UN servomotore agisce come un attuatore rotativo utilizzato principalmente per trasformare l'input elettrico in accelerazione meccanica. Questo motore funziona in base al servomeccanismo ovunque venga utilizzato il feedback di posizione per controllare la velocità e la posizione finale del motore. I servomotori girano e ottengono un certo angolo in base all'input applicato. I servomotori sono di piccole dimensioni ma sono molto efficienti dal punto di vista energetico. Questi motori sono classificati in due tipi come servomotore CA e servomotore CC, ma la differenza principale tra questi due motori è la fonte di alimentazione utilizzata. La prestazione di A Servomotore CC dipende principalmente solo dalla tensione, mentre un servomotore CA dipende sia dalla tensione che dalla frequenza. Questo articolo discute uno dei tipi di servomotori: an Servomotore CA – lavorare con le applicazioni.
Cos'è il servomotore CA?
Un tipo di servomotore che genera un'uscita meccanica utilizzando l'ingresso elettrico CA nella forma precisa della velocità angolare è chiamato servomotore CA. La potenza di uscita ottenuta da questo servomotore varia principalmente da watt a qualche 100 watt. La frequenza operativa del servomotore CA varia da 50 a 400 Hz. Lo schema del servomotore CA è mostrato di seguito.
Le caratteristiche principali dei servomotori AC includono principalmente; si tratta di dispositivi di minor peso, che forniscono stabilità e affidabilità all'interno del funzionamento, non viene generato rumore durante il funzionamento, forniscono caratteristiche di coppia-velocità lineari e costi di manutenzione ridotti quando non sono presenti collettori rotanti e spazzole.
Si prega di fare riferimento a questo link per saperne di più Tipi di servomotori CA
Costruzione del servomotore CA
Generalmente, un servomotore CA è un motore a induzione bifase. Questo motore è costruito utilizzando uno statore e un rotore come un normale motore asincrono. Generalmente, lo statore di questo servomotore ha una struttura laminata. Questo statore include due avvolgimenti posizionati a 90 gradi di distanza nello spazio. A causa di questa variazione di fase, viene generato un campo magnetico rotante.
Il primo avvolgimento è noto come avvolgimento principale o noto anche come fase fissa o avvolgimento di riferimento. Qui, l'avvolgimento principale viene attivato dalla sorgente di alimentazione a tensione costante mentre l'altro avvolgimento come l'avvolgimento di controllo o la fase di controllo viene attivato dalla tensione di controllo variabile. Questa tensione di controllo viene semplicemente fornita da un servoamplificatore.
Generalmente, il rotore è disponibile in due tipi di tipo a gabbia di scoiattolo e tipo a coppa di trascinamento. Il rotore utilizzato in questo motore è un normale rotore a gabbia che include barre di alluminio fissate nelle fessure e cortocircuitate attraverso gli anelli terminali. Il traferro viene mantenuto minimo per il massimo collegamento del flusso. L'altro tipo di rotore come una coppa di trascinamento viene utilizzato principalmente dove l'inerzia del sistema rotante diventa bassa. Quindi questo aiuta a ridurre il consumo di energia.
Principio di funzionamento del servomotore CA
Il principio di funzionamento del servomotore CA è; in primo luogo, viene fornita una tensione CA costante all'avvolgimento principale dell'avviatore del servomotore e un altro terminale dello statore è collegato semplicemente al trasformatore di controllo attraverso l'avvolgimento di controllo. A causa della tensione di riferimento applicata, l'albero del generatore sincrono ruoterà a una velocità specifica e otterrà una certa posizione angolare.
Inoltre, l'albero del trasformatore di controllo ha una posizione angolare specifica che viene confrontata con il punto angolare dell'albero del generatore di sincronizzazione. Quindi il confronto delle due posizioni angolari fornirà il segnale di errore. Più in particolare, vengono valutati i livelli di tensione per le posizioni equivalenti dell'albero che producono il segnale di errore. Quindi questo segnale di errore comunica con il livello di tensione attuale al trasformatore di controllo. Successivamente, questo segnale viene inviato al servoamplificatore in modo che generi una tensione di controllo non uniforme.
Con questa tensione applicata, ancora una volta il rotore raggiunge una velocità specifica, inizia la rotazione e la mantiene finché il valore del segnale di errore non raggiunge lo zero, raggiungendo così la posizione preferita del motore all'interno dei servomotori CA.
Funzione di trasferimento del servomotore CA
La funzione di trasferimento del servomotore CA può essere definita come il rapporto tra L.T (Laplace Transform) della variabile di uscita e L.T (Laplace Transform) della variabile di ingresso. Quindi è il modello matematico che esprime l'equazione differenziale che racconta da o/p a i/p del sistema.
Se il T.F. (funzione di trasferimento) di qualsiasi sistema, allora la risposta di uscita può essere calcolata per diversi tipi di input per riconoscere la natura del sistema. Allo stesso modo, se la funzione di trasferimento (TF) non è nota, allora può essere trovata sperimentalmente semplicemente applicando input noti al dispositivo e studiando l'output del sistema.
Il servomotore CA è un motore a induzione bifase, il che significa che ha due avvolgimenti come l'avvolgimento di controllo (avvolgimento di campo principale) e l'avvolgimento di riferimento (avvolgimento esilarante).
Quindi dobbiamo scoprire la funzione di trasferimento del servomotore in ca, cioè θ(s)/ec(s). Qui 'θ(s)/' è l'output del sistema mentre ex(s) è l'input del sistema.
Per scoprire la funzione di trasferimento del motore, dobbiamo scoprire qual è la coppia sviluppata dal motore 'Tm' e la coppia sviluppata dal carico 'Tl'. Se equipariamo la condizione di equilibrio come
Tm = Tl, allora possiamo ottenere la funzione di trasferimento.
Sia Tm = coppia sviluppata dal motore.
Tl = coppia sviluppata dal carico o coppia di carico.
‘θ’ = spostamento angolare.
'ω' = d θ/dt = velocità angolare.
‘J’ = momento di inerzia del carico.
'B' è il cruscotto del carico.
Qui le due costanti da considerare sono K1 e K2.
'K1' è la pendenza della tensione di fase di controllo rispetto alle caratteristiche di coppia.
'K2' è la pendenza delle caratteristiche della coppia di velocità.
Qui, la coppia sviluppata dal motore è semplicemente indicata da
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
La coppia di carico (TL) può essere modellata considerando l'equazione di bilanciamento della coppia.
Coppia applicata = coppia opposta dovuta a J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Sappiamo che la condizione di equilibrio Tm = Tl.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Applicare l'equazione della trasformata di Laplace all'equazione precedente
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)
Dove, Km = K1/ B + K2 = costante guadagno motore.
Tm = J/ B + K2 = costante di tempo del motore.
Metodi di controllo della velocità del servomotore CA
Generalmente servo motori hanno tre metodi di controllo come il controllo della posizione, il controllo della coppia e il controllo della velocità.
Il metodo di controllo della posizione viene utilizzato per determinare la dimensione della velocità di rotazione attraverso segnali di frequenza di ingresso esterni. L'angolo di rotazione è determinato dal n. di impulsi. La posizione e la velocità di un servomotore possono essere assegnate direttamente tramite la comunicazione. Poiché la posizione del metodo può avere un controllo estremamente rigoroso sulla posizione e sulla velocità, viene normalmente utilizzata all'interno dell'applicazione di posizionamento.
Nel metodo di controllo della coppia, la coppia di uscita del servomotore viene impostata dall'ingresso analogico all'indirizzo. Può cambiare la coppia semplicemente cambiando l'analogico in tempo reale. Inoltre può anche modificare il valore al relativo indirizzo tramite comunicazione.
Nella modalità di controllo della velocità, la velocità del motore può essere controllata tramite ingresso analogico e impulso. Se ci sono requisiti di precisione e nessuna preoccupazione per così tanta coppia, la modalità velocità è migliore.
Caratteristiche del servomotore CA
Di seguito sono riportate le caratteristiche della velocità di coppia di un servomotore CA. Nelle seguenti caratteristiche, la coppia cambia con la velocità ma non linearmente perché dipende principalmente dal rapporto tra reattanza (X) e resistenza (R). Il valore basso di questo rapporto comporta che il motore abbia un'alta resistenza e una bassa reattanza, in tali casi le caratteristiche del motore sono più lineari rispetto al valore alto del rapporto tra reattanza (X) e resistenza (R).
Vantaggi
I vantaggi dei servomotori AC includono quanto segue.
- Le caratteristiche di controllo della velocità di questo motore sono buone.
- Generano meno quantità di calore.
- Offrono alta efficienza, più coppia per peso, affidabilità e rumore RF ridotto.
- Hanno bisogno di meno manutenzione.
- Hanno un'aspettativa di vita più lunga in assenza di un commutatore.
- Questi motori sono in grado di gestire picchi di corrente più elevati nei macchinari industriali.
- Ad alte velocità, offrono una coppia più costante.
- Questi sono altamente affidabili.
- Forniscono prestazioni ad alta velocità.
- Questi sono adatti per applicazioni con carico instabile.
Gli svantaggi dei servomotori AC includono quanto segue.
- Il controllo del servomotore CA è più difficile.
- Questi motori possono rompersi a causa di un sovraccarico costante.
- I riduttori sono spesso necessari per trasmettere potenza ad alte velocità.
Applicazioni
Le applicazioni dei servomotori AC includono quanto segue.
- I servomotori AC sono applicabili dove la regolazione della posizione è significativa e si trova solitamente in dispositivi a semiconduttore, robot, aeromobili e macchine utensili.
- Questi motori sono utilizzati negli strumenti che operano su servomeccanismo come nei computer e nei dispositivi di controllo della posizione.
- Il servomotore CA viene utilizzato nelle macchine utensili, nei macchinari robotici e nei sistemi di tracciamento.
- Questi servomotori sono utilizzati in una varietà di settori grazie alla loro efficienza e versatilità.
- Il servomotore CA viene utilizzato nelle macchine e negli apparecchi più comuni come scaldabagni, forni, pompe, veicoli fuoristrada, attrezzature per giardini, ecc.
- Molti degli elettrodomestici e degli strumenti che vengono utilizzati ogni giorno in casa sono azionati da servomotori AC.
Quindi, questa è una panoramica di ac servomotori – funzionanti con applicazioni. Questi motori sono utilizzati in molte applicazioni come strumenti che operano su servomeccanismo e anche macchine utensili, sistemi di tracciamento e robotica. Ecco una domanda per te, cos'è un motore a induzione?
