Pengetahuan dasar motor servo

Pengetahuan dasar motor servo

Kata “servo” berasal dari kata Yunani “budak”. “Motor servo” dapat dipahami sebagai motor yang sepenuhnya mematuhi perintah sinyal kendali: sebelum sinyal kendali dikirim, rotor diam; ketika sinyal kontrol dikirim, rotor segera berputar; ketika sinyal kontrol hilang, rotor dapat segera berhenti.

Motor servo merupakan motor mikro yang digunakan sebagai aktuator pada suatu alat kendali otomatis. Fungsinya untuk mengubah sinyal listrik menjadi perpindahan sudut atau kecepatan sudut poros yang berputar.

Motor servo dibagi menjadi dua kategori: servo AC dan servo DC

Struktur dasar motor servo AC mirip dengan motor induksi AC (motor asinkron). Terdapat dua belitan eksitasi Wf dan belitan kontrol WcoWf dengan perpindahan ruang fasa sudut listrik 90° pada stator, dihubungkan ke tegangan AC konstan, dan menggunakan tegangan AC atau perubahan fasa yang diterapkan ke Wc untuk mencapai tujuan pengendalian operasi. dari motor. Motor servo AC memiliki karakteristik pengoperasian yang stabil, kemampuan pengendalian yang baik, respons cepat, sensitivitas tinggi, dan indikator non-linearitas yang ketat pada karakteristik mekanis dan karakteristik penyesuaian (diperlukan kurang dari 10% hingga 15% dan kurang dari 15% hingga 25% masing-masing).

Struktur dasar motor servo DC mirip dengan motor DC pada umumnya. Kecepatan motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, dimana E adalah gaya gerak listrik lawan jangkar, K adalah konstanta, j adalah fluks magnet per kutub, Ua, Ia adalah tegangan jangkar dan arus jangkar, Ra adalah Resistansi jangkar, mengubah Ua atau mengubah φ dapat mengontrol kecepatan motor servo DC, tetapi metode pengendalian tegangan jangkar umumnya digunakan. Pada motor servo DC magnet permanen, belitan eksitasi 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 DC

Keunggulan: Kontrol kecepatan yang akurat, torsi keras dan karakteristik kecepatan, prinsip kontrol sederhana, mudah digunakan, dan harga murah.

Kekurangan: pergantian sikat, batasan kecepatan, hambatan tambahan, dan partikel keausan (tidak cocok untuk lingkungan bebas debu dan ledakan)

Kelebihan dan kekurangan motor servo AC

Keuntungan: karakteristik kontrol kecepatan yang baik, kontrol halus di seluruh rentang kecepatan, hampir tidak ada osilasi, efisiensi tinggi di atas 90%, pembangkitan panas lebih sedikit, kontrol kecepatan tinggi, kontrol posisi presisi tinggi (tergantung pada akurasi encoder), area pengoperasian terukur Di dalam, dapat mencapai torsi konstan, inersia rendah, kebisingan rendah, tanpa keausan sikat, bebas perawatan (cocok untuk lingkungan bebas debu dan mudah meledak)

Kekurangan: Kontrolnya lebih rumit, parameter penggerak perlu disesuaikan di lokasi untuk menentukan parameter PID, dan diperlukan lebih banyak koneksi.

Motor servo DC dibagi menjadi motor brushed dan brushless

Motor yang disikat berbiaya rendah, strukturnya sederhana, torsi awal yang besar, rentang pengaturan kecepatan yang lebar, mudah dikendalikan, memerlukan perawatan, tetapi mudah dirawat (ganti sikat karbon), menghasilkan interferensi elektromagnetik, memiliki persyaratan untuk lingkungan penggunaan, dan biasanya digunakan untuk acara-acara industri dan sipil yang sensitif terhadap biaya.

Motor tanpa sikat berukuran kecil dan ringan, keluaran tinggi dan respons cepat, kecepatan tinggi dan inersia kecil, torsi stabil dan putaran halus, kontrol rumit, cerdas, fleksibel dalam mode pergantian elektronik, dapat diubah dalam gelombang persegi atau gelombang sinus, motor bebas perawatan, efisiensi tinggi dan hemat energi, radiasi elektromagnetik kecil, kenaikan suhu rendah dan umur panjang, cocok untuk berbagai lingkungan.

Motor servo AC juga merupakan motor brushless, yang terbagi menjadi motor sinkron dan asinkron. Saat ini, motor sinkron umumnya digunakan dalam pengendalian gerak. Rentang dayanya besar, dayanya bisa besar, inersianya besar, kecepatan maksimumnya rendah, dan kecepatannya meningkat seiring bertambahnya daya. Penurunan kecepatan seragam, cocok untuk kecepatan rendah dan kecepatan lari yang mulus.

Rotor di dalam motor servo adalah magnet permanen. Pengemudi mengontrol listrik tiga fase U/V/W untuk membentuk medan elektromagnetik. Rotor berputar di bawah pengaruh medan magnet ini. Pada saat yang sama, encoder yang disertakan dengan motor mengirimkan sinyal umpan balik ke pengemudi. Nilai dibandingkan untuk mengatur sudut putaran rotor. Keakuratan motor servo tergantung pada keakuratan encoder (jumlah baris).

Apa itu motor servo? Ada berapa jenisnya? Apa karakteristik kerjanya?

Jawaban: Motor servo disebut juga motor eksekutif, digunakan sebagai aktuator pada sistem kendali otomatis untuk mengubah sinyal listrik yang diterima menjadi perpindahan sudut atau keluaran kecepatan sudut pada poros motor.

Motor servo dibagi menjadi dua kategori: motor servo DC dan AC. Karakteristik utamanya adalah tidak ada putaran sendiri ketika tegangan sinyal nol, dan kecepatan berkurang pada kecepatan yang seragam seiring dengan meningkatnya torsi.

Apa perbedaan kinerja antara motor servo AC dan motor servo DC brushless?

Jawaban: Performa motor servo AC lebih baik, karena servo AC dikendalikan oleh gelombang sinus dan riak torsinya kecil; sedangkan servo DC brushless dikendalikan oleh gelombang trapesium. Namun kontrol servo DC brushless relatif sederhana dan murah.

Pesatnya perkembangan teknologi penggerak servo AC magnet permanen telah membuat sistem servo DC menghadapi krisis penghapusan. Dengan perkembangan teknologi, teknologi penggerak servo AC magnet permanen telah mencapai perkembangan yang luar biasa, dan produsen listrik terkenal di berbagai negara terus meluncurkan seri baru motor servo AC dan penggerak servo. Sistem servo AC telah menjadi arah pengembangan utama dari sistem servo berkinerja tinggi kontemporer, yang membuat sistem servo DC menghadapi krisis penghapusan.

Dibandingkan dengan motor servo DC, motor servo AC magnet permanen memiliki keunggulan utama sebagai berikut:

⑴Tanpa sikat dan komutator, pengoperasian lebih andal dan bebas perawatan.

(2) Pemanasan belitan stator sangat berkurang.

⑶ Inersianya kecil, dan sistem memiliki respons cepat yang baik.

⑷ Kondisi kerja kecepatan tinggi dan torsi tinggi baik.

⑸Ukuran kecil dan ringan dengan kekuatan yang sama.

Prinsip motor servo

Struktur stator motor servo AC pada dasarnya mirip dengan struktur stator motor asinkron fase tunggal kapasitor. Stator dilengkapi dengan dua buah belitan yang saling beda 90°, salah satunya adalah belitan eksitasi Rf yang selalu dihubungkan dengan tegangan AC Uf; yang lainnya adalah belitan kendali L, yang dihubungkan ke tegangan sinyal kendali Uc. Jadi motor servo AC disebut juga motor servo dua.

Rotor motor servo AC biasanya dibuat sangkar tupai, namun agar motor servo memiliki rentang kecepatan yang luas, karakteristik mekanik linier, tidak ada fenomena "autorotasi" dan kinerja respon yang cepat, dibandingkan dengan motor biasa, sebaiknya memiliki resistansi rotor yang besar dan momen inersia yang kecil. 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 resistivitas tinggi. Untuk mengurangi momen inersia rotor maka rotor dibuat ramping; yang lainnya adalah rotor berbentuk cangkir berongga yang terbuat dari paduan aluminium, dinding cangkir hanya 0,2 -0,3 mm, momen inersia rotor berbentuk cangkir berongga kecil, respon cepat, dan pengoperasian stabil, sehingga banyak digunakan.

Ketika motor servo AC tidak memiliki tegangan kontrol, yang ada hanya medan magnet berdenyut yang dihasilkan oleh belitan eksitasi di stator, dan rotor dalam keadaan diam. Ketika ada tegangan kontrol, medan magnet berputar dihasilkan di stator, dan rotor berputar searah dengan medan magnet berputar. Ketika beban konstan, kecepatan motor berubah seiring dengan besarnya tegangan kontrol. Ketika fasa tegangan kontrol berlawanan, motor servo akan terbalik.

Meskipun prinsip kerja motor servo AC mirip dengan motor asinkron fase tunggal yang dioperasikan dengan kapasitor, resistansi rotor motor servo AC jauh lebih besar daripada motor asinkron fase tunggal. Oleh karena itu, dibandingkan dengan motor asinkron yang dioperasikan kapasitor, motor servo memiliki tiga fitur penting:

1. Torsi awal yang besar: Karena resistansi rotor yang besar, karakteristik torsi (karakteristik mekanis) mendekati linier, dan memiliki torsi awal yang lebih besar. Oleh karena itu, ketika stator mempunyai tegangan kendali maka rotor langsung berputar yang mempunyai ciri-ciri pengasutan yang cepat dan sensitivitas yang tinggi.

2. Rentang pengoperasian yang luas: pengoperasian yang stabil dan kebisingan yang rendah. [/p][p=30, 2, kiri] 3. Tidak ada fenomena putaran otomatis: Jika motor servo yang beroperasi kehilangan tegangan kendali, motor akan segera berhenti bekerja.

Apa itu "motor mikro transmisi presisi"?

“Motor mikro transmisi presisi” dapat dengan cepat dan benar menjalankan instruksi yang sering berubah dalam sistem, dan menggerakkan mekanisme servo untuk menyelesaikan pekerjaan yang diharapkan oleh instruksi tersebut, dan sebagian besar dapat memenuhi persyaratan berikut:

1. Dapat memulai, menghentikan, mengerem, mundur, dan sering berjalan dengan kecepatan rendah, dan memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, tingkat ketahanan panas yang tinggi, dan tingkat isolasi yang tinggi.

2. Kemampuan respon cepat yang baik, torsi besar, momen inersia kecil dan konstanta waktu kecil.

3. Dengan driver dan pengontrol (seperti motor servo, motor loncatan), kinerja kontrolnya bagus.

4. Keandalan tinggi dan presisi tinggi.

Kategori, struktur dan kinerja "motor mikro transmisi presisi"

motor servo AC

(1) Motor servo AC dua fase tipe sangkar (rotor tipe sangkar ramping, karakteristik mekanik kira-kira linier, volume kecil dan arus eksitasi, servo berdaya rendah, pengoperasian kecepatan rendah tidak cukup lancar)

(2) Motor servo AC dua fase rotor cangkir non-magnetik (rotor tanpa biji, karakteristik mekanis hampir linier, volume besar dan arus eksitasi, servo daya kecil, pengoperasian lancar pada kecepatan rendah)

(3) Motor servo AC dua fase dengan rotor cangkir feromagnetik (rotor cangkir terbuat dari bahan feromagnetik, karakteristik mekanik hampir linier, momen inersia rotor besar, efek cogging kecil, pengoperasian stabil)

(4) Motor servo AC magnet permanen sinkron (unit terintegrasi koaksial yang terdiri dari motor sinkron magnet permanen, takometer dan elemen pendeteksi posisi, stator 3 fasa atau 2 fasa, dan rotor bahan magnet harus dilengkapi dengan penggerak; rentang kecepatan lebar dan karakteristik mekanis terdiri dari area torsi konstan dan area daya konstan, yang dapat dikunci terus menerus, dengan kinerja respons cepat yang baik, daya keluaran besar, dan fluktuasi torsi kecil terdapat dua mode penggerak gelombang persegi dan sinus penggerak gelombang, kinerja kontrol yang baik, dan produk kimia integrasi elektromekanis)

(5) Motor servo AC tiga fase asinkron (rotornya mirip dengan motor asinkron tipe sangkar, dan harus dilengkapi dengan penggerak. Motor ini mengadopsi kontrol vektor dan memperluas jangkauan pengaturan kecepatan daya konstan. Banyak digunakan dalam sistem pengaturan kecepatan spindel alat mesin)

Motor servo DC

(1) Motor servo DC belitan cetak (rotor cakram dan stator cakram diikat secara aksial dengan baja magnet silinder, momen inersia rotor kecil, tidak ada efek cogging, tidak ada efek saturasi, dan torsi keluaran besar)

(2) Motor servo DC tipe disk kawat-luka (rotor cakram dan stator diikat secara aksial dengan baja magnetik silinder, momen inersia rotor kecil, kinerja kontrol lebih baik daripada motor servo DC lainnya, efisiensi tinggi, dan torsi keluaran besar)

(3) Motor DC magnet permanen jangkar tipe cangkir (rotor tanpa biji, momen inersia rotor kecil, cocok untuk sistem servo gerak tambahan)

(4) Motor servo DC tanpa sikat (stator berliku multi-fase, rotor adalah magnet permanen, dengan sensor posisi rotor, tidak ada gangguan percikan, umur panjang, kebisingan rendah)

motor torsi

(1) Motor torsi DC (struktur datar, jumlah kutub, jumlah slot, jumlah potongan pergantian, jumlah konduktor seri; torsi keluaran besar, kerja terus menerus pada kecepatan rendah atau terhenti, karakteristik mekanik dan penyesuaian yang baik, konstanta waktu elektromekanis kecil )

(2) Motor torsi DC tanpa sikat (strukturnya mirip dengan motor servo DC tanpa sikat, tetapi datar, dengan banyak kutub, slot, dan konduktor seri; torsi keluaran besar, karakteristik mekanis dan penyesuaian yang baik, umur panjang, tidak ada percikan api, tidak ada kebisingan Rendah)

(3) Motor torsi AC tipe sangkar (rotor tipe sangkar, struktur datar, jumlah kutub dan slot yang banyak, torsi awal yang besar, konstanta waktu elektromekanis yang kecil, pengoperasian rotor terkunci jangka panjang, dan sifat mekanik lunak)

(4) Motor torsi AC rotor padat (rotor padat terbuat dari bahan feromagnetik, struktur datar, banyak kutub dan slot, rotor terkunci jangka panjang, pengoperasian lancar, sifat mekanik lunak)

motor stepper

(1) Motor penggerak reaktif (stator dan rotor terbuat dari lembaran baja silikon, tidak ada belitan pada inti rotor, dan terdapat belitan kendali pada stator; sudut langkahnya kecil, frekuensi awal dan pengoperasiannya tinggi. , akurasi sudut langkah rendah, dan tidak ada torsi pengunci otomatis)

(2) Motor penggerak magnet permanen (rotor magnet permanen, polaritas magnetisasi radial; sudut langkah besar, frekuensi awal dan pengoperasian rendah, torsi penahan, dan konsumsi daya lebih kecil daripada tipe reaktif, tetapi diperlukan pulsa positif dan negatif saat ini)

(3) Motor loncatan hibrida (rotor magnet permanen, polaritas magnetisasi aksial; akurasi sudut langkah tinggi, torsi penahan, arus masukan kecil, baik magnet reaktif maupun permanen