Kintamosios srovės servo variklis: statyba, darbas, perdavimo funkcija ir jos pritaikymas

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





A servo variklis veikia kaip sukamoji pavara, kuri daugiausia naudojama elektros įvestį pakeisti į mechaninį pagreitį. Šis variklis veikia remdamasis servomechanizmu visur, kur padėties grįžtamasis ryšys naudojamas norint valdyti greitį ir galutinę variklio vietą. Servo varikliai sukasi ir įgauna tam tikrą kampą pagal taikomą įvestį. Servo varikliai yra mažo dydžio, tačiau jie labai taupo energiją. Šie varikliai skirstomi į du tipus, tokius kaip kintamosios srovės servovariklis ir nuolatinės srovės servovariklis, tačiau pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų variklių yra naudojamas energijos šaltinis. Spektaklis a DC servo variklis daugiausia priklauso tik nuo įtampos, o kintamosios srovės servo variklis priklauso ir nuo įtampos, ir nuo dažnio. Šiame straipsnyje aptariamas vienas iš servo variklių tipų – an AC servo variklis – darbas su programomis.


Kas yra AC servo variklis?

Servovariklio tipas, generuojantis mechaninę išvestį naudodamas kintamosios srovės elektros įvestį tikslaus kampinio greičio forma, vadinamas kintamosios srovės servovarikliu. Šio servovariklio išėjimo galia daugiausia svyruoja nuo vatų iki kelių 100 vatų. Kintamosios srovės servovariklio veikimo dažnis svyruoja nuo 50 iki 400 Hz. Kintamosios srovės servo variklio schema parodyta žemiau.



  AC servo variklis
AC servo variklis

Pagrindinės kintamosios srovės servo variklių savybės daugiausia apima: Tai mažesnio svorio įtaisai, užtikrinantys stabilumą ir patikimumą veikimo metu, veikiant nesikuria triukšmas, užtikrina linijines sukimo momento ir greičio charakteristikas bei sumažina priežiūros išlaidas, kai nėra slydimo žiedų ir šepečių.

Norėdami sužinoti daugiau apie tai, žr. šią nuorodą AC servo variklių tipai



AC servo variklio konstrukcija

Paprastai kintamosios srovės servovariklis yra dviejų fazių indukcinis variklis. Šis variklis pagamintas naudojant statorių ir a rotorius kaip įprastas indukcinis variklis. Paprastai šio servo variklio statorius turi laminuotą struktūrą. Šis statorius turi dvi apvijas, kurios yra išdėstytos 90 laipsnių atstumu viena nuo kitos. Dėl šios fazės kitimo susidaro sukamasis magnetinis laukas.

  AC servo variklio konstrukcija
AC servo variklio konstrukcija

Pirmoji apvija yra žinoma kaip pagrindinė apvija arba taip pat žinoma kaip fiksuota fazė arba atskaitos apvija. Čia pagrindinė apvija įjungiama iš nuolatinės įtampos tiekimo šaltinio, o kita apvija, pavyzdžiui, valdymo apvija arba valdymo fazė, įjungiama kintama valdymo įtampa. Ši valdymo įtampa tiesiog tiekiama iš servo stiprintuvo.

  PCBWay

Paprastai rotorius yra dviejų tipų voverės narvelio ir vilkimo puodelio tipo. Šiame variklyje naudojamas įprastas narvelio tipo rotorius su aliuminio strypais, pritvirtintais į angas ir trumpuoju jungimu per galinius žiedus. Oro tarpas yra minimalus, kad būtų užtikrintas maksimalus srautas. Kito tipo rotorius, pvz., vilkimo taurė, dažniausiai naudojamas ten, kur besisukančios sistemos inercija yra maža. Taigi tai padeda sumažinti energijos suvartojimą.

Kintamosios srovės servomotoro veikimo principas

Kintamosios srovės servo variklio veikimo principas yra toks; pirma, pastovi kintamoji įtampa suteikiama pagrindinėje servovariklio starterio apvijoje, o kitas statoriaus gnybtas tiesiog prijungiamas prie valdymo transformatoriaus visoje valdymo apvijoje. Dėl taikomos atskaitos įtampos sinchroninio generatoriaus velenas suksis tam tikru greičiu ir įgaus tam tikrą kampinę padėtį.

  AC servo variklio grandinė
AC servo variklio grandinė

Be to, valdymo transformatoriaus velenas turi tam tikrą kampinę padėtį, kuri lyginama su sinchroninio generatoriaus veleno kampiniu tašku. Taigi dviejų kampinių padėčių palyginimas suteiks klaidos signalą. Tiksliau, yra įvertinami lygiaverčių veleno padėčių įtampos lygiai, kurie sukuria klaidos signalą. Taigi šis klaidos signalas susisiekia su esamu įtampos lygiu valdymo transformatoriuje. Po to šis signalas perduodamas servo stiprintuvui, kad jis generuotų netolygią valdymo įtampą.

Esant šiai įtampai, rotorius vėl pasiekia tam tikrą greitį, pradeda suktis ir veikia tol, kol klaidos signalo reikšmė pasiekia nulį, taip pasiekiant pageidaujamą variklio padėtį kintamosios srovės servovarikliuose.

Kintamosios srovės servo variklio perdavimo funkcija

Kintamosios srovės servovariklio perdavimo funkcija gali būti apibrėžta kaip išėjimo kintamojo L.T (Laplace Transform) ir įvesties kintamojo L.T (Laplace Transform) santykis. Taigi matematinis modelis išreiškia diferencialinę lygtį, kuri nurodo sistemos o/p į i/p.

Jei T.F. (perdavimo funkcija) yra žinoma bet kuriai sistemai, tada galima apskaičiuoti išvesties atsaką įvairiems įėjimų tipams, kad būtų galima atpažinti sistemos prigimtį. Panašiai, jei perdavimo funkcija (T.F) nežinoma, ją galima eksperimentiškai rasti tiesiog pritaikius žinomus įėjimus įrenginiui ir tiriant sistemos išvestį.

Kintamosios srovės servo variklis yra dviejų fazių asinchroninis variklis, tai reiškia, kad jis turi dvi apvijas, tokias kaip valdymo apvija (pagrindinė lauko apvija) ir atskaitos apvija (džiuginanti apvija).

  Kintamosios srovės servo variklis, skirtas perdavimo funkcijai
AC servo variklis, skirtas perdavimo funkcijai

Taigi turime išsiaiškinti kintamosios srovės servo variklio perdavimo funkciją, ty θ (s) / ec (s). Čia „θ(s)/“ yra sistemos išvestis, o ex (-iai) yra sistemos įvestis.

Norint išsiaiškinti variklio perdavimo funkciją, reikia išsiaiškinti, koks yra variklio sukuriamas sukimo momentas „Tm“ ir apkrovos „Tl“ sukuriamas sukimo momentas. Jei pusiausvyros sąlygą prilyginsime kaip

Tm = Tl, tada galime gauti perdavimo funkciją.

Tegul Tm = variklio sukurtas sukimo momentas.
Tl = apkrovos sukurtas sukimo momentas arba apkrovos sukimo momentas.
„θ“ = kampinis poslinkis.
'ω' = d θ/dt = kampinis greitis.
„J“ = apkrovos inercijos momentas.
„B“ yra krovinio taškas.

Dvi konstantos, į kurias reikia atsižvelgti, yra K1 ir K2.

„K1“ yra valdymo fazės įtampos ir sukimo momento charakteristikų nuolydis.
„K2“ yra greičio sukimo momento charakteristikų nuolydis.

Čia variklio sukurtas sukimo momentas tiesiog žymimas

Tm = K1ec-K2 dθ/dt ––(1)

Apkrovos momentą (TL) galima modeliuoti atsižvelgiant į sukimo momento balanso lygtį.

Taikomas sukimo momentas = priešingas sukimo momentas dėl J,B

Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B ––(2)

Žinome, kad pusiausvyros sąlyga Tm = Tl.

K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B

Taikykite Laplaso transformacijos lygtį aukščiau pateiktai lygčiai

K1Ec(s) – K2S 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)

Kur Km = K1/ B + K2 = variklio stiprinimo konstanta.

Tm = J/ B + K2 = variklio laiko konstanta.

Kintamosios srovės servo variklio greičio reguliavimo metodai

Paprastai servo variklius turi tris valdymo būdus, tokius kaip padėties valdymas, sukimo momento valdymas ir greičio valdymas.

Padėties valdymo metodas naudojamas išorinio įvesties dažnio signalų sukimosi greičio dydžiui nustatyti. Apsisukimo kampas nustatomas pagal Nr. impulsų. Servo variklio padėtis ir greitis gali būti tiesiogiai priskirti per ryšį. Kadangi metodo padėtis gali labai griežtai kontroliuoti padėtį ir greitį, jis paprastai naudojamas padėties nustatymo programoje.

Sukimo momento valdymo metodu servo variklio išėjimo sukimo momentas nustatomas analoginiu įėjimu adresu. Jis gali pakeisti sukimo momentą tiesiog pakeisdamas analogą realiu laiku. Be to, per ryšį jis taip pat gali pakeisti reikšmę santykiniame adresu.

Greičio valdymo režimu variklio greitis gali būti valdomas analoginiu įėjimu ir impulsu. Jei keliami tikslumo reikalavimai ir nesijaudinkite dėl tokio didelio sukimo momento, greičio režimas yra geresnis.

Kintamosios srovės servo variklio charakteristikos

Toliau pateiktos kintamosios srovės servo variklio sukimo momento greičio charakteristikos. Toliau pateiktose charakteristikose sukimo momentas keičiasi su greičiu, bet ne tiesiškai, nes jis daugiausia priklauso nuo reaktyvumo (X) santykio su pasipriešinimas (R). Maža šio santykio vertė reiškia, kad variklis turi didelę varžą ir mažą reaktyvumą, tokiais atvejais variklio charakteristikos yra tiesesnės nei didelė reaktyvumo (X) ir varžos (R) santykio vertė.

  Sukimo momento greičio charakteristikos
Sukimo momento greičio charakteristikos

Privalumai

Kintamosios srovės servo variklių pranašumai yra šie.

  • Šio variklio greičio reguliavimo charakteristikos yra geros.
  • Jie gamina mažiau šilumos.
  • Jie pasižymi dideliu efektyvumu, didesniu sukimo momentu pagal svorį, patikimumu ir sumažintu radijo dažnių triukšmu.
  • Jiems reikia mažiau priežiūros.
  • Jų gyvenimo trukmė ilgesnė, kai nėra komutatoriaus.
  • Šie varikliai gali atlaikyti didesnius srovės viršįtampius pramoninėse mašinose.
  • Esant dideliam greičiui, jie siūlo pastovesnį sukimo momentą.
  • Šie yra labai patikimi.
  • Jie užtikrina didelio greičio našumą.
  • Tai puikiai tinka nestabiliai apkrovai.

Kintamosios srovės servo variklių trūkumai yra šie.

  • Kintamosios srovės servo variklio valdymas yra sunkesnis.
  • Šie varikliai gali sugesti dėl nuolatinės perkrovos.
  • Pavarų dėžės dažnai reikalingos norint perduoti galią dideliu greičiu.

Programos

Kintamosios srovės servovarikliai taikomi taip.

  • Kintamosios srovės servovarikliai yra naudojami ten, kur padėties reguliavimas yra reikšmingas ir paprastai randamas puslaidininkiniuose įrenginiuose, robotuose, orlaiviuose ir staklėse.
  • Šie varikliai naudojami prietaisuose, kurie veikia servomechanizmu, pavyzdžiui, kompiuteriuose ir padėties valdymo įrenginiuose.
  • Kintamosios srovės servo variklis naudojamas staklėse, robotikos mašinose ir sekimo sistemose.
  • Dėl savo efektyvumo ir universalumo šie servo varikliai naudojami įvairiose pramonės šakose.
  • Kintamosios srovės servo variklis naudojamas daugelyje įprastų mašinų ir prietaisų, tokių kaip vandens šildytuvai, orkaitės, siurbliai, visureigiai, sodų įranga ir kt.
  • Daugelis kasdien namuose naudojamų prietaisų ir įrankių yra varomi kintamosios srovės servovarikliais.

Taigi, tai yra ac apžvalga servo varikliai - veikiantys su programomis. Šie varikliai naudojami daugelyje programų, pavyzdžiui, instrumentuose, kurie veikia servomechanizmu, taip pat staklėse, sekimo sistemose ir robotikoje. Štai jums klausimas, kas yra indukcinis variklis?