, belitan medan digantikan oleh magnet permanen, dan fluks magnet φ konstan. Motor servo dc memiliki karakteristik regulasi linier yang baik dan respon waktu yang cepat.
Kelebihan dan kekurangan motor servo AC
Keuntungan: Karakteristik kontrol kecepatan yang baik, kontrol halus dapat dicapai di seluruh zona kecepatan, hampir tidak ada osilasi, efisiensi tinggi lebih dari 90 persen, lebih sedikit panas, kontrol kecepatan tinggi, kontrol posisi presisi tinggi (tergantung pada akurasi enkoder), operasi pengenal area, dapat mencapai torsi konstan, inersia rendah, kebisingan rendah, tanpa keausan sikat, bebas perawatan (cocok untuk lingkungan yang bebas debu dan mudah meledak).
Kekurangan: Kontrolnya lebih kompleks, dan parameter driver perlu disesuaikan di lokasi untuk menentukan parameter PID, yang membutuhkan lebih banyak kabel.
Motor servo dc dibagi menjadi motor tanpa sikat dan tanpa sikat.
Motor sikat memiliki keunggulan biaya rendah, struktur sederhana, torsi awal yang besar, rentang pengaturan kecepatan yang lebar, kontrol yang mudah, kebutuhan akan perawatan, tetapi perawatan yang nyaman (sikat karbon), interferensi elektromagnetik, persyaratan untuk penggunaan lingkungan, biasanya digunakan untuk acara industri dan sipil umum yang sensitif biaya.
Motor brushless volume kecil, ringan, respons keluaran besar, kecepatan tinggi, inersia kecil, rotasi stabil torsi halus, kontrol kompleks, cerdas, mode pergantian elektronik fleksibel, pergantian gelombang persegi atau gelombang sinus, bebas perawatan motor, efisiensi tinggi dan hemat energi, radiasi elektromagnetik, umur panjang kenaikan suhu rendah, cocok untuk semua jenis lingkungan.
Motor servo ac juga merupakan motor tanpa sikat, dibagi menjadi motor sinkron dan asinkron, motor sinkron umumnya digunakan dalam kontrol gerak saat ini, rentang dayanya besar, daya bisa sangat besar, inersia besar, kecepatan tertinggi rendah, kecepatan berkurang secara merata dengan peningkatan daya, cocok untuk kecepatan rendah dan pengoperasian yang lancar
Rotor di dalam motor servo adalah magnet permanen, dan pengemudi mengendalikan listrik tiga fase U/V/W untuk membentuk medan elektromagnetik. Rotor berputar di bawah aksi medan magnet ini. Pada saat yang sama, encoder motor mengirimkan sinyal umpan balik ke pengemudi, dan membandingkan nilai umpan balik dengan nilai target, sehingga dapat menyesuaikan sudut rotasi rotor.
Q
Apa perbedaan kinerja antara motor servo AC dan motor servo DC tanpa sikat?
A
Performa motor servo ac lebih baik, karena servo AC adalah kontrol sinusoidal, riak torsi kecil; Dan servo DC brushless adalah kontrol gelombang trapesium. Tapi kontrol servo DC brushless lebih sederhana dan lebih murah.
Perkembangan pesat teknologi penggerak servo AC magnet permanen membuat sistem servo DC menghadapi krisis untuk dihilangkan [/p][p= 30,2, left] Sejak 1980-an, dengan pengembangan sirkuit terpadu, elektronika daya teknologi dan teknologi penggerak kecepatan variabel AC, teknologi penggerak servo AC magnet permanen telah membuat perkembangan yang luar biasa. Produsen listrik terkenal telah memperkenalkan motor servo AC baru dan produk seri servo drive. Sistem servo ac telah menjadi arah pengembangan utama sistem servo kinerja tinggi kontemporer, yang membuat sistem servo DC menghadapi krisis untuk dihilangkan.
Dibandingkan dengan motor servo DC, motor servo AC magnet permanen memiliki keuntungan sebagai berikut:
(1) Tanpa sikat dan komutator, pengoperasian lebih andal, bebas perawatan.
(2) Pemanasan belitan stator sangat berkurang.
(3) Inersia kecil dan sistem memiliki respons cepat yang baik.
(4) Kecepatan tinggi dan kondisi kerja torsi besar baik.
(5) Volume kecil dan ringan di bawah kekuatan yang sama.
Prinsip motor servo
Struktur stator motor servo AC pada dasarnya mirip dengan motor asinkron fase split kapasitor. Stator dilengkapi dengan dua belitan dengan perbedaan posisi 90 derajat, salah satunya adalah belitan eksitasi Rf, yang selalu terhubung dengan tegangan AC Uf; Yang lainnya adalah belitan kontrol L, terhubung ke tegangan sinyal kontrol Uc. Jadi motor servo AC disebut juga dua motor servo.
Rotor motor servo AC biasanya terbuat dari tipe sangkar tupai, tetapi untuk membuat motor servo memiliki rentang kecepatan yang luas, karakteristik mekanis linier, tidak ada fenomena "rotasi", dan kinerja respons cepat, dibandingkan dengan motor biasa, seharusnya tahanan rotor yang besar dan momen inersia yang kecil dari kedua karakteristik tersebut. Saat ini, ada dua jenis struktur rotor yang banyak digunakan: satu adalah rotor sangkar tupai dengan batang pemandu resistivitas tinggi yang terbuat dari bahan konduktif dengan resistivitas tinggi. Untuk mengurangi momen inersia rotor, rotor dibuat ramping; Yang lainnya terbuat dari rotor cangkir berongga paduan aluminium, dinding cangkir hanya 0.2-0.3mm, rotor cangkir berongga memiliki momen inersia kecil, reaksi cepat, dan operasi halus, sehingga banyak digunakan digunakan.
Ketika motor servo AC tidak memiliki tegangan kontrol, stator hanya memiliki medan magnet berdenyut yang dihasilkan oleh belitan eksitasi, dan rotor tidak bergerak. Ketika ada tegangan kontrol, stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar, rotor sepanjang arah putaran medan magnet yang berputar, dalam hal beban konstan, kecepatan motor dengan ukuran tegangan kontrol berubah, ketika fase tegangan kontrol berlawanan, motor servo akan mundur.
Meskipun prinsip kerja motor servo AC mirip dengan kapasitor yang menjalankan motor asinkron fase tunggal, resistansi rotor yang pertama jauh lebih besar daripada yang terakhir. Oleh karena itu, dibandingkan dengan kapasitor yang menjalankan motor asinkron, motor servo memiliki dua karakteristik penting:
1. Torsi awal yang besar: karena resistansi rotor besar, karakteristik torsi (karakteristik mekanik) mendekati linier, dan memiliki torsi awal yang besar. Oleh karena itu, ketika stator memiliki tegangan kontrol, rotor segera berputar, yaitu memiliki karakteristik start cepat dan sensitivitas tinggi.
2. Kisaran operasi yang luas: operasi halus, kebisingan rendah. [/p][p=30, 2, left]3, tidak ada fenomena rotasi: motor servo beroperasi, selama tegangan kontrol hilang, motor akan segera berhenti berjalan.
Motor khusus mikro penggerak presisi
"Motor khusus mikro penggerak presisi" dapat dengan cepat dan benar menjalankan instruksi yang sering berubah dalam sistem, menggerakkan mekanisme servo untuk menyelesaikan pekerjaan instruksi yang diharapkan, yang sebagian besar dapat memenuhi persyaratan berikut:
1. Dapat sering memulai, menghentikan, mengerem, membalikkan dan operasi kecepatan rendah, dan kekuatan mekanik yang tinggi, tingkat ketahanan panas yang tinggi, tingkat isolasi yang tinggi.
2. Kemampuan respon cepat yang baik, torsi besar, momen inersia kecil, konstanta waktu kecil.
3. Dengan penggerak dan pengontrol (seperti motor servo, motor stepper), kinerja kontrol yang baik.
4. Keandalan dan presisi tinggi.
Kategori motor mikro penggerak presisi dan struktur serta kinerjanya dibandingkan sebagai berikut:
motor servo ac
(1) Motor servo AC dua fase tipe sangkar (rotor sangkar ramping, karakteristik mekanis linier, volume kecil dan arus eksitasi, servo daya rendah, operasi kecepatan rendah tidak mulus).
(2) Motor servo AC dua fase rotor cangkir non-magnetik (rotor cangkir berongga, karakteristik mekanis linier, volume besar dan arus eksitasi, servo daya rendah, kelancaran pada kecepatan rendah).
(3) Feromagnetik cup-rotor motor servo AC dua fase (cup-rotor feromagnetik dengan karakteristik mekanik yang mendekati linier, momen inersia rotor yang besar, efek alur gigi kecil dan operasi yang stabil).
(4) motor servo AC magnet permanen sinkron (terdiri dari motor sinkron magnet permanen, mesin pengukur kecepatan dan unit koaksial elemen deteksi posisi, stator adalah 3 fase atau 2 fase, rotor bahan magnetik, harus dilengkapi dengan driver; Kisaran kecepatan lebar, karakteristik mekanis oleh zona torsi konstan dan zona daya konstan, penyumbatan terus menerus, kinerja cepat yang sesuai baik, daya keluaran besar, fluktuasi torsi kecil; Penggerak gelombang persegi dan penggerak gelombang sinus dua arah, kinerja kontrol yang baik, untuk produk integrasi elektromekanis).
(5) motor servo AC tiga fase asinkron (rotor dan motor asinkron sangkar serupa, harus dilengkapi dengan driver, kontrol vektor, memperluas rentang kontrol kecepatan daya konstan, sebagian besar digunakan untuk sistem kontrol kecepatan spindel alat mesin).
motor servo dc
(1) Motor servo DC berliku tercetak (rotor berbentuk cakram, stator berbentuk cakram baja magnet silinder yang diikat secara aksial, momen inersia rotor kecil, tidak ada efek celah, tidak ada efek saturasi, torsi keluaran besar).
(2) motor servo DC wire-wound (rotor dan stator berbentuk cakram diikat secara aksial dengan baja magnet silinder, momen inersia rotor kecil, kinerja kontrol lebih baik daripada motor servo DC lainnya, efisiensi tinggi, torsi keluaran besar).
(3) motor DC magnet permanen angker tipe cangkir (rotor cangkir berongga, inersia rotor kecil, cocok untuk sistem servo gerak inkremental).
(4) motor servo DC tanpa sikat (stator adalah belitan polifase, rotor adalah magnet permanen, sensor posisi rotor, tidak ada gangguan percikan, umur panjang, kebisingan rendah).
Motor torsi
(1) Motor torsi DC (struktur datar, jumlah kutub, jumlah slot, jumlah pelat pembalik, jumlah konduktor seri; Torsi keluaran besar, operasi berkelanjutan pada kecepatan rendah atau rotasi yang diblokir, karakteristik mekanik dan pengaturan yang baik, waktu elektromekanis kecil konstan).
(2) motor torsi DC brushless (mirip dengan struktur motor servo DC brushless, tetapi rata, jumlah kutub dan jumlah slot konduktor seri; Torsi keluaran besar, karakteristik mekanis dan penyetelan yang baik, umur panjang, tidak ada percikan api, kebisingan rendah).
(3) Motor torsi AC tipe sangkar (rotor tipe sangkar, struktur datar, lebih banyak slot kutub, torsi awal yang besar, konstanta waktu elektromekanis kecil, dapat berjalan untuk waktu yang lama, karakteristik mekanis yang lembut).
(4) Motor torsi AC rotor padat (rotor padat bahan feromagnetik, struktur datar, jumlah kutub dan slot, dapat diblokir untuk waktu yang lama, operasi halus, karakteristik mekanik lunak).
Motor steper
(1) Motor stepper reaksi (rotor stator terbuat dari lembaran baja silikon, inti rotor tidak memiliki belitan, stator memiliki belitan kontrol; Sudut langkah kecil, frekuensi awal dan lari tinggi, akurasi sudut langkah rendah, tidak ada torsi penguncian sendiri).
(2) motor stepper magnet permanen (rotor magnet permanen, polaritas magnetisasi radial; Sudut langkah besar, frekuensi mulai dan berjalan rendah, torsi dipertahankan, konsumsi daya lebih kecil dari rumus reaksi, tetapi positif dan negatif arus pulsa harus disediakan.
(3) motor stepper hybrid (rotor magnet permanen, polaritas magnetisasi aksial; Sudut langkah presisi tinggi, menjaga torsi, arus input kecil, baik tipe reaksi maupun tipe magnet permanen).
Beralih motor keengganan (rotor tetap terbuat dari lembaran baja silikon, tipe tiang cembung, dan nomor tiang dekat dengan langkah jarak reaksi struktur motor stepper serupa, dengan sensor posisi rotor, arah torsi tidak tergantung pada arah arus, rentang kecepatan kecil, suara keras, karakteristik mekanis oleh wilayah torsi konstan, wilayah daya konstan, wilayah karakteristik seri tiga bagian).
Motor linier (struktur sederhana, rel panduan dapat digunakan sebagai konduktor sekunder, cocok untuk gerakan bolak-balik linier; Kinerja servo kecepatan tinggi, faktor daya tinggi dan efisiensi, kinerja kecepatan konstan sangat baik).