Conocimientos básicos de servomotores.

Conocimientos básicos de servomotores.

La palabra "servo" proviene de la palabra griega "esclavo". Se puede entender por “servomotor” un motor que obedece absolutamente a la orden de la señal de control: antes de enviar la señal de control, el rotor se detiene; cuando se envía la señal de control, el rotor gira inmediatamente; Cuando la señal de control desaparece, el rotor puede detenerse inmediatamente.

El servomotor es un micromotor que se utiliza como actuador en un dispositivo de control automático. Su función es convertir una señal eléctrica en un desplazamiento angular o velocidad angular de un eje giratorio.

Los servomotores se dividen en dos categorías: servo CA y servo CC.

La estructura básica de un servomotor de CA es similar a la de un motor de inducción de CA (motor asíncrono). Hay dos devanados de excitación Wf y devanados de control WcoWf con un desplazamiento del espacio de fase de un ángulo eléctrico de 90° en el estator, conectados a un voltaje de CA constante, y que utilizan el voltaje de CA o el cambio de fase aplicado a Wc para lograr el propósito de controlar la operación. del motor. El servomotor de CA tiene las características de funcionamiento estable, buena controlabilidad, respuesta rápida, alta sensibilidad e indicadores estrictos de no linealidad de las características mecánicas y de ajuste (se requiere que sean menos del 10 % al 15 % y menos del 15 % al 25 %). respectivamente).

La estructura básica de un servomotor de CC es similar a la de un motor de CC general. Velocidad del motor n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j, donde E es la fuerza contraelectromotriz del inducido, K es una constante, j es el flujo magnético por polo, Ua, Ia son el voltaje y la corriente del inducido, Ra es la resistencia de la armadura, cambiar Ua o cambiar φ puede controlar la velocidad del servomotor de CC, pero generalmente se usa el método de controlar el voltaje de la armadura. En el servomotor de CC de imán permanente, el devanado de excitación se reemplaza por un imán permanente y el flujo magnético φ es constante. . El servomotor de CC tiene buenas características de regulación lineal y respuesta de tiempo rápida.

Ventajas y desventajas de los servomotores de CC

Ventajas: control de velocidad preciso, características estrictas de par y velocidad, principio de control simple, fácil de usar y precio económico.

Desventajas: conmutación de las escobillas, limitación de velocidad, resistencia adicional y partículas de desgaste (no apto para entornos libres de polvo y explosivos)

Ventajas y desventajas del servomotor de CA.

Ventajas: buenas características de control de velocidad, control suave en todo el rango de velocidad, casi sin oscilación, alta eficiencia superior al 90%, menos generación de calor, control de alta velocidad, control de posición de alta precisión (dependiendo de la precisión del codificador), área de operación nominal En el interior, puede lograr un par constante, baja inercia, bajo nivel de ruido, sin desgaste de los cepillos, sin mantenimiento (adecuado para entornos explosivos y libres de polvo)

Desventajas: el control es más complicado, los parámetros del variador deben ajustarse en el sitio para determinar los parámetros PID y se requieren más conexiones.

Los servomotores de CC se dividen en motores con y sin escobillas.

Los motores con escobillas son de bajo costo, de estructura simple, de gran par de arranque, amplio rango de regulación de velocidad, fáciles de controlar, necesitan mantenimiento, pero fáciles de mantener (reemplace las escobillas de carbón), generan interferencias electromagnéticas, tienen requisitos para el entorno de uso. y generalmente se utilizan para ocasiones industriales y civiles comunes sensibles a los costos.

Los motores sin escobillas son de tamaño pequeño y liviano, de alto rendimiento y respuesta rápida, alta velocidad y pequeña inercia, par estable y rotación suave, control complejo, inteligente, flexible en modo de conmutación electrónica, se pueden conmutar en onda cuadrada o sinusoidal, motor sin mantenimiento, alta eficiencia y ahorro de energía, pequeña radiación electromagnética, bajo aumento de temperatura y larga vida útil, adecuado para diversos entornos.

Los servomotores de CA también son motores sin escobillas, que se dividen en motores síncronos y asíncronos. En la actualidad, los motores síncronos se utilizan generalmente en el control de movimiento. El rango de potencia es grande, la potencia puede ser grande, la inercia es grande, la velocidad máxima es baja y la velocidad aumenta con el aumento de potencia. Descenso de velocidad uniforme, adecuado para ocasiones de baja velocidad y carrera suave.

El rotor dentro del servomotor es un imán permanente. El conductor controla la electricidad trifásica U/V/W para formar un campo electromagnético. El rotor gira bajo la acción de este campo magnético. Al mismo tiempo, el codificador que viene con el motor transmite la señal de retroalimentación al controlador. Los valores se comparan para ajustar el ángulo de rotación del rotor. La precisión del servomotor depende de la precisión del codificador (número de líneas).

¿Qué es un servomotor? ¿Cuantos tipos hay? ¿Cuáles son las características de trabajo?

Respuesta: El servomotor, también conocido como motor ejecutivo, se utiliza como actuador en el sistema de control automático para convertir la señal eléctrica recibida en una salida de desplazamiento angular o velocidad angular en el eje del motor.

Los servomotores se dividen en dos categorías: servomotores de CC y CA. Sus principales características son que no hay autorrotación cuando el voltaje de la señal es cero y la velocidad disminuye a una velocidad uniforme con el aumento del par.

¿Cuál es la diferencia de rendimiento entre un servomotor de CA y un servomotor de CC sin escobillas?

Respuesta: El rendimiento del servomotor de CA es mejor porque el servo de CA está controlado por una onda sinusoidal y la ondulación del par es pequeña; mientras que el servo CC sin escobillas está controlado por una onda trapezoidal. Pero el servocontrol de CC sin escobillas es relativamente simple y económico.

El rápido desarrollo de la tecnología de servoaccionamiento de CA de imán permanente ha hecho que el servosistema de CC se enfrente a la crisis de ser eliminado. Con el desarrollo de la tecnología, la tecnología de servomotores de CA de imán permanente ha logrado un desarrollo sobresaliente, y fabricantes eléctricos famosos en varios países han lanzado continuamente nuevas series de servomotores y servovariadores de CA. El servosistema de CA se ha convertido en la principal dirección de desarrollo del servosistema contemporáneo de alto rendimiento, lo que hace que el servosistema de CC enfrente la crisis de ser eliminado.

En comparación con los servomotores de CC, los servomotores de CA de imán permanente tienen las siguientes ventajas principales:

⑴Sin cepillo ni conmutador, la operación es más confiable y no requiere mantenimiento.

(2) El calentamiento del devanado del estator se reduce considerablemente.

⑶ La inercia es pequeña y el sistema tiene una buena respuesta rápida.

⑷ Las condiciones de trabajo de alta velocidad y alto par son buenas.

⑸Tamaño pequeño y peso ligero bajo la misma potencia.

Principio del servomotor

La estructura del estator del servomotor de CA es básicamente similar a la del motor asíncrono monofásico de fase dividida con condensador. El estator está equipado con dos devanados con una diferencia mutua de 90°, uno es el devanado de excitación Rf, que siempre está conectado a la tensión alterna Uf; el otro es el devanado de control L, que está conectado al voltaje de la señal de control Uc. Por eso, el servomotor de CA también se denomina dos servomotores.

El rotor del servomotor de CA generalmente está hecho en forma de jaula de ardilla, pero para que el servomotor tenga un amplio rango de velocidad, características mecánicas lineales, ningún fenómeno de "autorotación" y un rendimiento de respuesta rápida, en comparación con los motores comunes, debe La resistencia del rotor es grande y el momento de inercia es pequeño. En la actualidad, existen dos tipos de estructuras de rotor que se utilizan ampliamente: uno es el rotor de jaula de ardilla con barras guía de alta resistividad hechas de materiales conductores de alta resistividad. Para reducir el momento de inercia del rotor, el rotor se hace más delgado; el otro es un rotor en forma de copa hueca hecho de aleación de aluminio, la pared de la copa es de solo 0,2 -0,3 mm, el momento de inercia del rotor en forma de copa hueca es pequeño, la respuesta es rápida y el funcionamiento es estable. por lo que es ampliamente utilizado.

Cuando el servomotor de CA no tiene voltaje de control, solo existe el campo magnético pulsante generado por el devanado de excitación en el estator y el rotor está estacionario. Cuando hay un voltaje de control, se genera un campo magnético giratorio en el estator y el rotor gira en la dirección del campo magnético giratorio. Cuando la carga es constante, la velocidad del motor cambia con la magnitud del voltaje de control. Cuando la fase del voltaje de control es opuesta, el servomotor se invertirá.

Aunque el principio de funcionamiento del servomotor de CA es similar al del motor asíncrono monofásico operado por condensador, la resistencia del rotor del primero es mucho mayor que la del segundo. Por lo tanto, en comparación con el motor asíncrono operado por capacitor, el servomotor tiene tres características destacadas:

1. Gran par de arranque: debido a la gran resistencia del rotor, la característica de par (característica mecánica) es más cercana a la lineal y tiene un par de arranque mayor. Por lo tanto, cuando el estator tiene un voltaje de control, el rotor gira inmediatamente, lo que tiene las características de arranque rápido y alta sensibilidad.

2. Amplio rango operativo: funcionamiento estable y bajo nivel de ruido. [/p][p=30, 2, izquierda] 3. Sin fenómeno de autorrotación: si el servomotor en funcionamiento pierde el voltaje de control, el motor dejará de funcionar inmediatamente.

¿Qué es el "micromotor de transmisión de precisión"?

El "micromotor de transmisión de precisión" puede ejecutar rápida y correctamente instrucciones que cambian con frecuencia en el sistema e impulsar el servomecanismo para completar el trabajo esperado por la instrucción, y la mayoría de ellos pueden cumplir con los siguientes requisitos:

1. Puede arrancar, detener, frenar, dar marcha atrás y funcionar a baja velocidad con frecuencia, y tiene alta resistencia mecánica, alto nivel de resistencia al calor y alto nivel de aislamiento.

2. Buena capacidad de respuesta rápida, gran par, pequeño momento de inercia y pequeña constante de tiempo.

3. Con el controlador y el controlador (como servomotor, motor paso a paso), el rendimiento del control es bueno.

4. Alta confiabilidad y alta precisión.

La categoría, estructura y rendimiento del "micromotor de transmisión de precisión"

servomotor de CA

(1) Servomotor de CA bifásico tipo jaula (rotor tipo jaula delgada, características mecánicas aproximadamente lineales, volumen y corriente de excitación pequeños, servo de baja potencia, el funcionamiento a baja velocidad no es lo suficientemente suave)

(2) Servomotor de CA bifásico con rotor de copa no magnético (rotor sin núcleo, características mecánicas casi lineales, gran volumen y corriente de excitación, servo de pequeña potencia, funcionamiento suave a baja velocidad)

(3) Servomotor de CA bifásico con rotor de copa ferromagnético (rotor de copa hecho de material ferromagnético, características mecánicas casi lineales, gran momento de inercia del rotor, pequeño efecto de engranaje, funcionamiento estable)

(4) Servomotor de CA de imán permanente síncrono (una unidad coaxial integrada que consta de un motor síncrono de imán permanente, un tacómetro y un elemento de detección de posición, el estator es trifásico o bifásico y el rotor de material magnético debe estar equipado con una unidad; el rango de velocidad es amplio y las características mecánicas se componen de área de par constante y área de potencia constante, que se pueden bloquear continuamente, con buen rendimiento de respuesta rápida, gran potencia de salida y pequeña fluctuación de par; accionamiento de onda cuadrada y Unidad de onda sinusoidal, buen rendimiento de control y productos químicos de integración electromecánica)

(5) Servomotor de CA trifásico asíncrono (el rotor es similar al motor asíncrono de tipo jaula y debe estar equipado con un controlador. Adopta control vectorial y amplía el rango de regulación de velocidad de potencia constante. Se utiliza principalmente en sistemas de regulación de velocidad de husillo de máquinas herramienta)

servomotor de corriente continua

(1) Servomotor de CC con bobinado impreso (el rotor del disco y el estator del disco están unidos axialmente con acero magnético cilíndrico, el momento de inercia del rotor es pequeño, no hay efecto dentado ni de saturación y el par de salida es grande)

(2) Servomotor de CC tipo disco bobinado (el rotor de disco y el estator están unidos axialmente con acero magnético cilíndrico, el momento de inercia del rotor es pequeño, el rendimiento de control es mejor que otros servomotores de CC, la eficiencia es alta y el el par de salida es grande)

(3) Motor de CC de imán permanente de armadura tipo copa (rotor sin núcleo, momento de inercia del rotor pequeño, adecuado para servosistema de movimiento incremental)

(4) Servomotor CC sin escobillas (el estator es devanado multifásico, el rotor es de imán permanente, con sensor de posición del rotor, sin interferencias de chispas, larga vida útil, bajo nivel de ruido)

motor de torsión

(1) Motor de torsión de CC (estructura plana, número de polos, número de ranuras, número de piezas de conmutación, número de conductores en serie; gran par de salida, trabajo continuo a baja velocidad o estancado, buenas características mecánicas y de ajuste, constante de tiempo electromecánica pequeña )

(2) Motor de torsión CC sin escobillas (similar en estructura al servomotor CC sin escobillas, pero plano, con muchos polos, ranuras y conductores en serie; gran torsión de salida, buenas características mecánicas y de ajuste, larga vida útil, sin chispas, sin ruido Bajo)

(3) Motor de torsión de CA tipo jaula (rotor tipo jaula, estructura plana, gran número de polos y ranuras, gran par de arranque, constante de tiempo electromecánica pequeña, funcionamiento de rotor bloqueado a largo plazo y propiedades mecánicas suaves)

(4) Motor de torsión de CA de rotor sólido (rotor sólido hecho de material ferromagnético, estructura plana, gran número de polos y ranuras, rotor bloqueado a largo plazo, funcionamiento suave, propiedades mecánicas suaves)

motor paso a paso

(1) Motor paso a paso reactivo (el estator y el rotor están hechos de láminas de acero al silicio, no hay devanado en el núcleo del rotor y hay un devanado de control en el estator; el ángulo de paso es pequeño, la frecuencia de arranque y funcionamiento es alta , la precisión del ángulo de paso es baja y no hay par de autobloqueo)

(2) Motor paso a paso de imán permanente (rotor de imán permanente, polaridad de magnetización radial; ángulo de paso grande, baja frecuencia de arranque y operación, par de retención y menor consumo de energía que el tipo reactivo, pero se requieren pulsos positivos y negativos)

(3) Motor paso a paso híbrido (rotor de imán permanente, polaridad de magnetización axial; alta precisión de ángulo de paso, par de retención, corriente de entrada pequeña, imán tanto reactivo como permanente