EN Servo motor fungerer som en roterende aktuator som hovedsakelig brukes til å endre elektrisk inngang til mekanisk akselerasjon. Denne motoren fungerer basert på servomekanisme uansett hvor posisjonsfeedbacken brukes for å kontrollere hastigheten og den endelige plasseringen av motoren. Servomotorer dreier og får en viss vinkel basert på den påførte inngangen. Servomotorer er små i størrelse, men de er svært energieffektive. Disse motorene er klassifisert i to typer som AC-servomotor og DC-servomotor, men hovedforskjellen mellom disse to motorene er strømkilden som brukes. Ytelsen til en DC servomotor hovedsakelig avhenger av spenning, mens en AC servomotor avhenger av både spenning og frekvens. Denne artikkelen diskuterer en av typene servomotorer - en AC servomotor – jobbe med applikasjoner.
Hva er AC-servomotor?
En type servomotor som genererer mekanisk utgang ved å bruke AC elektrisk inngang i den nøyaktige vinkelhastighetsformen kalles en AC servomotor. Utgangseffekten som oppnås fra denne servomotoren varierer hovedsakelig fra watt til noen få 100 watt. Driftsfrekvensen til AC-servomotoren varierer fra 50 til 400 Hz. AC servomotordiagrammet er vist nedenfor.
Hovedtrekkene til ac servomotorer inkluderer hovedsakelig; disse er mindre vektenheter, gir stabilitet og pålitelighet i operasjonen, støy genereres ikke under drift, gir lineære dreiemoment-hastighetsegenskaper og reduserte vedlikeholdskostnader når sleperinger og børster ikke er tilstede.
Vennligst se denne lenken for å vite mer om AC-servomotortyper
AC-servomotorkonstruksjon
Vanligvis er en AC-servomotor en to-fase induksjonsmotor. Denne motoren er konstruert ved å bruke en stator og en rotor som en vanlig induksjonsmotor. Generelt har statoren til denne servomotoren en laminert struktur. Denne statoren inkluderer to viklinger som er plassert 90 grader fra hverandre i rommet. På grunn av denne fasevariasjonen genereres et roterende magnetfelt.
Den første viklingen er kjent som hovedviklingen eller også kjent som fast fase eller referansevikling. Her aktiveres hovedviklingen fra konstantspenningskilden, mens den andre viklingen som kontrollviklingen eller kontrollfasen aktiveres av den variable styrespenningen. Denne styrespenningen tilføres ganske enkelt fra en servoforsterker.
Generelt er rotoren tilgjengelig i to typer ekornburtype og dragkopptype. Rotoren som brukes i denne motoren er en vanlig rotor av merdtype inkludert aluminiumsstenger festet i spor og kortsluttet gjennom enderinger. Luftspalten holdes minimal for maksimal flukskobling. Den andre typen rotor som en dragkopp brukes hovedsakelig der tregheten til det roterende systemet blir lav. Så dette bidrar til å redusere strømforbruket.
Arbeidsprinsipp for AC-servomotor
Arbeidsprinsippet til AC-servomotoren er; for det første gis en konstant vekselspenning ved startorens hovedvikling av servomotoren og en annen statorterminal kobles ganske enkelt til styretransformatoren gjennom hele kontrollviklingen. På grunn av den påførte referansespenningen vil synkrongeneratorens aksel rotere med en bestemt hastighet og oppnå en viss vinkelposisjon.
I tillegg har kontrolltransformatorens aksel en spesifikk vinkelposisjon som sammenlignes med vinkelpunktet til synkrogeneratorens aksel. Så sammenligningen av to vinkelposisjoner vil gi feilsignalet. Mer spesielt blir spenningsnivåene for de ekvivalente akselposisjonene evaluert som frembringer feilsignalet. Så dette feilsignalet kommuniserer med det nåværende spenningsnivået på styretransformatoren. Etter det gis dette signalet til servoforsterkeren slik at den genererer ujevn styrespenning.
Ved denne påførte spenningen oppnår rotoren igjen en spesifikk hastighet, starter omdreining og opprettholder til feilsignalverdien når null, slik at den foretrukne posisjonen til motoren oppnås i AC-servomotorene.
Overføringsfunksjon for AC-servomotor
Overføringsfunksjonen til AC-servomotoren kan defineres som forholdet mellom LT (Laplace Transform) til utgangsvariabelen og LT (Laplace Transform) til inngangsvariabelen. Så det er den matematiske modellen som uttrykker differensialligningen som forteller o/p til i/p av systemet.
Hvis T.F. (overføringsfunksjon) for ethvert system er kjent, så kan utgangsresponsen beregnes for forskjellige typer innganger for å gjenkjenne systemets natur. På samme måte, hvis overføringsfunksjonen (TF) ikke er kjent, kan den bli funnet eksperimentelt ved ganske enkelt å bruke kjente innganger til enheten og studere utdataene fra systemet.
AC servomotor er en to-fase induksjonsmotor som betyr at den har to viklinger som kontrollvikling (hovedfeltvikling) og referansevikling (spennende vikling).
Så vi må finne ut overføringsfunksjonen til AC-servomotoren, dvs. θ(s)/ec(s). Her er 'θ(s)/' utgangen til systemet, mens eksen(e) er inngangen til systemet.
For å finne ut overføringsfunksjonen til motoren, må vi finne ut hva som er dreiemoment utviklet av motoren 'Tm' og dreiemomentet utviklet av lasten 'Tl'. Hvis vi setter likhetstegn mellom likevektstilstanden som
Tm = Tl, da kan vi få overføringsfunksjonen.
La, Tm = dreiemoment utviklet av motoren.
Tl = dreiemoment utviklet av lasten eller lastmomentet.
‘θ’ = vinkelforskyvning.
'ω' = d θ/dt = vinkelhastighet.
'J' = treghetsmoment for lasten.
'B' er dashpot for lasten.
Her er de to konstantene som skal vurderes K1 og K2.
'K1' er stigningstallet for kontrollfasespenning vs dreiemomentkarakteristikk.
'K2' er hellingen av hastighetsmomentkarakteristikkene.
Her er dreiemomentet utviklet av motoren ganske enkelt betegnet med
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
Lastmomentet (TL) kan modelleres ved å vurdere dreiemomentbalanselikningen.
Påført dreiemoment = motsatt dreiemoment på grunn av J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Vi vet at likevektsbetingelsen Tm = Tl.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Bruk Laplace-transformasjonsligningen på ligningen ovenfor
K1Ec(s) – K2 S 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)
Hvor, Km = K1/ B + K2 = motorforsterkningskonstant.
Tm = J/ B + K2 = motorens tidskonstant.
AC-servomotorhastighetskontrollmetoder
Generelt servo motorer har tre kontrollmetoder som posisjonskontroll, dreiemomentkontroll og hastighetskontroll.
Posisjonskontrollmetoden brukes til å bestemme størrelsen på rotasjonshastigheten gjennom eksterne inngangsfrekvenssignaler. Omdreiningsvinkelen bestemmes av nr. av pulser. Posisjonen og hastigheten til en servomotor kan tilordnes direkte gjennom kommunikasjon. Siden posisjonen til metoden kan ha ekstremt streng kontroll over posisjonen og hastigheten, brukes den normalt i posisjoneringsapplikasjonen.
I momentkontrollmetoden settes utgangsmomentet til servomotoren av analog inngang på adressen. Den kan endre dreiemomentet ved ganske enkelt å endre analogen i sanntid. I tillegg kan den også endre verdien på den relative adressen gjennom kommunikasjon.
I hastighetskontrollmodus kan motorhastigheten kontrolleres av analog inngang og puls. Hvis det er presisjonskrav og ingen bekymring for så mye dreiemoment, er hastighetsmodus bedre.
Egenskaper til AC Servo Motor
Dreiemomenthastighetskarakteristikkene til en AC-servomotor er vist nedenfor. I de følgende karakteristikkene endres dreiemomentet med hastigheten, men ikke lineært fordi det hovedsakelig avhenger av forholdet mellom reaktans (X) og motstand (R). Den lave verdien av dette forholdet innebærer at motoren har høy motstand og lav reaktans, i slike tilfeller er motorkarakteristikkene mer lineære enn den høye forholdsverdien for reaktans (X) til motstand (R).
Fordeler
Fordelene med AC servomotorer inkluderer følgende.
- Hastighetskontrollegenskapene til denne motoren er gode.
- De genererer mindre varme.
- De tilbyr høy effektivitet, mer dreiemoment per vekt, pålitelighet og redusert RF-støy.
- De trenger mindre vedlikehold.
- De har lengre forventet levealder i mangel av en kommutator.
- Disse motorene er i stand til å håndtere høyere strømstøt i industrimaskineri.
- Ved høye hastigheter gir de mer konstant dreiemoment.
- Disse er svært pålitelige.
- De gir høyhastighetsytelse.
- Disse er godt egnet for ustabile belastningsapplikasjoner.
Ulempene med AC servomotorer inkluderer følgende.
- AC servomotorkontroll er vanskeligere.
- Disse motorene kan bli ødelagt ved konstant overbelastning.
- Girkasser er ofte nødvendige for å overføre kraft ved høye hastigheter.
applikasjoner
Bruksområdene til AC-servomotorer inkluderer følgende.
- AC servomotorer er anvendelige der posisjonsregulering er betydelig og finnes vanligvis i halvlederenheter, roboter, fly og maskinverktøy.
- Disse motorene brukes i instrumentene som opererer på servomekanismer som i datamaskiner og posisjonskontrollenheter.
- AC servomotor brukes i maskinverktøy, robotmaskiner og sporingssystemer.
- Disse servomotorene brukes i en rekke bransjer på grunn av deres effektivitet og allsidighet.
- AC-servomotoren brukes i de fleste vanlige maskiner og apparater som varmtvannsberedere, ovner, pumper, terrengkjøretøyer, utstyr i hager, etc.
- Mange av apparatene og verktøyene som brukes hver dag rundt om i huset er kraftdrevet av AC-servomotorer.
Dermed er dette en oversikt over ac servomotorer – fungerer med søknader. Disse motorene brukes i mange applikasjoner som instrumenter som opererer på servomekanismer og også maskinverktøy, sporingssystemer og robotikk. Her er et spørsmål til deg, hva er en induksjonsmotor?
