EIN Servomotor verhält sich wie ein Drehantrieb, der hauptsächlich dazu verwendet wird, elektrische Eingaben in mechanische Beschleunigung umzuwandeln. Dieser Motor arbeitet basierend auf einem Servomechanismus, wo immer die Positionsrückmeldung zur Steuerung der Geschwindigkeit und der endgültigen Position des Motors verwendet wird. Servomotoren drehen sich und erhalten einen bestimmten Winkel basierend auf der angelegten Eingabe. Servomotoren sind klein, aber sehr energieeffizient. Diese Motoren werden in zwei Typen wie AC-Servomotor und DC-Servomotor eingeteilt, aber der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Motoren ist die verwendete Stromquelle. Die Leistung eines DC-Servomotor hängt hauptsächlich nur von der Spannung ab, während ein AC-Servomotor sowohl von der Spannung als auch von der Frequenz abhängt. Dieser Artikel beschreibt eine der Arten von Servomotoren – an AC-Servomotor – Arbeiten mit Anwendungen.
Was ist ein AC-Servomotor?
Eine Art von Servomotor, der eine mechanische Leistung erzeugt, indem er eine elektrische Wechselstromeingabe in der präzisen Winkelgeschwindigkeitsform verwendet, wird als Wechselstrom-Servomotor bezeichnet. Die Ausgangsleistung dieses Servomotors reicht hauptsächlich von Watt bis zu einigen 100 Watt. Die Betriebsfrequenz des AC-Servomotors reicht von 50 bis 400 Hz. Das Diagramm des AC-Servomotors ist unten dargestellt.
Zu den Hauptmerkmalen von AC-Servomotoren gehören hauptsächlich: Dies sind Geräte mit geringerem Gewicht, die Stabilität und Zuverlässigkeit im Betrieb bieten, während des Betriebs keine Geräusche erzeugen, lineare Drehmoment-Geschwindigkeits-Eigenschaften bieten und geringere Wartungskosten verursachen, wenn Schleifringe und Bürsten nicht vorhanden sind.
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Aufbau des AC-Servomotors
Im Allgemeinen ist ein AC-Servomotor ein Zweiphasen-Induktionsmotor. Dieser Motor ist unter Verwendung eines Stators und eines aufgebaut Rotor wie ein normaler Induktionsmotor. Im Allgemeinen hat der Stator dieses Servomotors eine laminierte Struktur. Dieser Stator enthält zwei Wicklungen, die räumlich um 90 Grad versetzt angeordnet sind. Aufgrund dieser Phasenänderung wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt.
Die erste Wicklung ist als Hauptwicklung oder auch als Festphasen- oder Referenzwicklung bekannt. Hier wird die Hauptwicklung von der Konstantspannungsversorgungsquelle aktiviert, während die andere Wicklung wie die Steuerwicklung oder Steuerphase von der variablen Steuerspannung aktiviert wird. Diese Steuerspannung wird einfach von einem Servoverstärker geliefert.
Im Allgemeinen ist der Rotor in zwei Typen erhältlich: Käfigläufertyp und Widerstandsbechertyp. Der in diesem Motor verwendete Rotor ist ein normaler Käfigrotor mit Aluminiumstäben, die in Schlitzen befestigt und durch Endringe kurzgeschlossen sind. Der Luftspalt wird für eine maximale Flussverbindung minimal gehalten. Der andere Rotortyp wie ein Schleppbecher wird hauptsächlich dort verwendet, wo die Trägheit des rotierenden Systems niedrig wird. Dies hilft also bei der Verringerung des Stromverbrauchs.
Arbeitsprinzip des AC-Servomotors
Das Arbeitsprinzip des AC-Servomotors ist; Zum einen liegt an der Starter-Hauptwicklung des Servomotors eine konstante Wechselspannung an und ein weiterer Statoranschluss wird einfach durch die Steuerwicklung hindurch mit dem Steuertransformator verbunden. Aufgrund der angelegten Referenzspannung dreht sich die Welle des Synchrongenerators mit einer bestimmten Drehzahl und erhält eine bestimmte Winkelposition.
Außerdem hat die Welle des Steuertransformators eine bestimmte Winkellage, die mit dem Winkelpunkt der Welle des Synchrogenerators verglichen wird. Der Vergleich der beiden Winkelpositionen liefert also das Fehlersignal. Insbesondere werden die Spannungspegel für die äquivalenten Wellenpositionen ausgewertet, was das Fehlersignal erzeugt. Dieses Fehlersignal kommuniziert also mit dem aktuellen Spannungspegel am Steuertransformator. Danach wird dieses Signal an den Servoverstärker gegeben, damit dieser eine ungleichmäßige Steuerspannung erzeugt.
Durch diese angelegte Spannung erreicht der Rotor wiederum eine bestimmte Drehzahl, beginnt mit der Drehung und hält diese aufrecht, bis der Fehlersignalwert Null erreicht, wodurch die bevorzugte Position des Motors innerhalb der AC-Servomotoren erreicht wird.
Übertragungsfunktion des AC-Servomotors
Die Übertragungsfunktion des AC-Servomotors kann als das Verhältnis von L.T (Laplace-Transformation) der Ausgangsvariablen zu L.T (Laplace-Transformation) der Eingangsvariablen definiert werden. Es ist also das mathematische Modell, das die Differentialgleichung ausdrückt, die das o/p zu i/p des Systems angibt.
Wenn die T.F. (Übertragungsfunktion) eines beliebigen Systems bekannt ist, kann die Ausgangsantwort für verschiedene Arten von Eingängen berechnet werden, um die Natur des Systems zu erkennen. Wenn die Übertragungsfunktion (T.F) nicht bekannt ist, kann sie in ähnlicher Weise experimentell gefunden werden, indem einfach bekannte Eingaben an das Gerät angelegt und die Ausgabe des Systems untersucht werden.
Der AC-Servomotor ist ein zweiphasiger Induktionsmotor, was bedeutet, dass er zwei Wicklungen wie Steuerwicklung (Hauptfeldwicklung) und Referenzwicklung (Erregungswicklung) hat.
Wir müssen also die Übertragungsfunktion des AC-Servomotors herausfinden, dh θ (s) / ec (s). Hier ist „θ(s)/“ die Ausgabe des Systems, während ex(s) die Eingabe des Systems ist.
Um die Übertragungsfunktion des Motors herauszufinden, müssen wir das vom Motor „Tm“ entwickelte Drehmoment und das von der Last „Tl“ entwickelte Drehmoment ermitteln. Wenn wir die Gleichgewichtsbedingung wie gleichsetzen
Tm = Tl, dann können wir die Übertragungsfunktion erhalten.
Es sei Tm = vom Motor entwickeltes Drehmoment.
Tl = von der Last entwickeltes Drehmoment oder Lastmoment.
„θ“ = Winkelverschiebung.
'ω' = d θ/dt = Winkelgeschwindigkeit.
„J“ = Trägheitsmoment der Last.
„B“ ist der Dashpot der Ladung.
Hier sind die beiden zu berücksichtigenden Konstanten K1 und K2.
„K1“ ist die Steigung der Steuerphasenspannung gegenüber den Drehmomentkennlinien.
„K2“ ist die Steigung der Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik.
Hier wird das vom Motor entwickelte Drehmoment einfach mit bezeichnet
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
Das Lastdrehmoment (TL) kann modelliert werden, indem die Drehmomentbilanzgleichung berücksichtigt wird.
Angelegtes Drehmoment = Gegendrehmoment durch J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Wir wissen, dass die Gleichgewichtsbedingung Tm = Tl ist.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Wenden Sie die Laplace-Transformationsgleichung auf die obige Gleichung an
K1Ec(s) – K2 S 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)
Wobei Km = K1/ B + K2 = Motorverstärkungskonstante.
Tm = J/ B + K2 = Motorzeitkonstante.
Verfahren zur Steuerung der Drehzahl von AC-Servomotoren
Im Allgemeinen Servo Motoren haben drei Steuerungsmethoden wie Positionssteuerung, Drehmomentsteuerung und Geschwindigkeitssteuerung.
Das Positionsregelungsverfahren wird verwendet, um die Größe der Drehgeschwindigkeit über externe Eingangsfrequenzsignale zu bestimmen. Der Drehwinkel wird durch die Nr. bestimmt. von Hülsenfrüchten. Die Position und Geschwindigkeit eines Servomotors können direkt über die Kommunikation zugewiesen werden. Da die Position der Methode eine extrem strenge Kontrolle über die Position und Geschwindigkeit haben kann, wird sie normalerweise in der Positionierungsanwendung verwendet.
Bei der Drehmomentregelung wird das Ausgangsdrehmoment des Servomotors durch analoge Eingabe an der Adresse eingestellt. Es kann das Drehmoment ändern, indem es einfach das Analog in Echtzeit ändert. Darüber hinaus kann es auch den Wert an der relativen Adresse durch Kommunikation ändern.
Im Drehzahlregelungsmodus kann die Motordrehzahl über Analogeingang und Impuls gesteuert werden. Wenn es Präzisionsanforderungen gibt und Sie sich keine Gedanken über so viel Drehmoment machen müssen, ist der Geschwindigkeitsmodus besser.
Eigenschaften des AC-Servomotors
Die Drehmoment-Geschwindigkeits-Kennlinien eines AC-Servomotors sind unten dargestellt. Bei den folgenden Kennlinien ändert sich das Drehmoment mit der Drehzahl aber nicht linear, da es hauptsächlich vom Verhältnis der Reaktanz (X) zu hängt Widerstand (R). Der niedrige Wert dieses Verhältnisses bedeutet, dass der Motor einen hohen Widerstand und eine niedrige Reaktanz hat. In solchen Fällen sind die Motoreigenschaften linearer als der hohe Verhältniswert für Reaktanz (X) zu Widerstand (R).
Vorteile
Die Vorteile von AC-Servomotoren umfassen die folgenden.
- Die Drehzahlregelungseigenschaften dieses Motors sind gut.
- Sie erzeugen weniger Wärme.
- Sie bieten einen hohen Wirkungsgrad, mehr Drehmoment pro Gewicht, Zuverlässigkeit und reduziertes HF-Rauschen.
- Sie brauchen weniger Wartung.
- Sie haben eine längere Lebenserwartung, da kein Kommutator vorhanden ist.
- Diese Motoren sind in der Lage, höhere Stromstöße in Industriemaschinen zu bewältigen.
- Bei hohen Drehzahlen bieten sie ein konstanteres Drehmoment.
- Diese sind sehr zuverlässig.
- Sie bieten Hochgeschwindigkeitsleistung.
- Diese sind gut geeignet für instabile Lastanwendungen.
Zu den Nachteilen von AC-Servomotoren gehören die folgenden.
- Die AC-Servomotorsteuerung ist schwieriger.
- Diese Motoren können durch ständige Überlastung kaputt gehen.
- Zur Kraftübertragung bei hohen Drehzahlen sind häufig Getriebe erforderlich.
Anwendungen
Die Anwendungen von AC-Servomotoren umfassen die folgenden.
- AC-Servomotoren sind dort anwendbar, wo die Positionsregelung von Bedeutung ist und normalerweise in Halbleitergeräten, Robotern, Flugzeugen und Werkzeugmaschinen zu finden ist.
- Diese Motoren werden in Instrumenten verwendet, die mit Servomechanismen arbeiten, wie in Computern und Positionssteuergeräten.
- AC-Servomotoren werden in Werkzeugmaschinen, Robotermaschinen und Tracking-Systemen eingesetzt.
- Diese Servomotoren werden aufgrund ihrer Effizienz und Vielseitigkeit in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt.
- Der AC-Servomotor wird in den meisten gängigen Maschinen und Geräten wie Warmwasserbereitern, Öfen, Pumpen, Geländefahrzeugen, Geräten in Gärten usw. verwendet.
- Viele der Geräte und Werkzeuge, die täglich im Haushalt verwendet werden, werden von AC-Servomotoren angetrieben.
Dies ist also ein Überblick über ac Servomotoren – funktionieren mit Anwendungen. Diese Motoren werden in vielen Anwendungen eingesetzt, z. B. bei Instrumenten, die mit Servomechanismen arbeiten, sowie bei Werkzeugmaschinen, Tracking-Systemen und Robotik. Hier ist eine Frage an Sie, was ist ein Induktionsmotor?
