Авторизованный агент программного обеспечения Siemens

Подробное описание

Редактирование принципа работы механического компонента - сигнального напряжения и крутящего момента электродвигателя с регулируемым напряжением и крутящим моментом

Автоматическая система управления, в которой выходные контролируемые величины, такие как состояние, могут следовать за любыми изменениями входной цели (или заданного значения). Сервопривод основан на позиционировании с помощью импульсов. В основном это можно понять так: когда серводвигатель получает один импульс, он вращается на угол, соответствующий одному импульсу, тем самым достигая перемещения. Поскольку сам серводвигатель имеет функцию излучения импульсов, каждый раз, когда он вращается на определенный угол, он излучает соответствующее количество импульсов. Таким образом, образуется обратная связь с импульсами, полученными серводвигателем. Или это можно назвать замкнутой петлей. Таким образом, система знает, сколько импульсов было отправлено на серводвигатель и сколько импульсов было получено обратно. Таким образом, вращение двигателя можно хорошо контролировать, и позиционирование может достигать 0,001 мм. Постоянно - токовые серводвигатели делятся на двигатели с щетками и безщеточные двигатели. Двигатели с щетками имеют низкую стоимость, простую конструкцию, большой пусковой момент, широкий диапазон регулировки скорости, легкость управления, но они требуют обслуживания (например, замены угольных щеток), создают электромагнитное помехи и имеют требования к окружающей среде. Они могут использоваться в обычных промышленных и бытовых условиях, где важна стоимость.

Бесщеточные двигатели имеют небольшой размер, легкий вес, высокую выходную мощность, быстрый отклик, высокую скорость, низкий момент инерции, плавное вращение и стабильный крутящий момент. Управление сложно, но легко реализовать интеллектуализацию. Их электронный метод коммутации гибок и может быть как квадратурной, так и синусоидальной. Двигатель не требует обслуживания, имеет высокую эффективность, работает при низкой температуре, имеет очень малое электромагнитное излучение, длительный срок службы и может использоваться в различных средах.

2. Альтернатно - токовые серводвигатели также являются бесщеточными двигателями, которые делятся на синхронные и асинхронные двигатели. В настоящее время в системах управления движением обычно используются синхронные двигатели. Они имеют широкий диапазон мощности и могут достичь очень высокой мощности. Большой момент инерции, высокая скорость при низких оборотах, и она быстро снижается с увеличением мощности. Они подходят для приложений, работающих на низких оборотах и плавно.

3. Ротор внутри серводвигателя представляет собой постоянный магнит. Трехфазное напряжение U/V/W, контролируемое приводом, образует электромагнитное поле. Под действием этого магнитного поля ротор вращается. Энкодер, встроенный в двигатель, передает сигналы на привод. Привод сравнивает значение обратной связи с целевым значением и регулирует угол вращения ротора. Точность серводвигателя определяется точностью (числом линий) энкодера.

Функциональные различия между альтернатно - токовыми серводвигателями и бесщеточными постояннo - токовыми серводвигателями: Альтернатно - токовые серводвигатели лучше, так как они управляются синусоидальным током и имеют меньшие пульсации крутящего момента. Постоянно - токовый серводвигатель имеет трапецеидальную форму. Но постояннo - токовый серводвигатель относительно прост и дешев.

История развития альтернатно - токовых серводвигателей (Рисунок 2)

Альтернатно - токовый серводвигатель (Рисунок 2)

3 Редактирование

Альтернатно - токовый серводвигатель

Конструкция статора альтернатно - токового серводвигателя в основном похожа на конструкцию однофазного асинхронного двигателя с разделением фаз с помощью конденсатора. В статоре установлены две обмотки, расположенные под углом 90° друг к другу. Одна из них - возбуждающая обмотка Rf, которая всегда подключена к переменному напряжению Uf. Другая - управляющая обмотка L, которая подключена к управляющему сигналу напряжения Uc. Альтернатно - токовый серводвигатель также известен как двухфазный серводвигатель.

Ротор альтернатно - токового серводвигателя обычно имеет конструкцию короткозамкнутого ротора. Однако, чтобы серводвигатель имел широкий диапазон регулировки скорости, линейные механические характеристики, отсутствие ?самовращения? и быстрый отклик, по сравнению с обычными двигателями, он должен иметь два свойства: большой сопротивление ротора и малый момент инерции. В настоящее время широко используются две формы конструкции ротора: Одна - это короткозамкнутый ротор с токопроводящими полосами высокого сопротивления, изготовленными из материалов с высоким электрическим сопротивлением. Чтобы уменьшить момент инерции ротора, ротор делается длинным и тонким. Другая - это полый ротор в форме стакана, изготовленный из алюминиевого сплава. Стенка стакана очень тонкая, только 0,2 - 0,3 мм. Чтобы уменьшить магнитное сопротивление магнитной цепи, внутри полого ротора в форме стакана необходимо установить фиксированный внутренний статор. Полый ротор в форме стакана имеет очень малый момент инерции, быстрый отклик и плавную работу и широко используется.

Когда в альтернатно - токовом серводвигателе нет управляющего напряжения, в статоре существует только пульсирующее магнитное поле, созданное возбуждающей обмоткой, и ротор остается неподвижным. Когда есть управляющее напряжение, внутри статора создается вращающееся магнитное поле. Ротор вращается в направлении вращающегося магнитного поля. При постоянной нагрузке скорость вращения двигателя изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения. Когда меняется фаза управляющего напряжения, серводвигатель начинает вращаться в обратную сторону.

Перманентно - магнитный альтернатно - токовый серводвигатель

С 1980 - х годов, с развитием интегральных схем, силовой электроники и технологии переменного - частотного привода, технология перманентно - магнитного альтернатно - токового серводрива достигла значительного прогресса. Электротехнические предприятия различных стран последовательно выпустили свои серии альтернатно - токовых серводвигателей и серводрайверов и постоянно улучшают и обновляют их. Альтернатно - токовая серво - система стала основным направлением развития современных высоко - эффективных серво - систем, ставя исходную постояннo - токовую серво - систему под угрозу вытеснения. С 1990 - х годов коммерциализированные альтернатно - токовые серво - системы используют все - цифровые управляемые синусоидальные серводрайверы для двигателей. Развитие устройств альтернатно - токового серводрива в области передачи энергии развивается стремительно.

По сравнению с постояннo - токовыми серводвигателями, основные преимущества перманентно - магнитных альтернатно - токовых серводвигателей состоят в следующем:

(1) У него нет щеток или коллектора, он работает надежно и имеет низкие требования к обслуживанию и уходу.

⑵ Статорная обмотка более удобна для отвода тепла.

⑶ Он имеет малый момент инерции, что облегчает повышение быстродействия системы.

⑷ Он подходит для режимов работы с высокой скоростью и большим крутящим моментом.

При одинаковой мощности он имеет меньший размер и вес.

...

Сравнение серводвигателей и однофазных асинхронных двигателей

Принцип работы альтернатно - токового серводвигателя похож на принцип работы однофазного асинхронного двигателя с разделением фаз, но сопротивление ротора первого намного больше, чем у второго. По сравнению с однофазными асинхронными двигателями, серводвигатели имеют три существенных характеристики:

1. Большой пусковой момент

Из - за большого сопротивления ротора существует значительная разница по сравнению с кривой крутящего момента обычного асинхронного двигателя. Это позволяет сделать критический скольжение S0>1, что не только делает характеристику крутящего момента (механическую характеристику) более линейной, но и обеспечивает больший пусковой момент. Как только на статоре появляется управляющее напряжение, ротор сразу начинает вращаться, что характеризуется быстрым пуском и высокой чувствительностью.

2. Он имеет относительно широкий диапазон работы

3. Отсутствие самовращения

Нормально работающий серводвигатель сразу же прекращает работу, как только исчезает управляющее напряжение. Когда серводвигатель теряет управляющее напряжение, он работает в однофазном режиме. Из - за большого сопротивления ротора две характеристики крутящего момента (кривые T1 - S1 и T2 - S2) и совокупная характеристика крутящего момента (кривая T - S), созданные взаимодействием вращающихся в двух направлениях магнитных полей в статоре с ротором

Выходная мощность альтернатно - токового серводвигателя обычно составляет от 0,1 до 100 ватт. При частоте питания 50 Гц напряжения составляют 36 В, 110 В, 220 и 380 В. При частоте питания 400 Гц доступны различные напряжения, такие как 20 В, 26 В, 36 В, 115 В и т.д.

Альтернатно - токовый серводвигатель работает плавно с низким уровнем шума. Однако, управляющие характеристики нелинейны. Кроме того, из - за большого сопротивления ротора потери высоки, а эффективность низка. По сравнению с постояннo - токовым серводвигателем одинаковой мощности он имеет больший размер и вес и подходит только для маломощных систем управления от 0,5 до 100 Вт.