Что такое серводвигатель переменного тока?

Что такое серводвигатель переменного тока?

Серводвигатель переменного тока — это привод, который преобразует электрические сигналы в физическое движение. Сервопривод в серводвигателе означает точное перемещение в соответствии с командой.

Двигатель предназначен для достижения точного положения вращения, скорости и силы с помощью электрического управления.

Существует три типа двигателей: двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока и импульсные двигатели. Серводвигатель переменного тока классифицируется как двигатели переменного тока. Большинство двигателей, используемых в настоящее время в области автоматизации производства (FA), являются серводвигателями переменного тока.

Применение серводвигателей переменного тока

Серводвигатели переменного тока используются, когда требуется физическая работа в системах автоматизации. Они особенно используются в производстве промышленных продуктов, требующих высокой степени точности.

Например, промышленные роботы, используемые на заводах по производству автомобилей, используют серводвигатели переменного тока в качестве подвижных частей для выполнения сварочных и покрасочных работ.

Другие области применения включают полупроводниковое и жидкокристаллическое производственное оборудование, монтаж электронных компонентов и производство светодиодов, где серводвигатели переменного тока способствуют высокой производительности и высокоточному позиционированию. В обычных ситуациях они также используются в дверях платформ на железнодорожных станциях и подвижных частях медицинского оборудования.

Принцип работы серводвигателей переменного тока

Рисунок 1. Структура серводвигателя переменного тока

Ротор, вращающаяся часть двигателя, изготовлен из постоянных магнитов и соединен с валом и датчиком вращения (энкодером).

Вокруг ротора находится статор, который состоит из железного сердечника с намотанными вокруг него проводами. Двигатель приводится в действие путем подачи соответствующего тока на эти провода.

В реальной работе сервоконтроллер сначала посылает командный сигнал на сервоусилитель, который является блоком управления. Точность серводвигателей переменного тока достигается с помощью детектора на двигателе, который обнаруживает движение и посылает сигнал обратной связи на сервоусилитель. Сравнивая сигнал от контроллера с сигналом обратной связи, сервоусилитель поддерживает точную работу двигателя.

Рисунок 2. Управление серводвигателем переменного тока

Другая информация о серводвигателях переменного тока

1. Серводвигатели переменного тока и шаговые двигатели

Существуют различные типы двигателей, и для различных применений и условий необходимо использовать различные типы двигателей. В этом разделе описываются особенности серводвигателей переменного тока и шаговых двигателей, которые обычно используются в промышленных приложениях.

Оба типа двигателей способны осуществлять высокоточное управление позиционированием, но каждый из них имеет свои особенности с точки зрения структуры и принципа работы.

Шаговые двигатели
Шаговые двигатели, также известные как импульсные двигатели, представляют собой двигатели, которые перемещаются на пошаговые углы в ответ на импульсные сигналы.

Поскольку угол поворота определяется числом импульсов, возможно точное позиционирование. Скорость вращения пропорциональна скорости импульсного сигнала. Поскольку они компактны и генерируют высокий крутящий момент, они превосходны в ускорении и отзывчивости, что делает их подходящими для приложений, требующих частого повторения операций запуска и остановки.

• Минимальный угол шага составляет около 0,72° по углу поворота (1/5000@1 оборот)
• Управление представляет собой открытый контур, и если происходит выход за пределы шага, он не возвращается в исходное положение.

Серводвигатели переменного тока
Серводвигатели переменного тока оснащены энкодером, устройством, которое определяет скорость вращения и положение, которые возвращаются в управление вращением двигателя для точного позиционирования.

Серводвигатели имеют стабильные характеристики крутящего момента от низких до высоких скоростей, что делает их подходящими для приложений, требующих высокоскоростного перемещения на относительно большие расстояния.

2. Тормоза для серводвигателей переменного тока

Рисунок 3. Тормозной механизм для серводвигателя переменного тока

Для обеспечения безопасности промышленного оборудования, такого как приводы, использующие двигатели переменного тока, можно использовать два основных типа тормозов для остановки двигателя в аварийной ситуации, когда отключается электропитание или происходит сбой.

Тормоз для торможения
Один из них называется тормозным тормозом, в котором большой момент инерции нагрузки либо потребляется термически резистором, либо возвращается в сервоусилитель в качестве рекуперативной энергии для повторного использования в качестве электрической энергии.

Механические тормоза
Метод, при котором потребляется тепло, называется динамическим торможением, а метод, при котором оно повторно используется в качестве электрической энергии, иногда называется рекуперативным торможением. Оба предназначены только для замедления и не имеют функции удержания.

Чтобы предотвратить падение системы вертикального привода в случае отключения питания и т. п., необходимо удерживать систему в состоянии покоя в течение длительного периода, и для этой цели используется удерживающий тормоз или электромагнитный тормоз.

Электромагнитный тормоз без возбуждения используется для включения торможения при отключении питания и поддержания остановленного состояния.