A servomootor toimib nagu pöördajam, mida kasutatakse peamiselt elektrilise sisendi muutmiseks mehaaniliseks kiirenduseks. See mootor töötab servomehhanismi alusel kõikjal, kus asendi tagasisidet kasutatakse mootori kiiruse ja lõpliku asukoha reguleerimiseks. Servomootorid pöörlevad ja saavad teatud nurga vastavalt rakendatud sisendile. Servomootorid on väikese suurusega, kuid väga energiasäästlikud. Need mootorid jagunevad kahte tüüpi, nagu vahelduvvoolu servomootor ja alalisvoolu servomootor, kuid peamine erinevus nende kahe mootori vahel on kasutatav toiteallikas. Esitus a DC servomootor sõltub peamiselt ainult pingest, samas kui vahelduvvoolu servomootor sõltub nii pingest kui ka sagedusest. Selles artiklis käsitletakse ühte servomootorite tüüpidest - an AC servo mootor – rakendustega töötamine.
Mis on vahelduvvoolu servomootor?
Servomootori tüüpi, mis genereerib mehaanilist väljundit, kasutades vahelduvvoolu elektrilist sisendit täpse nurkkiiruse kujul, nimetatakse vahelduvvoolu servomootoriks. Selle servomootori väljundvõimsus on peamiselt vahemikus vatti kuni mõni 100 vatti. Vahelduvvoolu servomootori töösagedus on vahemikus 50 kuni 400 Hz. Vahelduvvoolu servomootori skeem on näidatud allpool.
Vahelduvvoolu servomootorite peamised omadused hõlmavad peamiselt: need on väiksema kaaluga seadmed, mis tagavad töös stabiilsuse ja töökindluse, töötamise ajal ei teki müra, pakkudes lineaarseid pöördemomendi-kiiruse karakteristikuid ja väiksemaid hoolduskulusid, kui libisemisrõngaid ja harju pole.
Selle kohta lisateabe saamiseks vaadake seda linki Vahelduvvoolu servomootorite tüübid
Vahelduvvoolu servomootorite ehitus
Üldiselt on vahelduvvoolu servomootor kahefaasiline asünkroonmootor. See mootor on ehitatud staatori ja a rootor nagu tavaline asünkroonmootor. Üldiselt on selle servomootori staatoril lamineeritud struktuur. See staator sisaldab kahte mähist, mis asetsevad ruumis üksteisest 90 kraadi kaugusel. Selle faasimuutuse tõttu tekib pöörlev magnetväli.
Esimene mähis on tuntud kui põhimähis või tuntud ka kui fikseeritud faas või võrdlusmähis. Siin aktiveeritakse põhimähis konstantse pinge toiteallikast, samas kui teine mähis, nagu juhtmähis või juhtimisfaas, aktiveeritakse muutuva juhtpingega. See juhtpinge antakse lihtsalt servovõimendist.
Üldjuhul on rootor saadaval kahte tüüpi oravapuuri tüübina ja tõmbetopsi tüübina. Selles mootoris kasutatav rootor on tavaline puuri tüüpi rootor, mis sisaldab piludesse kinnitatud alumiiniumvardaid ja lühistatakse läbi otsarõngaste. Õhupilu hoitakse maksimaalse voo ühendamise jaoks minimaalsena. Teist tüüpi rootoreid, nagu tõmbetops, kasutatakse peamiselt seal, kus pöörleva süsteemi inerts muutub madalaks. Seega aitab see energiatarbimist vähendada.
Vahelduvvoolu servomootori tööpõhimõte
Vahelduvvoolu servomootori tööpõhimõte on; esiteks antakse konstantne vahelduvpinge servomootori käiviti põhimähisele ja teine staatori klemm ühendatakse lihtsalt juhttrafoga kogu juhtmähises. Rakendatud võrdluspinge tõttu pöörleb sünkroongeneraatori võll kindla kiirusega ja saavutab teatud nurgaasendi.
Lisaks on juhttrafo võllil konkreetne nurgaasend, mida võrreldakse sünkrogeneraatori võlli nurgapunktiga. Nii et kahe nurga asendi võrdlus annab veasignaali. Täpsemalt hinnatakse võlli ekvivalentsete positsioonide pingetaset, mis annab veasignaali. Nii et see veasignaal suhtleb juhttrafo praeguse pingetasemega. Pärast seda antakse see signaal servovõimendile, nii et see tekitab ebaühtlase juhtpinge.
Selle rakendatud pingega saavutab rootor taas kindla kiiruse, alustab pöördeid ja jätkab tööd, kuni veasignaali väärtus jõuab nullini, saavutades mootori eelistatud asendi vahelduvvoolu servomootorites.
Vahelduvvoolu servomootori ülekandefunktsioon
Vahelduvvoolu servomootori ülekandefunktsiooni saab defineerida kui väljundmuutuja L.T (Laplace'i teisendus) ja sisendmuutuja L.T (Laplace'i teisendus) suhet. Seega on matemaatiline mudel, mis väljendab diferentsiaalvõrrandit, mis ütleb süsteemi o/p-le i/p-le.
Kui T.F. (ülekandefunktsioon) on teada, siis saab süsteemi olemuse äratundmiseks arvutada erinevat tüüpi sisendite väljundreaktsiooni. Samamoodi, kui edastusfunktsioon (T.F) ei ole teada, saab selle eksperimentaalselt leida, lihtsalt rakendades seadmele teadaolevaid sisendeid ja uurides süsteemi väljundit.
Vahelduvvoolu servomootor on kahefaasiline asünkroonmootor, mis tähendab, et sellel on kaks mähist, nagu juhtmähis (põhivälja mähis) ja võrdlusmähis (ergastav mähis).
Seega peame välja selgitama vahelduvvoolu servomootori ülekandefunktsiooni, st θ (s) / ec (s). Siin on 'θ(s)/' süsteemi väljund, samas kui ex(s) on süsteemi sisend.
Mootori ülekandefunktsiooni väljaselgitamiseks peame välja selgitama, milline on mootori poolt tekitatud pöördemoment 'Tm' ja pöördemoment, mida arendab koormus 'Tl'. Kui võrdsustame tasakaalutingimuse nagu
Tm = Tl, siis saame ülekandefunktsiooni.
Olgu, Tm = mootori poolt arendatud pöördemoment.
Tl = koormuse poolt tekitatud pöördemoment või koormuse pöördemoment.
‘θ’ = nurknihe.
'ω' = d θ/dt = nurkkiirus.
'J' = koormuse inertsimoment.
'B' on koormuse juhtpunkt.
Siin on kaks konstanti, mida tuleb arvesse võtta, K1 ja K2.
'K1' on juhtimisfaasi pinge ja pöördemomendi karakteristikute kalle.
'K2' on kiiruse pöördemomendi karakteristikute kalle.
Siin tähistatakse lihtsalt mootori poolt välja töötatud pöördemomenti
Tm = K1ec-K2 dθ/dt ––(1)
Koormusmomenti (TL) saab modelleerida, võttes arvesse pöördemomendi tasakaalu võrrandit.
Rakendatud pöördemoment = vastandmoment J,B tõttu
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Teame, et tasakaalutingimus Tm = Tl.
K1ec-K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Rakendage ülaltoodud võrrandile Laplace'i teisendusvõrrand
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)
Kus Km = K1/ B + K2 = mootori võimenduse konstant.
Tm = J/ B + K2 = mootori ajakonstant.
Vahelduvvoolu servomootori kiiruse reguleerimise meetodid
Üldiselt servo mootorid on kolm juhtimismeetodit, nagu positsiooni juhtimine, pöördemomendi juhtimine ja kiiruse juhtimine.
Asendi reguleerimise meetodit kasutatakse välise sisendsagedussignaali pöörlemiskiiruse suuruse määramiseks. Pöördenurga määrab nr. kaunviljadest. Servomootori asukohta ja kiirust saab otse side kaudu määrata. Kuna meetodi positsioonil võib olla äärmiselt range kontroll asukoha ja kiiruse üle, kasutatakse seda tavaliselt positsioneerimisrakenduses.
Pöördemomendi juhtimise meetodil määratakse servomootori väljundmoment analoogsisendi abil aadressil. See võib muuta pöördemomenti, muutes lihtsalt analoogi reaalajas. Lisaks võib see suhtluse kaudu muuta väärtust suhtelisel aadressil.
Kiiruse reguleerimise režiimis saab mootori kiirust juhtida analoogsisendi ja impulsi abil. Kui on täpsusnõuded ja nii suure pöördemomendi pärast pole muret, on kiirusrežiim parem.
Vahelduvvoolu servomootori omadused
Vahelduvvoolu servomootori pöördemomendi kiiruse karakteristikud on näidatud allpool. Järgmistes omadustes muutub pöördemoment koos kiirusega, kuid mitte lineaarselt, kuna see sõltub peamiselt reaktiivtakistuse (X) ja vastupanu (R). Selle suhte madal väärtus tähendab seda, et mootoril on suur takistus ja madal reaktantsus. Sellistel juhtudel on mootori omadused lineaarsemad kui reaktantsi (X) ja takistuse (R) kõrge suhte väärtus.
Eelised
Vahelduvvoolu servomootorite eelised hõlmavad järgmist.
- Selle mootori kiiruse reguleerimise omadused on head.
- Nad toodavad vähem soojust.
- Need pakuvad kõrget efektiivsust, suuremat pöördemomenti kaalu kohta, töökindlust ja vähendatud raadiosageduslikku müra.
- Nad vajavad vähem hooldust.
- Neil on pikem eluiga, kui kommutaatorit pole olemas.
- Need mootorid on võimelised taluma tööstusmasinate suuremaid voolutugevusi.
- Suurtel kiirustel pakuvad need püsivamat pöördemomenti.
- Need on väga usaldusväärsed.
- Need tagavad kiire jõudluse.
- Need sobivad hästi ebastabiilse koormusega rakendusteks.
Vahelduvvoolu servomootorite puudused hõlmavad järgmist.
- Vahelduvvoolu servomootori juhtimine on keerulisem.
- Need mootorid võivad pideva ülekoormuse tõttu puruneda.
- Käigukastid on sageli vajalikud suurel kiirusel jõu edastamiseks.
Rakendused
Vahelduvvoolu servomootorite rakendused hõlmavad järgmist.
- Vahelduvvoolu servomootoreid saab kasutada seal, kus asendi reguleerimine on oluline ja neid leidub tavaliselt pooljuhtseadmetes, robotites, lennukites ja tööpinkides.
- Neid mootoreid kasutatakse instrumentides, mis töötavad servomehhanismil nagu arvutites ja asendijuhtimisseadmetes.
- Vahelduvvoolu servomootorit kasutatakse tööpinkides, robootikamasinates ja jälgimissüsteemides.
- Neid servomootoreid kasutatakse nende tõhususe ja mitmekülgsuse tõttu erinevates tööstusharudes.
- Vahelduvvoolu servomootorit kasutatakse enamikes tavalistes masinates ja seadmetes, nagu veesoojendid, ahjud, pumbad, maastikusõidukid, aedade seadmed jne.
- Paljud seadmed ja tööriistad, mida majas iga päev kasutatakse, töötavad vahelduvvoolu servomootoritega.
Seega on see ülevaade ac servomootorid - töökorras rakendustega. Neid mootoreid kasutatakse paljudes rakendustes, nagu servomehhanismil töötavad instrumendid, samuti tööpingid, jälgimissüsteemid ja robootika. Siin on teile küsimus, mis on asünkroonmootor?
