Dwufazowy silnik serwomechanizmu AC
Dwufazowy silnik servo prądu przemiennego
W poprzednim artykule już omówiliśmy silniki servo. W tym artykulu skupimy się na dwufazowych i trójfazowych silnikach servo prądu przemiennego.
Stator dwufazowego silnika servo prądu przemiennego jest wyposażony w dwie rozłożone cewki. Te cewki są elektrycznie przesunięte względem siebie o 90 stopni. Jedna z tych cewek nazywana jest fazą referencyjną lub stałą. Zasilana jest ona przez źródło stałej napędu, zapewniając stabilne wejście elektryczne. Druga cewka nazywana jest fazą kontrolną. Otrzymuje ona zmienny napięcie, co pozwala na elastyczne sterowanie pracą silnika.
Schemat połączeń dwufazowego silnika servo prądu przemiennego przedstawiono poniżej：
Faza kontrolna dwufazowego silnika servo prądu przemiennego jest zazwyczaj zasilana przez wzmacniacz servo. Prędkość obrotowa i moment obrotowy wirnika są regulowane poprzez różnicę fazową między napięciem kontrolnym a napięciem fazy referencyjnej. Ta różnica fazowa stanowi kluczowy parametr sterujący; zmieniając ją, a konkretnie odwracając relację fazową z prowadzącej na opóźnioną lub odwrotnie, można odwrócić kierunek obrotu wirnika.
Krzywa charakterystyki moment - prędkość dla dwufazowego silnika servo prądu przemiennego jest przedstawiona na poniższym rysunku. Ta krzywa dostarcza cenne informacje na temat tego, jak moment silnika zmienia się przy różnych prędkościach, co jest kluczowe do zrozumienia i optymalizacji jego wydajności w różnych zastosowaniach.
Ujemny nachylenie krzywej charakterystyki moment - prędkość wskazuje na wysoką oporność wirnika. Ta wysoka oporność nadaje silnikowi dodatnie tłumienie, znacząco zwiększając jego stabilność podczas pracy. Zauważalne, że krzywa pozostaje mniej więcej liniowa w szerokim zakresie napięć kontrolnych, zapewniając spójną wydajność przy zmiennych sygnałach elektrycznych.
Aby dalej zoptymalizować reakcję silnika na słabe sygnały kontrolne, inżynierowie opracowali specjalny projekt znany jako silnik servo typu Drag Cup. Poprzez zmniejszenie masy i bezwładności silnika, ten projekt pozwala na szybszą i bardziej precyzyjną reakcję nawet na najmniejsze zmiany napięcia kontrolnego. Poniższy rysunek prezentuje unikalną strukturę silnika servo typu Drag Cup, podkreślając jego innowacyjne cechy, które przyczyniają się do lepszej wydajności.
Silnik servo typu Drag Cup
Wirnik silnika servo typu Drag Cup jest sprytnie wykonany z cienkościennego kubka z materiału nie magnetycznego i przewodzącego. W centralnej części tego przewodzącego kubka znajduje się nieruchomy żelazny rdzeń, który odgrywa kluczową rolę w zamknięciu obwodu magnetycznego, zapewniając efektywną wiązanie fluxu magnetycznego. Dzięki cienkiej strukturze wirnika, jego oporność elektryczna jest znacznie zwiększona. Ta wysoka oporność to nie tylko właściwość fizyczna, ale również kluczowy czynnik zwiększający wydajność, ponieważ bezpośrednio powoduje bardzo wysoki moment początkowy. Dzięki temu zwiększonemu momentowi, silnik może szybko przyspieszyć od stanu spoczynku i reagować z wyjątkową zwinnością na sygnały kontrolne, co sprawia, że jest idealny dla zastosowań wymagających szybkiego i precyzyjnego pozycjonowania, takich jak zaawansowane roboty i precyzyjne urządzenia produkcyjne.
Trójfazowe silniki servo prądu przemiennego
W dziedzinie systemów servo o dużej mocy, trójfazowe indukcyjne silniki zintegrowane z mechanizmami kontroli napięcia stały się podstawowymi elementami dla zastosowań servo. Trójfazowe indukcyjne silniki klatkowe są z natury złożonymi, wysoko nieliniowymi sprzężonymi urządzeniami obwodowymi, co stwarza wyzwania w osiągnięciu precyzyjnej kontroli. Jednak dzięki zastosowaniu zaawansowanych strategii sterowania, takich jak Sterowanie Wektorowe, znane także jako Sterowanie Orientowane na Pole, te silniki mogą być przekształcone w liniowe, rozłączne maszyny.
Ta zaawansowana metoda sterowania polega na starannym regulowaniu prądu silnika. Strategicznie rozdziela sterowanie momentem i fluxem magnetycznym, oddzielając dwa tradycyjnie splecione aspekty pracy silnika. To rozdzielenie jest przełomem technologicznym, ponieważ umożliwia silnikowi generowanie szybkiej odpowiedzi prędkościowej i natychmiastowego momentu. W rezultacie trójfazowe silniki servo prądu przemiennego sterowane za pomocą Sterowania Wektorowego są w stanie dostarczać bezprecedensową wydajność, spełniając rygorystyczne wymagania zastosowań o dużej mocy z niezachwianą precyzją i niezwykłą wydajnością. Bez względu na to, czy chodzi o ciężkie maszyny przemysłowe, czy duże, zautomatyzowane systemy, te silniki zapewniają gładką, dokładną i niezawodną pracę w najbardziej wymagających warunkach.
