Porównanie wyboru silnika AC Servo

Silnik serwo AC
Struktura stojana serwomotoru prądu przemiennego jest zasadniczo podobna do konstrukcji jednofazowego silnika asynchronicznego z dzieloną fazą kondensatora. Stojan wyposażony jest w dwa uzwojenia przesunięte o 90 stopni, z których jedno jest uzwojeniem wzbudzenia Rf, które jest zawsze podłączone do napięcia przemiennego Uf; Drugim jest sterowanie uzwojeniem L i podłączenie napięcia sygnału sterującego Uc. Tak więc serwomotory prądu przemiennego są również znane jako dwa serwosilniki.
Wirnik serwosilnika prądu przemiennego jest zwykle wykonany w kształcie klatki wiewiórki, ale aby zapewnić, że serwosilnik ma szeroki zakres prędkości, liniowe właściwości mechaniczne, brak zjawiska „obrotu” i szybką reakcję, powinien mieć dwa charakterystyki w porównaniu do zwykłych silników: wysoka rezystancja wirnika i mały moment bezwładności. Obecnie szeroko stosowane są dwa typy konstrukcji wirników: jeden to wirnik klatkowy wykonany z materiałów przewodzących o wysokiej rezystywności z prętami przewodzącymi o wysokiej rezystywności. W celu zmniejszenia bezwładności obrotowej wirnika, wirnik jest smukły; Innym typem jest wirnik z wydrążonym kubkiem wykonany ze stopu aluminium, o cienkiej ściance kubka o grubości zaledwie 0.2-0,3 mm. Aby zmniejszyć opór magnetyczny obwodu magnetycznego, wewnątrz wirnika z wydrążonym kubkiem należy umieścić stały wewnętrzny stojan. Wirnik z wydrążonym kubkiem ma mały moment bezwładności, szybką reakcję i płynną pracę, dlatego jest szeroko stosowany.
Gdy w serwomotorze prądu przemiennego nie ma napięcia sterującego, pojawia się tylko pulsujące pole magnetyczne generowane przez uzwojenie wzbudzenia w stojanie, a wirnik pozostaje nieruchomy. Gdy występuje napięcie sterujące, w stojanie generowane jest wirujące pole magnetyczne, a wirnik obraca się w kierunku wirującego pola magnetycznego. Przy stałym obciążeniu prędkość silnika zmienia się wraz z wielkością napięcia sterującego. Gdy faza napięcia sterującego jest przeciwna, serwomotor wykona odwrócenie kierunku.
Serwosilnik prądu przemiennego z magnesami trwałymi
Od lat 80-tych, wraz z rozwojem układów scalonych, technologii energoelektroniki i technologii napędów AC o zmiennej prędkości, technologia serwonapędów AC z magnesami trwałymi poczyniła ogromne postępy. Znani producenci urządzeń elektrycznych w różnych krajach sukcesywnie wprowadzali na rynek własne serie serwosilników AC i serwonapędów, które są stale udoskonalane i aktualizowane. Serwosystemy prądu przemiennego stały się głównym kierunkiem rozwoju współczesnych wysokowydajnych serwosystemów, stwarzając kryzys eliminacji oryginalnego systemu serwo prądu stałego. Po latach 90. systemy serwo AC, które zostały skomercjalizowane w różnych krajach na całym świecie, są napędzane silnikami sinusoidalnymi wykorzystującymi w pełni cyfrowe sterowanie. Rozwój urządzeń serwonapędów prądu przemiennego w dziedzinie przekładni szybko się zmienia.
Główne zalety serwomotorów prądu przemiennego z magnesami trwałymi w porównaniu z serwosilnikami prądu stałego to:
⑴ Bez szczotek i komutatorów działa niezawodnie i ma niskie wymagania w zakresie konserwacji i utrzymania.
⑵ Uzwojenie stojana ma wygodne odprowadzanie ciepła.
⑶ Mała bezwładność, łatwa do poprawy szybkość systemu.
Nadaje się do warunków pracy z dużą prędkością i wysokim momentem obrotowym.
Przy tej samej mocy ma mniejszą objętość i wagę.
Porównanie serwomotorów i jednofazowych silników asynchronicznych
Zasada działania serwosilników prądu przemiennego jest podobna do zasady działania jednofazowych silników asynchronicznych z dzieloną fazą, ale rezystancja wirnika tych pierwszych jest znacznie większa niż tych drugich. Dlatego w porównaniu z pojedynczymi silnikami asynchronicznymi serwomotory mają trzy istotne cechy:
1. Wysoki moment rozruchowy
Due to the high rotor resistance, there is a significant difference in the torque characteristic curve compared to ordinary asynchronous motors. It can make the critical slip rate S0>1, który nie tylko zbliża charakterystykę momentu obrotowego (charakterystykę mechaniczną) do liniowości, ale także ma większy moment rozruchowy. Dlatego, gdy tylko stojan ma napięcie sterujące, wirnik natychmiast się obraca, co charakteryzuje się szybkim rozruchem i wysoką czułością.
2. Szeroki zakres działania
3. Brak zjawiska autorotacji
Normalnie pracujący serwomotor natychmiast przestanie działać, gdy tylko zaniknie napięcie sterujące. Kiedy serwosilnik traci napięcie sterujące, znajduje się w stanie pracy jednofazowej. Ze względu na wysoką rezystancję wirnika dwa przeciwstawne wirujące pola magnetyczne w stojanie oddziałują z wirnikiem, generując dwie charakterystyki momentu obrotowego (krzywe T1-S1, T2-S2) i złożoną charakterystykę momentu obrotowego (krzywe TS )
Moc wyjściowa serwomotorów prądu przemiennego wynosi zwykle 0.1-100W. Gdy częstotliwość zasilania wynosi 50 Hz, a napięcie wynosi 36 V, 110 V, 220 V, 380 V; Gdy częstotliwość zasilania wynosi 400 Hz, istnieją różne napięcia, takie jak 20 V, 26 V, 36 V, 115 V itp.
Silnik serwo AC działa płynnie i ma niski poziom hałasu. Jednak charakterystyka sterowania jest nieliniowa, a ze względu na wysoką rezystancję wirnika, wysokie straty i niską wydajność w porównaniu z serwosilnikami prądu stałego o tej samej pojemności, objętość jest duża, a waga jest duża, dlatego nadaje się tylko do małych systemy sterowania mocą 0.5-100W.