Серводвигатель — характеристики, конструкция

  • Серводвигатели обладают следующими характеристиками:
  • •              высокая динамика,
  • •              высокая точность позиционирования,
  • •              высокая перегрузочная способность в широком диапазоне частоты вращения.
  • Кроме того, серводвигатели имеют следующие особенности:
  • •              высокая точность поддержания заданной частоты вращения;
  • •              широкий диапазон регулирования частоты вращения;
  • •              малое время разгона;
  • •              малое время регулирования вращающего момента;
  • •              большой пусковой момент;
  • •              малый момент инерции;
  • •              малая масса;
  • •              компактная конструкция.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

  1. Рис. 1  Пример серводвигателей
  2. Основными элементами конструкции серводвигателя являются:
  3. •              ротор;
  4. •              статор;
  5. •              элементы для подключения в виде штекерных разъемов или клеммной коробки;
  6. •              датчик обратной связи.
  7. 1.       Обзор современных серводвигателей
  8. Семейство серводвигателей можно разделить на следующие группы:

Серводвигатель - характеристики, конструкция

  • Рис. 2 Обзор серводвигателей
  • Важнейшие отличительные особенности обусловлены следующими факторами:
  • •              конструкция двигателей (статор, ротор);
  • •              необходимые системы регулирования;
  • •              система обратной связи (датчики).

До недавних лет в качестве сервоприводов применялись бесщеточные двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Управление обеспечивали тиристорные или транзисторные преобразователи-регуляторы.

Благодаря техническому прогрессу в области силовых полупроводниковых приборов и микроконтроллеров в девяностых годах существенно выросло применение синхронных серводвигателей.

Сегодня синхронные серводвигатели переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов занимают больший сегмент рынка, чем асинхронные серводвигатели. Это обусловлено характеристиками двигателей.

  1. Далее синхронные серводвигатели переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов и асинхронные серводвигатели переменного тока рассматриваются более подробно.
  2. В данной статье для обозначения двигателей используются следующие термины:
  3. •              Синхронный серводвигатель  — синхронный серводвигатель переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.
  4. •              Асинхронный серводвигатель — асинхронный двигатель с датчиком обратной связи, специально спроектированным для работы от преобразователя частоты.
  5. Синхронный линейный двигатель — линейный синхронный серводвигатель переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.
  6. 2.       Характеристики синхронных и асинхронных серводвигателей
Характеристики синхронных серводвигателей Характеристики асинхронных серводвигателей
Высокая динамика. Средняя … высокая динамика.
Умеренно хорошие характеристики регулирования при больших моментах инерции нагрузки. Хорошие характеристики регулирования при больших моментах инерции нагрузки.
Высокая перегрузочная способность до 6 Мн (номинального момента, зависит от типа двигателя). Высокая перегрузочная способность (почти 3-кратная).
Высокая допустимая тепловая нагрузка в длительном режиме по всему диапазону частоты вращения. Высокая допустимая тепловая нагрузка в длительном режиме в зависимости от частоты вращения.
Охлаждение посредством конвекции, теплоотвода и теплового излучения. Охлаждение крыльчаткой на валу или принудительное.
Высокое качество регулирования частоты вращения. Высокое качество регулирования частоты вращения.
Возможность длительной работы с пусковым моментом на низких скоростях. Из-за высокой тепловой нагрузки невозможна длительная работа в нижнем диапазоне частоты вращения без вентилятора принудительного охлаждения.
Широкий диапазон регулирования частоты вращения, 1:5000 и более (зависит от преобразователя). Широкий диапазон регулирования частоты вращения, 1:5000 и более (зависит от преобразователя).
Пульсация вращающего момента (Cogging) на низкой частоте вращения. Практически полное отсутствие пульсации вращающего момента (Cogging).
  • 3.       Устройство синхронных серводвигателей
  • Основными элементами конструкции синхронного серводвигателя являются:
  • •              ротор с постоянными магнитами;
  • •              статор с соответствующей обмоткой;
  • •              элементы для подключения в виде штекерного разъема или клеммной коробки;
  • •              датчик обратной связи.
  • Различают следующие варианты синхронных серводвигателей:
  • •              исполнение с корпусом — корпусные двигатели;
  • •              исполнение без корпуса — бескорпусные двигатели.

Исполнение без корпуса означает, что роль корпуса двигателя выполняет пакет пластин статора. Это позволяет полностью использовать весь профиль пакета стальных пластин.

  1. Далее оба варианта исполнения представлены на примере двигателей SEW:
  2. •              исполнение с корпусом: двигатель CMP;
  3. •              исполнение с корпусом: двигатель CM/DS;
  4. •              исполнение без корпуса: двигатель CMD. 
  5. 3.1 Устройство двигателя CMP
  6. Серводвигатели CMP отличаются очень высокой динамикой, низким моментом инерции ротора, компактностью и высокой удельной мощностью.
  7. Серводвигатели CMP — это двигатели с корпусом.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Рис. 3. Устройство синхронного серводвигателя CMP компании SEW-EURODRIVE

  • 1 — Компенсационная шайба             
  • 2 — Радиальный шарикоподшипник
  • 3 — Ротор
  • 4 — Радиальный шарикоподшипник
  • 5 — Сигнальный штекерный разъем SM / SB
  • 6 — Силовой штекерный разъем SM / SB
  • 7 — Крышка корпуса
  • 8 — Прокладка
  • 9 — Резольвер
  • 10 — Задний подшипниковый щит
  • 11 — Корпус со статором
  • 12 — Подшипниковый щит с фланцем
  • 13 — Манжета
  • Характеристики и опции двигателя CMP
  • Перегрузочная способность до 4,5*Мн (номинального момента).
  • Статор с зубцовой обмоткой.
  • Возможность монтажа на стандартные редукторы и редукторы для сервопривода через адаптор.
  • Возможность прямого монтажа на редуктор.
  • Возможность установки резольвера или датчика абсолютного отсчета с высокой разрешающей способностью.
  • Изменяемое расположение штекерных разъемов.
  • Вентилятор принудительного охлаждения (опция).
  • Тормоз с катушкой 24 В (опция).
  • Датчик KTY для тепловой защиты двигателя.
  • 3.2 Устройство двигателя CM/DS
  • Серводвигатели CM/DS отличаются широким диапазоном вращающего момента, хорошими характеристиками регулирования при больших моментах инерции нагрузки, применением мощного рабочего тормоза и разнообразием опций.
  • Серводвигатели CM/DS — это двигатели с корпусом.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Рис. 4. Устройство синхронного серводвигателя CM компании SEW-EURODRIVE 

  1. 1 — Ротор
  2. 2 — Подшипниковый щит с фланцем
  3. 3 — Радиальный шарикоподшипник
  4. 4 — Корпус со статором
  5. 5 — Задний подшипниковый щит
  6. 6 — Радиальный шарикоподшипник
  7. 7 — Резольвер
  8. 8 — Корпус штекерного разъема
  9. 9 — Штекер силового кабеля, в сборе
  10. 10 — Штекер сигнального кабеля, в сборе
  11. 11 — Тормоз, в сборе
  12. Характеристики и опции двигателя CM/DS
  13. Перегрузочная способность до 4*Мн (номинального момента).
  14. Статор с шаблонной обмоткой.
  15. Возможность монтажа на стандартные редукторы и редукторы для сервопривода через адаптор.
  16. Возможность прямого монтажа на редуктор.
  17. Возможность установки резольвера или датчика абсолютного отсчета с высокой разрешающей способностью.
  18. Штекерный разъем или клеммная коробка.
  19. Вентилятор принудительного охлаждения (опция).
  20. Рабочий тормоз (опция).

Датчик TF или KTY для тепловой защиты двигателя. 2-й вал со стороны датчика (опция).

  • Усиленные подшипники (опция).
  • 3.3 Устройство двигателя CMD
  • Серводвигатели CMD отличаются особой компактностью, оптимальным выбором частоты вращения и набором опций для установок с прямым (безредукторным) приводом.
  • Серводвигатели CMD — это двигатели без корпуса.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Рис. 5. Устройство синхронного серводвигателя CMD компании SEW-EURODRIVE

  1. 1 — Ротор
  2. 2 — Подшипниковый щит с фланцем
  3. 3 — Радиальный шарикоподшипник
  4. 4 — Статор
  5. 5 — Задний подшипниковый щит
  6. 6 — Радиальный шарикоподшипник
  7. 7 — Резольвер
  8. 8 — Разъем сигнального кабеля
  9. 9 — Разъем силового кабеля
  10. Характеристики и опции двигателя CMD 
  11. Почти 6-кратная перегрузочная способность.
  12. Статор с шаблонной обмоткой.
  13. Тормоз с катушкой 24 В (опция).
  14. Возможность установки резольвера или датчика абсолютного отсчета с высокой разрешающей способностью.
  15. Датчик KTY для тепловой защиты двигателя.
  16. 3.4 Конструкция ротора
  17. Ротор синхронных серводвигателей оснащен постоянными магнитами.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Рис. 6. Наклеенные на ротор магниты

1 — Наклеенные магниты

Эти магниты, как правило, изготавливаются из спеченного редкоземельного материала неодим-железо-бор. Магнитные свойства этого материала значительно превосходят свойства обычных ферритовых магнитов. Это позволяет сделать конструкцию более компактной при равной выходной мощности.

Источник: http://www.eti.su/articles/elektroprivod/elektroprivod_880.html

Сервопривод: что это такое, принцип работы, виды, для чего используется

Сервопривод – механизм, имеющий в своем устройстве специальный датчик, по которому отслеживаются определенные значения, блок управления, двигатель. Задачей устройства является контроль и поддержание параметров во время работы, в зависимости от сигнала, передаваемого в отдельный момент времени.

Принцип действия

Работа устройства происходит по принципу обратного взаимодействия с системными сигналами. Сервопривод в определенный момент времени получает входящие параметры регулирующего значения и поддерживает его на выходе производимого элемента.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Конструкция устройства

Механизм подобного типа обычно имеет следующие составляющие:

  1. Привод — электрический мотор с редуктором или похожие устройства. Необходим для уменьшения скорости движения, если она слишком большая.
  2. Датчик обратной связи или потенциометр, меняющий угол поворота вала.
  3. Блок, отвечающий за управление и питание.
  4. Вход или конвертер.

В принципе работы самого простого варианта лежит схема обрабатывания значений, исходящих от датчика обратной связи и настраиваемых входящих сигналов для подачи напряжения необходимой полярности на двигатель.

Сложные устройства, работающие с использованием микросхем, учитывают инерцию, обеспечивая ровный период разгона или торможения, что помогает уменьшить уровень нагрузок и добиться точной синхронизации показателей.

Разновидности

Различают два вида сервоприводов:

  1. Синхронные – задают темп скорости вращения двигателя и другие параметры, быстрее достигая указанной скорости вращения.
  2. Асинхронные – способны сохранять работу двигателя даже при низких оборотах.

Также устройства разделяют на электромеханические и электрогидромеханические по особенностям конструкции и принципу работы.

Основные характеристики

Механизмы имеют ряд параметров, характеризующих их работу:

  1. Усиление на валу оказывает прямое влияние на крутящий момент. Это значение является одной из ключевых характеристик, в паспорте устройства может указываться несколько параметров для различных величин напряжения.
  2. Скорость поворота также имеет важное значение в работе механизма. Обычно указывается в параметре времени – необходимо, чтобы выходной вал изменил свое направление на 60 градусов.
  3. Указывается тип устройств — цифровой или аналоговый. Цифровые управляются при помощи кодовых команд, которые последовательно передаются через интерфейс. Аналоговые управляются через подачу разных частот, параметры которых задаются определенным образом.
  4. Питание может быть различным, но у большинства таких агрегатов оно находится в диапазоне 4,8-7,2 вольта.
  5. Угол поворота. Обычно это значение в 180 или 360 градусов.
  6. Сервопривод может быть переменного или постоянного вращения.

Имеет значение материал изготовления. Детали могут быть металлическими, пластиковыми, либо в комбинированном составе.

Преимущества и недостатки

У сервопривода есть определенные преимущества, которые делают его предпочтительным вариантом для некоторых видов работ:

  1. Электрический сервопривод универсален, не требуют особых условий к двигателю или редуктору. Могут использоваться любого вида и уровня мощности.
  2. При использовании гарантируется абсолютная точность, одновременно устраняются механические люфты или сбои в электронике, предотвращается износ, тепловое расширение, мгновенно выявляется отказ привода.
  3. Повышенная скорость передвижения элементов, в сравнении с другими видами двигателей.
  4. Работают бесшумно.
  5. Успешно работают даже на малых скоростях.

Существуют также определенные недостатки, свойственные механизмам этого типа:

  1. Работа требует использования дополнительного элемента — датчика.
  2. Сама система и принцип ее работы имеет более сложную схему, чем, например, шаговый двигатель.
  3. Присутствует трудность в фиксировании.
  4. Высокая стоимость.

Область применения

В данный момент сервоприводы получили достаточно широкое распространение. Их можно встретить в точных приборах, автоматах, производящих различные платы, программируемых станках, промышленных роботах и других механизмах. Большую популярность приводы такого типа приобрели в авиамодельной сфере за счет эффективного расхода энергии и равномерного движения.

Сервоприводы меняются и развиваются. В самом начале появления они обладали коллекторными моторами с обмотками на роторе. Постепенно число обмоток выросло, также увеличилась и скорость вращения и разгона.

Позже обмотки начали располагаться снаружи магнита, что также способствовало повышению эффективности работы. Дальнейшие усовершенствования позволили отказаться от коллектора, стали использоваться постоянные магниты ротора.

Наиболее популярны сейчас сервоприводы, которые работают от программируемого контроллера. Это дает возможность создавать приборы высокой точности и современную технику.

Возможность достижения высокой точности часто становится решающим фактором для применения сервопривода. Кроме того, благодаря новым цифровым разработкам, позволяющим предусмотреть различные способы связи с объектами, система использует компьютер для управления и настройки, что значительно упрощает работу.

В различных сферах также используются серводвигатели. Они могут перемещать выходной вал в заданное положение и удерживать его автоматически. Также помогут придать движение какому-либо механизму, координируемому вращениями вала. Для мотора важными параметрами являются равномерность и тональность движения, эффективность затрачиваемой энергии.

Читайте также:  Как рассчитать расход электроэнергии в день и месяц, если клещи показывают 12а?

Управление серводвигателем

К устройству по присоединенному к нему проводу подается управляющий сигнал, представляющий собой импульсы постоянной частоты и переменной ширины.

При подаче сигнала в проводимую схему генератор производит свой импульс, размер которого устанавливается с помощью потенциометра.

Другая часть схемы проводит анализ всех поступаемых сигналов, и если он разный, то происходит включение сервопривода. Если размеры импульсов равнозначные, электромотор отключается.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Серводвигатели отличаются своим разнообразием по конструкции и принципу действия. Модели бывают со щетками и без щеток. Первая категория представлена двигателями постоянного тока.

Устройства, имеющие щетки, более разнообразны – к ним относятся шаговые двигатели и работающие от переменного тока. Последняя группа делится еще на два вида — синхронные и асинхронные.

Синхронные двигатели, в зависимости от особенностей работы, могут быть вращающимися или линейными.

В работе моторов также используется сервоусилитель – это элемент конструкции, который обеспечивает подачу питания и управление двигателем с постоянными магнитами. Может работать при необходимости и в автономном режиме, при помощи специальной программы, которая предварительно загружается в память устройства.

Агрегаты, гарантирующие высокую точность работы, являются весьма востребованными. Подобные двигатели широко применяются в различных сферах промышленности, всевозможных станках и оборудовании, автомобилестроении.

Энкодер: что это такое, принцип работы, виды, для чего используется

Развитие инженерной промышленности, роботехники и современных технологий привело к появлению новых механизмов, которые используются в различных сложных устройствах.

Одним из них стал энкодер — прибор, при помощи которого выводятся показатели вращающихся деталей электродвигателя или редуктора. Это же устройство часто называют датчиком угла поворота, поскольку оно позволяет определить текущее направление вращения и положение по отношению к оси.

Потребность в использовании энкодеров возникла с усовершенствованием сервомоторов, но позже их стали использовать и в других конструкциях.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Особенности работы и разновидности

Датчики обычного вида имеют ручку, вращающуюся по часовой стрелке и против нее. На приборе отображается цифровой сигнал о том, в каком направлении повернута ручка или где она находится. В зависимости от используемого типа преобразования сигнала, приборы разделяют на абсолютные и инкрементальные.

Устройства абсолютного типа

Круг поворота, имеющийся в абсолютном энкодере, поделен на равнозначные, пронумерованные сектора. При работе устройство показывает номер определенного сектора, в котором он находится.

Его называют абсолютным потому, что по нему можно точно определить положение угла относительно начального сектора до крайнего значения. При движении он будет последовательно выдавать номера, а затем снова вернется к нулевому значению.

Если во время использования вращение будет направлено в обратную сторону, то и код будет выдаваться в обратном порядке, соответственно, при необходимости можно узнать направление.

В зависимости от вида энкодера, за единицу измерения принимают один или несколько оборотов диска. С учетом этой разницы, выделяют однооборотные и многооборотные механизмы, считающие коды за один цикл вращения или за несколько. Абсолютные энкодеры решают больший объем задач, нежели инкрементальные, за счет использования цифровых кодов, а не импульсов.

Инкрементальные механизмы

Схема устройства таких энкодеров проще по сравнению с абсолютными. Они отображают только направление положения ручки. Угол при этом должен считать микроконтроллер. Энкодер имеет набор усиков или полосок, которые соприкасаются и расходятся при повороте, образуя особый рисунок.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Эти устройства определяют количество импульсов от точки отсчета на одну единицу оборота. При окончании вращения показатели будут равняться единице.

При начале поворота в любую сторону выводы последовательно контактируют с землей, формируя ноль, после они отсоединяются от поверхности и снова отражается единица. Цикл некоторое количество раз повторяется и создает последовательность из нулей и единиц.

Направление поворота в текущий момент определяется по тому выводу, который первым контактировал с поверхностью.

Классификация по принципу действия

Энкодеры также можно разделить на несколько групп по физическому принципу действия, характерному для каждой из них:

  1. Имеет форму диска, закрепленного на валу, произведенного из стекла. Он запоминает углы вращения, при этом каждому положению отображается его цифровой код. Такие технологии позволяют реализовать классические решения для энкодера и передавать сигнал в аналоговой или цифровой форме. Они достаточно надежны, но при этом остаются доступными по стоимости.
  2. Магнитные энкодеры имеют в своем устройстве специальный датчик, который фиксирует рабочий цикл вращающегося магнита. Показания такого устройства формируются в цифровой код. Во время попадания проводника в область магнитного поля происходит резонанс, что и позволяет устройству работать. Датчик сканирует изменения поля. Угол, который может принимать элемент, соответствует определенному вектору.
  3. Магниторезистивные датчики работают, постоянно определяя показатели тока, проходящего через катушку, установленную внутри. В зависимости от показаний, определяется угол поворота. Конструкция этого устройства состоит из вращающейся катушки, помещенной в магнитное поле.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Характеристики

Каждая разновидность энкодера имеет свои особенности и характеристики:

  1. Величина импульсов, которая производится в момент одного оборота диска в процессе работы. Может варьироваться от 1 до 5 тысяч импульсов.
  2. Для абсолютных энкодеров важна такая характеристика, как разрядность бит или их количество.
  3. Тип вала, используемого в устройстве, может отличаться — он бывает с прямой осью или полый.
  4. Учитывается разновидность используемого фланца на валу под шпонку.
  5. Сигнал при выходе может отличаться.
  6. Уровень напряжения питания.
  7. Используемый тип разъема и длина кабеля.

В зависимости от сложности устройства и возможности выдерживать различные нагрузки, отличается и сфера применения. Простые датчики имеют минимальное оснащение и используются в несложных механизмах. Высокоточные устройства с высокой производительностью, защитой от температурного воздействия или взрывов применяются в промышленности и сложных технических устройствах.

Использование

Существует немало сфер и областей, в которых энкодеры нашли широкое применение. Достаточно рассмотреть наглядные примеры использования этих устройств, чтобы убедиться в их популярности:

  1. В механизмах, работающих для нужд печатной промышленности, эти датчики контролируют вращение валов, по которым проходит бумага и краска.
  2. На предприятиях, где ведется металлообработка, они задействованы при вращении валов с металлическими лентами.
  3. При конструировании различных моделей и устройств в области робототехники помогают контролировать движение различных частей робота.
  4. В автомобилестроении с помощью датчиков определяется угол поворота колеса.
  5. Городское хозяйство нельзя представить без лифтов – для их работы также требуются энкодеры.
  6. В пищевой и химической промышленности необходимо постоянно фасовать продукцию в больших объемах. Этим занимаются автоматизированные устройства, в которых установлены энкодеры.
  7. Даже в домашних условиях можно легко найти предмет, в котором есть энкодер — это компьютерная мышь, которая есть практически в каждой квартире.
  8. В различных электротехнических устройствах, например, сервомоторах, требующих высокой точности, также установлены датчики.

В зависимости от сферы использования и особенностей устройства, энкодеры могут решать различные задачи. Они измеряют угловые положения, помогают определить позиционирование объектов, детектируют положение в пространстве, могут проводить определение позиций с высокой точностью, а также измерять вращательные движения.

Источник: http://www.techtrends.ru/techdept/techarticles/servoprivod_chto_takoe_princip_vidy.php

Серводвигатели против шаговых двигателей

Что такое шаговый электродвигатель и принцип его работы:

Шаговый электродвигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Шаговые двигатели можно отнести к группе бесколлекторных двигателей постоянного тока. Шаговые двигатели, имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в индустриальных применениях. При увеличении скорости двигателя, уменьшается вращающийся момент.

Шаговые двигатели делают больше вибрации, чем другие типы двигателей, поскольку дискретный шаг имеет тенденцию хватать ротор от одного положения к другому. За счет этого шаговый двигатель во время работы очень шумный. Вибрация может быть очень сильная, что может привести двигатель к потери момента. Это связано с тем, что вал находится в магнитном поле и ведет себя как пружина.

Шаговые двигатели работают без обратной связи, то есть не используют Энкодеры или резольверы для определения положения.

Типы:

Существует четыре главных типа шаговых двигателей:

  • Шаговые двигателя с постоянным магнитом
  • Гибридный шаговые двигателя
  • Двигатели с переменным магнитным сопротивлением
  • Биполярные и униполярные шаговые двигатели

Преимущества Шагового двигателя:

  • Устойчив в работе
  • Работает в широком диапазоне фрикционных и инерционных нагрузок и скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов.
  • Нет необходимости в обратной связи
  • Намного дешевле других типов двигателей
  • Подшипники — единственный механизм износа, за счет этого долгий срок эксплуатации.
  • Превосходный крутящий момент при низких скоростях или нулевых скоростях
  • Может работать с большой нагрузкой без использования редукторов
  • Двигатель не может быть поврежден механической перегрузкой
  • Возможность быстрого старта, остановки, реверсирования

Главным преимуществом шаговых приводов является точность. При подаче потенциалов на обмотки, шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. Шаговый привод, можно приравнять к недорогой альтернативе сервоприводу, он наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Недостатки шагового двигателя:

  • Постоянное потребление энергии, даже при уменьшении нагрузки и без нагрузки
  • У шагового двигателя существует резонанс
  • Из-за того что нет обратной связи, можно потерять положение движения.
  • Падение крутящего момента на высокой скорости
  • Низкая ремонтопригодность

Применение.

Шаговые двигателя имеет большую область применения в машиностроении, станках ЧПУ, компьютерной технике, банковских аппаратах, промышленном оборудовании, производственных линиях, медицинском оборудовании и т.д.

Что такое серво двигатель и принцип его работы:

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Серводвигателя делятся на категории щеточные (коллекторные) и без щеточные (без коллекторные) . Щеточные (коллекторные) серводвигатели могут быть постоянного тока, без коллекторные серводвигатели могут быть постоянного и переменного тока. Серводвигатели с щетками (коллекторные), имеют один недостаток каждые 5000 часов необходима замена щеток. На серводвигателях всегда есть обратная связь, это может быть энкодер или резольвером. Обратная связь необходима, чтобы достичь необходимой скорости, либо получить нужный угол поворота. В случаях высоких нагрузок и если скорость окажется ниже требуемой величины, ток пойдет на увеличение , пока скорость не достигнет нужной величины, если сигнал скорости покажет, что скорость больше, чем нужно, ток, пойдет на уменьшение. При использовании обратной связи по положению, сигнал о положении можно использовать чтобы остановить двигатель, после того, как ротор двигателя приблизится к нужному угловому положению. АС серводвигатель — двигатель переменного тока. В ценообразовании двигатель переменного тока дешевле двигателя постоянного тока. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели и коллекторные. В синхронных двигателях переменного тока ротор и магнитное поле вращается синхронно с одинаковой скоростью и в одном направлении с статором, а в асинхронных двигателях переменного тока ротор вращается несинхронно по отношению с магнитным полем. В асинхронном двигателе из-за отсутствия коллектора (щетки) регулировка оборотов происходит за счет изменения частоты и напряжения.

DC серводвигатель — двигатель постоянного тока. Серводвигатели постоянного тока из за своих динамических качеств могут быть использованы приводом непрерывного действия.

Серводвигатели постоянного тока могут постоянно работать в режимах старт, остановка и работать в обоих направлениях вращения.

Обороты и развиваемый крутящий момент можно изменять путем изменения величины напряжения тока питания или импульсами.

Преимущества серводвигателей:

  • При малых размерах двигателя можно получить высокую мощность
  • Большой диапазон мощностей
  • Отслеживается положение, за счет использования обратной связи
  • Высокий крутящий момент по отношении к инерции
  • Возможность быстрого разгона и торможения
  • При высокой скорости, высокий крутящий момент
  • Допустимый предел шума при высоких скоростях
  • Полное отсутствия резонанса и вибрации
  • Точность позиционирования
  • Широкий диапазон регулирования скорости.
  • Точность поддержания скорости и стабильность вращающего момента.
  • Высокий статический момент Мо при нулевой скорости вращения.
  • Высокая перегрузочная способность: Mmax до 3.5Mo, Imax до 4Io
  • Малое время разгона и торможения, высокое ускорение (обычно > 5 м/с2 ).
  • Малый момент инерции двигателя, низкий вес, компактные размеры.
Читайте также:  Селективное узо: технические характеристики

Пример работы двигателя: На данном примере я перескажу вам принцип работы серводвигателя. После того, как вы сгенерировали управляющую программу, она создается в системе G-кодов, то есть ваша линия, окружность или любой созданный вами объект конвертируется в перемещение по координатам X,Y, Z на определённое расстояние. За расстояние отвечают импульсы, которые подаются через блок управления на двигатель. При перемещении любой из осей, например на 100 мм, драйвер (блок управления) подает определённое напряжение на двигатель, вал двигателя (ротор). Вал двигателя соединен с ходовым винтом (ШВП), вращение оборотов двигателя отслеживается энкодер. При вращении ходового винта по любой из осей, потому что при использовании серво, энкодеры (обратная связь) устанавливаются на тех осях, где вы хотите определить положение, на энкодер подаются импульсы, которые считываются системой управления ЧПУ. Системы ЧПУ программируются так, что ни понимают что, например, для перемещения на 100 мм необходимо получить определенное количество импульсов. Пока система ЧПУ не получит нужное количество импульсов на вход драйвера (блока управления) будет подаваться напряжение задания (рассогласование). Когда портал станка проедет заданные 100 мм, система ЧПУ получит нужное количество импульсов и напряжение на входе драйвера упадет до 0 и двигатель остановится. Прошу вас заметить, что преимущество обратной связи в том, что если по какое то либо причине произойдет смещение портала станка, энкодер отправит на систему управления нужное количество импульсов, для подачи нужного напряжения на согласования драйвера (блока управления), и двигатель поменяет угол. Для того что разногласие было равно 0, это помогает удерживать станок в заданной точке с высокой точностью. Не все типы двигателей способны, обеспечивать динамику разгона, нужный крутящий момент и т. п.

Шаговые двигателиСерво двигателя
Срок эксплуатации и обслуживание Шаговые двигатели – нет щеток, это увеличивает срок эксплуатации до многих лет, единственным слабым местом являются подшипники, могут работать в большом диапазоне высоких температур. Срок эксплуатации в разы дольше любого типа двигателя. Из всех видов серво двигателей, самые дешевые это двигателя коллекторного типа (со щетками), они менее надежны, чем шаговые двигатели и требуют замены щеток примерно через 5000 часов непрерывной работы. Другой тип бесколлекторных сервоприводов производятся по надежности как и шаговые двигателя, отсутствие щеток увеличивает срок эксплуатации, но не уменьшает стоимость ремонта. В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.
Ремонт Очень тяжело повредить и износить подшипник. Как и в любом двигателе возможно повреждение обмотки двигателя. Из низкой цены проще купить новый шаговый двигатель. В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.
Точность перемещений При использование точных механизмов, может быть не ниже +/- 0.01 мм сервоприводы имеют высокую динамическую точность до 1-2мкм и выше (1 мкм = 0.001 мм)
Скорость перемещения В лазерно гравировальных станках скорость 20 – 25 метров в минуту. Если мы говорим о фрезерных станках ЧПУ с тяжелыми порталами и балками. Максимальная скорость перемещения до 9 м/мин. С использованием сервоприводов в станках с ЧПУ возможно достижение скоростей до 60 м/мин при использование высокосортной механике.
Скорость разгона до 120 об/мин за секунду до 1000 об/мин за 0,2 секунды
Потеря шагов при повышении скорости и нагрузки При высоких скоростях и высоких нагрузках происходит потеря шагов. Эта не проблема возможна при воздействии внешних факторов: ударов, вибраций, резонансов и т.п. У серво двигателей присутствует обратная связь, что полностью исключает потерю шагов.
Принудительная остановка (столкновение с препятствием) Принудительная остановка шагового двигателя не вызывает у него никаких повреждений В случае принудительной остановки серводвигателя, драйвер мотора должен правильно среагировать на данную остановку. В противном случае по обратной связи подается сигнал на доработку не пройденного расстояния, повышается ток на обмотках, двигатель может перегреться и сгореть!
Разница в цене По цене шаговый двигатель намного дешевле своего товарища серво двигателя. Минимум в 1,5 раз дороже шагового двигателя.

Каждый тип двигателя предназначен для своей задачи. В некоторых случаях нужно использовать шаговых двигатель, а для некоторых задач необходимо использовать только серво двигатель. В фрезерных станках ЧПУ широко используются оба типа двигателей, просто у каждого из них есть свои задачи, и иногда не целесообразно переплачивать за серво, при небольших объемах производства.

Подведем черту сравнения серводвигателей и шаговых двигателей:

Как и было сказано раньше, шаговый двигатель не может вам дать высокую скорость и мощность и поэтому одно из его применений — в станках ЧПУ недорого сегмента, например фрезерных деревообрабатывающих станках с ЧПУ «АртМастер» 2112, 2515, 3015базовой комплектации.

Данный вид станков на средней скорости покроет большой ассортимент работ: обработки дерева, пластика, ДСП, МДФ, легких металлов и других материалов.

Если же вас не устраивают скоростные характеристики, Вам необходимо рассмотреть фрезерные деревообрабатывающие станки с ЧПУ «АртМастер» 2112, 2515, 3015(авт.

) и высокоскоростной фрезерный деревообрабатывающий станок «АртМастер 3015 Racer».

Вы всегда должны для себя понимать, что сервомоторы позволяют вам с экономить время на холостых переходах, при этом вы не должны забывать правильно оптимизировать количество проходов. Скорость фрезеровки всегда зависит от мощности режущего инструмента (электрошпинделя) и типа фрезы. Мы не сможете получить хорошую скорость фрезеровки при низком качестве инструмента. Вы получите либо брак в изделии, либо Вам потребуется постоянная замена режущего инструмента. То есть при использовании высоких скоростей, при обработке материала вы не должны забывать о качестве и типе инструмента для фрезеровки. Дорогой инструмент не только быстрее режет, но и служит дольше. И прошу не забывать другое преимущество серво: высокая скорость и производительность в разы выше, чем у шагового при фрезеровке объёмных изображений (фото), резьбы (фото). При наличии смены инструмента, вакуумного стола вы можете оптимизировать ваше производство и минимизировать отходы.

Если вы хотите добиться увеличения объёмов выполненной работы на вашем производстве, решение только одно — сервомоторы, а для старта или изготовления фасадов, дверей, столешниц, и прямолинейного, криволинейного раскроя при объёмах производства от 500-1000 кв.м, вы можете остановить свой выбор на станках с шаговыми двигателями.

Материал подготовил: Пономарев Геннадий

  • Серводвигатель - характеристики, конструкция
  • Серводвигатель - характеристики, конструкция
  • Серводвигатель - характеристики, конструкция

Источник: https://artelua.com/servodvigatel-vs-steppingmotors.html

Серводвигатель

Современное высокотехнологичное оборудование предполагает использование  элементов конструкции, позволяющих  совершать постоянные динамические движения с постоянным контролем угла поворота вала, а также предоставлять возможность управления скоростями в электромеханических приборах.

Решить весь комплекс подобного рода задач можно с помощью  серводвигателей. Они представляют собой электротехническую систему привода, позволяющую эффективно осуществлять управление  скоростями в требуемом диапазоне.

Применение такого рода устройств дает возможность реализовать периодическую повторяемость процессов с высокой частотой. Серводвигатели являются  инновационным вариантом электропривода, поэтому  они получили широкое распространение в машиностроении и других отраслях промышленности.

Подобные устройства сочетают в себе высокую  эффективность в работе и низкий уровень шума.

Устройство серводвигателей

Конструкция серводвигателя предполагает наличие  следующих элементов:

  1. Ротора;
  2. Статора;
  3. Комплектующих, предназначенных для коммутации (штекера или клеммные коробки);
  4. Датчика обратных связей (энкодера);
  5. Узла управления, контроля и коррекции;
  6. Система включения и выключения;
  7. Корпуса (в двигателях корпусного типа)

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Главное конструктивное различие рассматриваемых  устройств от обычных двигателей постоянного и переменного тока, комплектующихся щетками или без таковых, является возможность   управления им путем изменения скорости вращения ротора, момента и положения.

Основным  отличиемдвигателей «серво»  от изделий шагового типа является наличие обратной связи.
Включаться и выключаться двигатель может с помощью системы механического (резисторы, потенциометры и т.д.

)  или электронного (микропроцессор) типа. В ее основе лежит принцип сравнения данных датчика обратной связи и  заданного значения с подаваемым через реле на устройство напряжением.

В более высокотехнологичных схемах также учитывается инерция ротора, вследствие чего обеспечивается его плавность разгона и торможения.

Концептуально все серводвигатели можно отнести к исполнительным системам высокой мощности для систем, станков и устройств точного позиционирования. Основной задачей серводвигателя является выставления исполнительного механизма точно в нужную точку пространства.

Принцип работы

Серводвигатель - характеристики, конструкция

программа управления серводвигателями Mach3

Основным аспектом функционирования серводвигателей является  условия его работы в рамках системы G-кодов,  то есть команд управления, содержащихся в специальной программе.

Если рассматривать данный вопрос на примере ЧПУ, то сервомоторы функционируют во взаимодействии с преобразователями, которые изменяют величину  напряжения на  якоре или на возбуждающей обмотке двигателя, исходя из уровня входного напряжения. Обычно управление всей системой производится с помощью стойки ЧПУ.

При получении команды из стойки пройти определенное расстояние  вдоль координатной оси Х, в субблоке цифрового аналогового преобразователя стойки создается напряжение некоторой величины, которое передается для питания привода указанной координаты. В сервомоторе начинается вращение ходового винта, с которым связан энкодер и исполнительный орган станка.

В первом происходит выработка импульсов, подсчитываемых стойкой. Программа предусматривает, что некоторое количество сигналов с энкодера соответствует определенному расстоянию прохождения исполняющего механизма. При получении нужного количества импульсов аналоговый преобразователь выдает нулевое значение выходного напряжения, и сервомотор останавливается.

В случае смещения  под внешним воздействием рабочих элементов станка на энкодере формируется импульс, обсчитываемый стойкой, на привод подается напряжение рассогласования, и якорь двигателя поворачивается до получения  нулевого значения рассогласования. В результате  обеспечивается точное удержание рабочего элемента станка в заданном положении.

Разновидности серводвигателей

Как и другие устройства, серводвигатели представлены  в нескольких исполнениях. Такого рода изделия бывают:

  1. Коллекторными;
  2. Безколлекторными.

Устройства могут запитываться и постоянным, и переменным током. Сервомоторы переменного напряжения являются сравнительно  дешевыми. Изделия также представлены на рынке в асинхронном и  синхронном исполнении.

В синхронном варианте  в процессе работы изделия перемещение  магнитного  поля совпадает  с вращением ротора, поэтому  их направление относительно  статора совпадает.

Управление асинхронными устройствами  производится за счет  перемены параметров питающего тока (изменение  его  частоты с помощью инвертора). Для серводвигателей, которые  имеют привод с помощью  постоянного тока, предусмотрена  маркировка аббревиатурой DC.

Такого типа изделия  в большинстве случаев применяются в оборудовании, предназначенном для беспрерывной работы, поскольку их отличает большая стабильность при эксплуатации.

Технические характеристики серводвигателей

Эксплуатационные характеристики синхронных и асинхронных двигателей несколько отличаются.

Синхронные сервомоторы Асинхронные сервомоторы
 Обладают высокой рабочей динамикой (скорость перехода из статического в динамическое состояние). Имеют среднюю и высокую динамику в работе.
В период больших моментов инерционных нагрузок умеренно хорошо регулируются. При пиковых  моментах  нагрузок инерционного типа   хорошо настраиваются.
Способны  выдерживать  высокие перегрузки (до 6 Мн в зависимости от  типа агрегата). Способность к перегрузкам   приближается к трехкратной величине.
Имеют  высокую границу допустимых тепловых нагрузок при работе на протяжении длительного времени во всем диапазоне частоты вращения вала. Двигатели способны выдерживать  высокие тепловые нагрузки, уровень которых зависит от скорости вращения вала.
Охлаждение  изделия происходит по конвекционной технологии, а также с использованием специально предусмотренных теплоотводов или же путем теплового излучения. Охлаждение частей механизма осуществляется с помощью крыльчатки, размещенной на валу, или принудительным способом.
Высококачественное регулирование частоты вращения вала. Частота вращения вала  регулируется с высоким уровнем  качества.
Возможна длительная эксплуатация  с  пусковым моментом на невысоких оборотах. Высокие тепловые нагрузки  делают невозможной  длительную эксплуатацию на низких оборотах без обеспечения принудительного охлаждения.
Преобразователь (в зависимости от характеристик) позволяет осуществлять регулирование частоты вращения в диапазоне о 1 до 5000 и даже более. Частота вращения регулируется  преобразователем с большой эффективностью в диапазоне от 1 до 5000 и больше.
На низких частотах вращения наблюдаются пульсации вращающего момента. В процессе работы пульсации вращающего момента практически отсутствуют.
Читайте также:  Почему не светят светодиодные лампочки в вытяжке?

Сферы использования серводвигателей

Благодаря высокой динамике, отличной точности позиционирования и устойчивости к перегрузкам серводвигателей  их используют  в различных сферах деятельности.

В своем большинстве  такого рода изделия применяются в металлургической промышленности, при изготовлении намоточных устройств, экструдеров, механизмов, предназначенных для  литья под давлением  изделий из пластических масс, оборудования для печати и упаковки, в пищевой промышленности и в процессе производства напитков. Также устройства являются неотъемлемой частью станков с ЧПУ,  прессовального и штамповочного оборудования, линий по производству автомобилей и т.д. Основным направлением применения серводвигателей являются приводы подачи и позиционные станочные  системы с цифровым программным управлением.

Подключение сервоприводов

Серводвигатель - характеристики, конструкция

При подключении сервомотора в первую очередь следует убедиться  в правильности коммутации питающих кабелей. Сервомоторы имеют две группы проводов. Силовые (питающие) и провода от энкодера. Питающих провода в пучке 3 штуки, они подключаются к драйверу. Провода от энкодера подключаются к COM — порту драйвера. Тип питания и его величина зависит от разновидности изделия.

Маленькие сервомашинки имеют в большинстве 3 провода. 1 провод общий, 1 провод плюсовой и 3 провод сигнальный, от датчика оборотов. Такая питающая схема распространенна для низкооборотистых маломощных сервомашинок, в конструкции которых есть редуктор.

Рекомендуется применять  экранированные витые проводники для передачи управляющих сигналов. Для исключения возможности возникновения наводок электромагнитных полей  не нужно размещать рядом кабеля питания и провода управления. Они должны располагаться на расстоянии не менее тридцати сантиметров.

Преимущества и недостатки серводвигателей

Серводвигатели обладают бесшумностью и плавностью работы. Это надежные и безотказные  изделия, благодаря чему их широко используют при создании  ответственных исполнительных устройств.

Высокая скорость и точность перемещения  могут обеспечиваются также и на невысоких скоростях. Такой двигатель может быть подобран пользователем в зависимости от предстоящих разрешаемых задач. К недостаткам следует отнести высокую стоимость модуля, а также сложность его настройки.

Производство серводвигателей требует наличия высокотехнологичного промышленного оборудования.

Таким образом, потребители могут приобрести  серводвигатели, которые наиболее всего соответствуют условиям предстоящей эксплуатации, создав  исполнительное устройство, отличающееся высокой надежностью и функциональностью.

Источник: http://zewerok.ru/servodvigatel/

Серводвигатели – что это такое и какие есть виды?

Практически во всех современных станках ЧПУ используются серводвигатели. Именно они обеспечивают перемещение деталей и элементов в разных плоскостях с высокой точностью и динамикой управления.

Серводвигатель работает в большом диапазоне скоростей, при этом практически не имея акустического шума, биения и вибрации.

Часто в состав двигателя входят датчики скорости и позиционирования, а управляются они инвертором (преобразователем частоты).

Серводвигатель - характеристики, конструкция

  • Серводвигатель отличается от обычного электродвигателя тем, что управляется линейно, а, значит, очень точно.
  • Управление может осуществляться по положению, моменту и скорости, поэтому такие типы двигателей используются для слежения, позиционирования и контурной обработки деталей.
  • Наиболее распространенными считаются четыре вида серводвигателей:
  • • Синхронный;
  • • Асинхронный;
  • • Синхронный реактивный;
  • • Серводвигатель постоянного тока.

В промышленности широко используются два первых вида двигателей – остальные применяются для решения специфических и сложных задач.

Синхронные серводвигатели

Эти классические трехфазные синхронные двигатели, получающие возбуждение от нескольких постоянных магнитов. Дополнительно в них встроен датчик положения ротора.

Как видим, вся конструкция очень компактна и надежна. Основное достоинство таких двигателей – отсутствие инерции. Они разгоняются и останавливаются за тысячные доли секунды, отлично совмещаются с различными импульсными станками и системами, а также за счет своей линейности прекрасно управляются при помощи компьютерных программ.

Серводвигатель - характеристики, конструкция

Синхронные серводвигатели применяют там, где необходимо с высокой точностью поддерживать крутящий момент и позиционировать различные плоскости с максимальной точностью.

Асинхронные серводвигатели

Отличный вариант для сверхдинамичных систем. Достоинства таких типов двигателя в:

  • • высокой скорости вращения;
  • • практически нулевом моменте инерции;
  • • малом весе и компактности;
  • • принудительной вентиляции.

Вентиляция продлевает срок службы двигателя на 30-40 процентов и позволяет использовать его практически в любых замкнутых пространствах. Также стоит отметить, что для крепления датчика обратной связи нет необходимости использовать отдельные узлы.

  1. Благодаря таким свойствам асинхронный двигатель часто применяют в станках с ЧПУ – он позволяет добиться минимизации динамического и статистического рассогласования во время работы.
  2. Также смотрите на видео, как сделать позиционирование серводвигателя от энкодера.

Источник: http://euroelectrica.ru/servodvigateli-ndash-chto-eto-takoe-i-kakie-est-vidyi/

Принципы работы и виды сервоприводов

Отличительной особенностью сервопривода является возможность управления через отрицательную обратную связь с использованием заданных параметров. Все оборудование данного типа можно разделить на две группы – сервоприводы постоянного тока и трехфазные сервоприводы переменного тока.

Устройство сервоприводов постоянного тока

Как правило, сервоприводы постоянного тока используются в маломощных устройствах позиционирования. Классическая область их применения – робототехника.

Конструкция современных сервоприводов довольно проста, но при этом весьма эффективна, так как позволяет обеспечить максимально точное управление движением. Сервопривод состоит из:

  • двигателя постоянного тока
  • шестерни редуктора
  • выходного вала
  • потенциометра
  • платы управления, на которую подается управляющий сигнал

Двигатель и редуктор образуют привод. Редуктор используется для снижения скорости вращения двигателя, которую необходимо адаптировать для практического применения. К выходному валу редуктора крепится необходимая нагрузка. Это может быть качалка, вращающийся вал, тянущие или толкающие механизмы.

Для того, чтобы угол поворота превратить в электрический сигнал, необходим датчик. Его функции в сервоприводе постоянного тока с успехом выполняет потенциометр. Он выдает аналоговый сигнал (как правило, от 0 до 10 В) с дискретностью, ограниченной АЦП (аналогово-цифровым преобразователем), на который поступает этот сигнал.

Самой важной деталью сервопривода, пожалуй, является электронная плата сервоусилителя, которая принимает и анализирует управляющие импульсы, соотносит их с данными потенциометра, отвечает за запуск и выключение двигателя.

Принцип работы

Принцип действия устройств основан на использовании импульсного сигнала, который имеет три важные характеристики – частоту повторения, минимальную и максимальную продолжительность. Именно продолжительность импульса определяет угол поворота двигателя.

Импульсные сигналы, получаемые сервоприводом, имеют стандартную частоту, а вот их продолжительность в зависимости от модели может составлять от 0,8 до 2,2 мс.

Параллельно с поступлением управляющего импульса активируется работа генератора опорного импульса, который связан с потенциометром.

Тот, в свою очередь, механически сопряжен с выходным валом и отвечает за корректирование его положения.

Электронная схема анализирует импульсы с учетом длительности и на основе разностной величины определяет разницу между ожидаемым (заданным) положением вала и реальным (измеренным при помощи потенциометра). Затем производится корректировка путем подачи напряжения на питание двигателя.

Основные положения устройства

Если продолжительность опорного и управляющего импульсов совпадает, наступает так называемый нулевой момент. В это время двигатель сервопривода не работает, вал привода находится в исходном (неподвижном) положении.

При увеличении длительности управляющего импульса плата фиксирует разбежку показателей, двигатель получает напряжение и приходит в движение. В свою очередь, редуктор начинает воздействовать на выходной вал, который поворачивается таким образом, чтобы достигнуть увеличения продолжительности опорного импульса. Как только он сравняется с управляющим импульсом, двигатель прекратит свою работу.

При уменьшении длительности управляющего импульса происходит все то же самое, только с точностью до наоборот, так как двигатель начинает вращаться в обратную сторону. Как только импульсы сравнялись, двигатель останавливается.

Сервопривод переменного тока

В сервоприводах переменного тока используется синхронный двигатель с мощными постоянными магнитами. В таких двигателях частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля, наводимого в обмотке статора.

Принцип работы сервопривода на основе трехфазного синхронного электродвигателя состоит в следующем. На обмотки статора поступает трехфазное напряжение, которое создает внутри него вращающееся магнитное поле. Это поле взаимодействует с постоянными магнитами, расположенными в роторе. В результате ротор вращается с частотой магнитного поля.

На валу ротора закреплен энкодер с высокой разрешающей способностью. Сигнал от него поступает по отдельному кабелю на специальный вход сервоусилителя. В то же время на управляющий вход сервоусилителя подается сигнал управления.

В результате сравнения этих двух сигналов выделяется сигнал рассогласования, величина которого прямо пропорциональна разнице между целевыми и актуальными показателями вращения двигателя.

На основании данного сигнала формируется трехфазное напряжение с такими параметрами, которые обеспечивают максимально быстрое уменьшение рассогласования до нуля.

Режимы управления

Существуют три основных режима работы сервопривода переменного тока.

Режим управления положением. Главное в этом режиме – контроль за углом поворота вала ротора. Управление производится последовательностью импульсов, которые могут приходить, например, с контроллера. Этот режим используется для точного позиционирования различных узлов технологического оборудования.

Комбинация импульсов для управления положением может передавать информацию не только по положению, но также по скорости и направлению вращения двигателя.

Для этого могут использоваться три типа сигналов: 1) квадратурные импульсы (со сдвигом фаз на 90 градусов), 2) импульсы вращения по или против часовой стрелки, действующие поочередно и 3) импульсы скорости и потенциал направления, подающиеся на два входа.

Как правило, во всех сервоусилителях входы управления именуются как PULSE, SIGN.

Режим управления скоростью. В данном случае управление производится аналоговым сигналом. Значения скорости также могут переключаться на фиксированные величины подачей сигналов на соответствующие дискретные входы. В случае использования разнополярного аналогового управляющего сигнала возможна смена направления вращения серводвигателя.

Режим управления скоростью схож с работой асинхронного двигателя, управляемого преобразователем частоты. Задаются такие параметры, как время разгона и замедления, максимальная и минимальная скорости и другие.

Режим управления моментом.

В этом режиме двигатель может вращаться либо стоять на месте, но при этом момент на валу будет заданным. Управление может производиться дискретным либо аналоговым двухполярным сигналом. Этот режим может использоваться для машин, где необходимо менять усилие прижима, давление и т. п.

Оценка текущего момента двигателя, необходимого для управления, производится за счет встроенного датчика тока.

Процесс рекуперации

Рекуперация происходит при изменении направления (знака) момента нагрузки по отношению к вращающему моменту серводвигателя. Если энергия рекуперации невелика, она накапливается на конденсаторах звена постоянного тока, повышая напряжение на них.

Если разница абсолютных значений моментов нагрузки и серводвигателя составляет значительную величину, напряжение на конденсаторах шины постоянного тока может превысить пороговый уровень. В этом случае энергия рекуперации сбрасывается в тормозной резистор.

Другие полезные материалы: Выбор оптимального типоразмера электродвигателя Сервопривод или шаговый двигатель? Принципы программирования ПЛК

Источник: https://tehprivod.su/poleznaya-informatsiya/printsipy-raboty-i-vidy-servoprivodov.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector