Zweiphasiger Wechselstrom-Servomotor
Zweiphasiger Wechselstrom-Servomotor
In einem früheren Artikel haben wir bereits Servomotoren untersucht. In diesem werden wir uns auf zweiphasige und dreiphasige Wechselstrom-Servomotoren konzentrieren.
Der Stator eines zweiphasigen Wechselstrom-Servomotors ist mit zwei verteilt angeordneten Wicklungen ausgestattet. Diese Wicklungen sind elektrisch um 90 Grad versetzt zueinander. Eine dieser Wicklungen wird als Referenz- oder feste Phase bezeichnet. Sie wird von einer konstanten Spannungsquelle gespeist, was eine stabile elektrische Eingabe sicherstellt. Die andere Wicklung wird als Steuerphase bezeichnet. Sie erhält eine variable Spannung, die eine flexible Steuerung des Motorbetriebs ermöglicht.
Das Verbindungsschema des zweiphasigen Wechselstrom-Servomotors ist unten dargestellt：
Die Steuerphase eines zweiphasigen Wechselstrom-Servomotors wird in der Regel von einem Servoverstärker gespeist. Die Drehzahl und das Drehmoment des Rotors werden durch den Phasenunterschied zwischen der Steuerspannung und der Referenzphasenspannung geregelt. Dieser Phasenunterschied fungiert als wichtigster Steuerparameter; indem er verändert wird, insbesondere indem die Phasenbeziehung von einer führenden in eine nachfolgende Bedingung umgekehrt wird oder umgekehrt, kann die Drehrichtung des Rotors umgekehrt werden.
Die Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie des zweiphasigen Wechselstrom-Servomotors ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Diese Kurve bietet wertvolle Einblicke in die Variation des Motorschubes bei verschiedenen Geschwindigkeiten, was für das Verständnis und die Optimierung seiner Leistung in verschiedenen Anwendungen entscheidend ist.
Ein negativer Anstieg in der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie deutet auf einen hohen Rotorwiderstand hin. Dieser hohe Widerstand verleiht dem Motor positive Dämpfung, was seine Stabilität während des Betriebs erheblich verbessert. Bemerkenswert ist, dass die Kurve über einen weiten Bereich von Steuerspannungen etwa linear bleibt, was eine konsistente Leistung bei variierenden elektrischen Eingaben gewährleistet.
Um die Reaktionsfähigkeit des Motors auf schwache Steuersignale weiter zu optimieren, haben Ingenieure ein spezielles Design entwickelt, bekannt als Drag-Cup-Servomotor. Durch die Reduzierung des Gewichts und der Trägheit des Motors ermöglicht dieses Design eine schnelle und präzise Reaktion selbst auf die geringsten Änderungen der Steuerspannung. Die folgende Abbildung zeigt die einzigartige Struktur des Drag-Cup-Servomotors, die seine innovativen Merkmale hervorhebt, die zu einer überlegenen Leistung beitragen.
Drag-Cup-Servomotor
Der Rotor des Drag-Cup-Servomotors ist geschickt aus einem dünnwandigen Becher aus nichtmagnetischem leitfähigem Material gefertigt. Im Kern dieses leitfähigen Bechers befindet sich ein stationärer Eisenkern, der eine entscheidende Rolle bei der Schließung des magnetischen Kreises spielt und eine effiziente magnetische Flussverkettung sicherstellt. Aufgrund der schlanken Struktur des Rotors ist sein elektrischer Widerstand erheblich erhöht. Dieser hohe Widerstand ist nicht nur eine physikalische Eigenschaft, sondern ein wichtiger Leistungsverbesserer, da er direkt zu einem bemerkenswert hohen Anfangsdrehmoment führt. Mit diesem verstärkten Drehmoment kann der Motor schnell aus dem Stillstand beschleunigen und mit außergewöhnlicher Wendigkeit auf Steuersignale reagieren, was ihn zu einer idealen Wahl für Anwendungen macht, die schnelle und präzise Positionierung erfordern, wie in hochwertigen Robotersystemen und Präzisionsfertigungsanlagen.
Dreiphasige Wechselstrom-Servomotoren
Im Bereich der Hochleistungsservoantriebe haben sich dreiphasige Induktionsmotoren, die mit Spannungsregelmechanismen integriert sind, als Arbeitstiere für Servoanwendungen etabliert. Dreiphasige Käfigläuferinduktionsmotoren sind von Natur aus komplexe, stark nichtlineare gekoppelte Schaltkreise, die es erschweren, eine präzise Steuerung zu erreichen. Durch die Implementierung fortschrittlicher Steuerstrategien wie der Vektorsteuerung, auch bekannt als Feldorientierte Steuerung, können diese Motoren jedoch in lineare, entkoppelte Maschinen verwandelt werden.
Diese fortgeschrittene Steuermethode beinhaltet die sorgfältige Regulierung des Motorstroms. Sie entkoppelt strategisch die Steuerung von Drehmoment und magnetischem Fluss, trennt also zwei traditionell miteinander verbundene Aspekte des Motorbetriebs. Diese Entkopplung ist ein technologischer Durchbruch, da sie den Motor befähigt, eine erstaunlich schnelle Geschwindigkeitsreaktion zu liefern und sofort großes Drehmoment zu erzeugen. Folglich sind dreiphasige Wechselstrom-Servomotoren, die über Vektorsteuerung gesteuert werden, in der Lage, unübertroffene Leistung zu erzielen und den strengen Anforderungen von Hochleistungsservoanwendungen mit unwankbarer Präzision und bemerkenswerter Effizienz gerecht zu werden. Ob in schweren Industriemaschinen oder großen automatisierten Systemen, diese Motoren stellen einen reibungslosen, genauen und zuverlässigen Betrieb unter den anspruchsvollsten Bedingungen sicher.
