Роль серводвигателя заключается в преобразовании входного сигнала напряжения (т. Е. Управляющего напряжения) в выходное угловое смещение или угловую скорость на валу. Часто используется в качестве исполнительного механизма в системе автоматического управления. Поэтому серводвигатель также называют приводным двигателем. Его основная особенность: ротор немедленно вращается, когда регулируется напряжение, и ротор немедленно останавливается, когда нет управляющего напряжения. Поворот и скорость вала определяются направлением и величиной управляющего напряжения. Серводвигатели делятся на две основные категории: переменного и постоянного тока.
Во-первых,серводвигатель переменного тока
1. Базовая структура
Серводвигатель переменного тока в основном состоит из статора и ротора.
Сердечник статора обычно покрывается листом кремнистой стали. Двухфазные обмотки заделаны в пазы на поверхности сердечника статора. Одна фазная обмотка является обмоткой возбуждения, а другая фазная обмотка - обмоткой управления. Двухфазные обмотки расположены на расстоянии 90 градусов друг от друга в пространственном положении. Во время работы обмотка возбуждения f подключается к источнику питания переменного тока, а к обмотке управления k добавляется напряжение Uk управляющего сигнала.
В основном состоит из: статора 1, ротора 5 и элемента обнаружения 8 и других частей.
2. Принцип работы
Когда в серводвигателе переменного тока нет управляющего напряжения, в воздушном зазоре присутствует только пульсирующее магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, и на роторе нет пускового момента, и он неподвижен. Когда есть управляющее напряжение и ток в управляющей обмотке и ток в обмотке возбуждения не совпадают по фазе, в воздушном зазоре создается вращающееся магнитное поле, и создается электромагнитный момент для вращения ротора в направлении вращающегося магнитного поля. Тем не менее, серводвигатель может запускаться не только под управляющим напряжением, но и после исчезновения напряжения двигатель должен немедленно остановиться. Если управляющее напряжение серводвигателя пропадает и продолжает вращаться как обычный однофазный асинхронный двигатель, возникает явление разгона. Мы называем это явление самовращением из-за потери контроля.
3. Метод контроля
Метафизика может использовать следующие три метода для управления скоростью и направлением вращения серводвигателя.
(1) Регулировка амплитуды Поддерживайте разность фаз между управляющим напряжением и напряжением возбуждения постоянной и изменяйте только амплитуду управляющего напряжения.
(2) Фазовое управление. Сохраняйте постоянную амплитуду управляющего напряжения и изменяйте только разность фаз между управляющим напряжением и напряжением возбуждения.
(3) Амплитудно-фазовое регулирование Одновременно изменяйте амплитуду и фазу управляющего напряжения.
Во-вторых, серводвигатель постоянного тока
1. Базовая структура
Традиционный серводвигатель постоянного тока - это, по сути, обычный двигатель постоянного тока небольшой мощности. Он имеет два типа возбуждения и постоянный магнит, и его структура в основном такая же, как у обычного двигателя постоянного тока.
Ротор серводвигателя постоянного тока с чашеобразным якорем изготовлен из полого чашеобразного цилиндра из немагнитного материала, а ротор легкий, так что момент инерции мал, а реакция - быстрая. Ротор вращается между внутренним и внешним статорами из магнитомягкого материала с большим воздушным зазором.
Бесщеточный серводвигатель постоянного тока заменяет обычную щетку и коммутатор электронным реверсивным устройством, что делает его более надежным. Его структура сердечника статора в основном такая же, как и у обычного двигателя постоянного тока, в который встроена многофазная обмотка, а ротор изготовлен из материала постоянного магнита.
2. Основной принцип работы
Основной принцип работы традиционного серводвигателя постоянного тока точно такой же, как и у обычного двигателя постоянного тока. Электромагнитный момент создается под действием тока якоря и магнитного потока в воздушном зазоре, заставляя серводвигатель вращаться. Обычно используется режим управления якорем, то есть скорость вращения регулируется путем изменения напряжения якоря при сохранении постоянного напряжения возбуждения. Чем меньше напряжение якоря, тем меньше частота вращения; когда напряжение якоря равно нулю, двигатель останавливается. Поскольку ток якоря равен нулю, когда напряжение якоря равно нулю, двигатель не генерирует электромагнитный момент, и нет «вращения».
В-третьих, разница между серводвигателем переменного и постоянного тока
Недостатки серводвигателя постоянного тока:
а. Щетки и коммутаторы подвержены износу, искрению при коммутации, ограничению скорости
б. Сложная конструкция, сложность в изготовлении, высокая стоимость
Преимущества серводвигателя переменного тока:
с. Простая конструкция, низкая стоимость и малая инерция ротора по сравнению с двигателями постоянного тока
д. Мощность двигателя переменного тока больше, чем у двигателя постоянного тока.
Требования к производительности сервосистемы
Во-первых, основные требования
1, высокая точность перемещения
Точность смещения: относится к степени соответствия между командным импульсом и смещением стола станка и фактическим смещением командного импульса, преобразованного в таблицу сервосистемой.
2, хорошая стабильность
Стабильность: сервосистема может достичь нового или вернуться в исходное состояние равновесия после короткого процесса настройки при заданном входе или внешнем возмущении.
3, высокая точность позиционирования
Точность позиционирования: относится к точности вывода, может воспроизводить ввод
4, быстрый отклик хороший
5, широкий диапазон скоростей
Диапазон регулирования скорости: относится к соотношению максимальной скорости и минимальной скорости, которую механическое устройство требует от двигателя.
6, надежность системы хорошая
7, низкая скорость и большой крутящий момент
Во-вторых, классификация сервосистемы
Согласно классификации теории регулировки сервосистемы
a, сервосистема с открытым контуром
c, сервосистема с полузамкнутым контуром