серводвигатель: абсолютное повиновение управляющим сигналам  

серводвигатель

Серводвигатель, название «серво» слово от греческого, означающее «ведомый», графическое выражение этого двигателя абсолютно подчиняется команде управляющего сигнала характеристики. При подаче управляющего сигнала серводвигатель остается неподвижным; после получения сигнала он немедленно начинает вращаться; а когда сигнал исчезает, двигатель может быстро остановиться. Благодаря таким характеристикам серводвигатель стал идеальным исполнительным элементом в системе автоматического управления, широко используемым в промышленной автоматизации, робототехнике, станках с ЧПУ, аэрокосмической промышленности и многих других областях.серводвигатель

По типу питания серводвигатели можно разделить на две категории: серводвигатели переменного тока и серводвигатели постоянного тока. Основная структура серводвигателей переменного тока аналогична структуре асинхронных двигателей переменного тока, а работа двигателя контролируется изменением напряжения или фазы переменного тока, подаваемого на обмотки управления. Этот вид двигателя отличается стабильностью, управляемостью, быстрым откликом и высокой чувствительностью, механическими характеристиками и регулировочными характеристиками, нелинейностью строгих показателей. Серводвигатель постоянного тока, с другой стороны, имеет преимущества точного управления скоростью, жесткие характеристики скорости крутящего момента, простой принцип управления, простой в использовании и дешевый. Однако серводвигатели постоянного тока имеют и некоторые недостатки, например, щеточная коммутация может привести к ограничению скорости, дополнительному сопротивлению, образованию частиц износа и другим проблемам.

Основная функция серводвигателя заключается в точном преобразовании полученного электрического сигнала в угловое перемещение или угловую скорость вращающегося вала. Ротор внутри двигателя изготовлен из постоянных магнитов и может плавно вращаться в электромагнитном поле, создаваемом управляемым приводом U/V/W трехфазным электричеством. В то же время собственный энкодер двигателя передает сигнал о положении ротора водителю в режиме реального времени, а водитель сравнивает эти значения с заданным целевым значением, чтобы точно отрегулировать угол поворота ротора. Уровень точности серводвигателя во многом зависит от точности энкодера, т.е. чем больше линий энкодера, тем выше точность двигателя.

Структура статора серводвигателя переменного тока аналогична структуре конденсаторного однофазного асинхронного двигателя, а две обмотки, установленные на статоре – обмотка возбуждения Rf и обмотка управления L – отвечают за получение переменного напряжения Uf и напряжения управляющего сигнала Uc. Чтобы удовлетворить требования сервосистемы к широкому диапазону скорости, линейным механическим характеристикам и быстрому отклику, ротор серводвигателя переменного тока должен быть точно настроен на угол поворота ротора. Для удовлетворения требований к широкому диапазону скоростей и быстрому отклику сервосистемы, ротор серводвигателя переменного тока обычно проектируется по типу короткозамкнутого винта с характеристиками большого сопротивления ротора и малой инерции вращения. В настоящее время широко используются такие конструкции роторов, как роторы с короткозамкнутым ротором с направляющими шинами высокого сопротивления и роторы с полыми чашками из алюминиевого сплава. В отсутствие управляющего напряжения существует только пульсирующее магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения в статоре серводвигателя переменного тока, в результате чего ротор неподвижен. После подачи управляющего напряжения в статоре возникает вращающееся магнитное поле, приводящее ротор в движение в направлении этого поля.

Серводвигатели играют роль «сердца» в промышленном оборудовании, обеспечивая постоянный поток энергии для нормальной работы оборудования. В автоматизированных производственных линиях серводвигатели получают команды от контроллера для точного управления положением, скоростью и ускорением механических частей, что позволяет реализовать эффективное и точное автоматизированное производство. Кроме того, серводвигатели широко используются в робототехнике, обеспечивая питание суставов робота, что позволяет ему выполнять различные сложные действия.

С развитием науки и техники улучшаются и характеристики серводвигателей. Современные серводвигатели обладают более высокой точностью, скоростью реакции и грузоподъемностью. В то же время с развитием материаловедения и производственных процессов уменьшаются размеры и вес серводвигателей, что делает их более подходящими для установки в оборудование с ограниченным пространством.