Analisi dettagliata del servomotore CC

Esistono due tipi di servomotori comunemente utilizzati: quelli che funzionano con alimentazione CA sono chiamati servomotori CA e quelli che funzionano con alimentazione CC sono chiamati servomotori CC. Questo articolo fornisce solo un'analisi dettagliata dei servomotori CC.

La funzione di un servomotore è convertire il segnale di tensione in ingresso in spostamento angolare o velocità angolare in uscita sull'albero. In altre parole, un servomotore si riferisce a un motore di controllo la cui velocità e direzione cambiano con la dimensione e la direzione del segnale di tensione in ingresso. I servomotori possono trasportare una certa quantità di carico e fungere da attuatori nei sistemi di controllo automatico, quindi sono anche chiamati motori esecutivi.

 

I requisiti prestazionali per i servomotori nei sistemi di controllo automatico possono essere riassunti come segue.

 

(1) Nessun fenomeno di autorotazione. Prima che arrivi il segnale di controllo, il rotore del servomotore rimane fermo; Dopo l'arrivo del segnale di controllo, il rotore ruota rapidamente; Quando il segnale di controllo scompare, il rotore del servomotore dovrebbe immediatamente smettere di ruotare. Il fenomeno per cui il motore continua a ruotare quando il segnale di controllo è zero è chiamato "autorotazione" e l'eliminazione dell'autorotazione è una condizione necessaria per il normale funzionamento del sistema di autocontrollo.

(2) Bassa tensione di avviamento a vuoto. Quando il motore è scarico, la piccola tensione di controllo dallo stato stazionario al funzionamento continuo del rotore, indipendentemente dalla sua posizione, è chiamata tensione di avviamento. Minore è la tensione di avviamento, maggiore è la sensibilità del motore.

(3) La linearità delle caratteristiche meccaniche e normative è buona e può regolare la velocità in modo fluido e stabile su un ampio intervallo.

(4) Veloce e reattivo. La costante di tempo elettromeccanica è piccola, quindi i servomotori richiedono un piccolo momento di inerzia.

 

1. Classificazione e struttura dei servomotori CC

 

Il servomotore CC è un motore CC per scopi speciali nei sistemi di controllo automatico. La sua struttura non è fondamentalmente diversa dai motori CC generali ed è anch'essa composta da due parti: statore e rotore.

 

La funzione dello statore è quella di stabilire un campo magnetico costante e i poli dello statore sono dotati di avvolgimenti di eccitazione. Nei servosistemi CC vengono comunemente utilizzati servomotori CC elettromagnetici e a magneti permanenti. Allo stato attuale, il metodo di eccitazione elettromagnetica è un metodo di eccitazione separato e l'armatura e l'avvolgimento di eccitazione sono alimentati da due fonti di alimentazione indipendenti.

 

Il servomotore CC a magnete permanente con armatura a tazza cava è costituito da uno statore esterno e uno statore interno e l'armatura a tazza cava ruota nel traferro tra lo statore interno ed esterno. Lo statore esterno è realizzato in materiale magnetico morbido come il nucleo di ferro, che è dotato di un avvolgimento concentrato (due poli magnetici semicircolari sono costituiti da magneti o magnetizzati su un acciaio magnetico circolare per generare i poli N e S). Lo statore interno è realizzato in materiale magnetico morbido cilindrico, che funge da parte del circuito magnetico e può ridurre la resistenza magnetica. Un'armatura è un cilindro cavo a forma di tazza realizzato in materiali non magnetici (come la plastica), installato direttamente sull'albero del motore. Un avvolgimento formato disponendo coppe cave lungo l'asse circonferenziale e polimerizzandole con resina epossidica. L'alimentazione viene applicata all'avvolgimento dell'indotto tramite spazzole e deviatori. La lunghezza e il diametro del nucleo dell'armatura di un tipico servomotore CC sono maggiori di quelli di un normale motore CC, con l'obiettivo di ridurre la coppia del volano e migliorare la velocità di risposta.

 

Negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia, sono emerse nuove varietà di servomotori CC, come i servomotori CC senza spazzole.

 

2. Principio di funzionamento del servomotore CC

 

Anche il principio di funzionamento dei servomotori CC è lo stesso di quello dei normali motori CC di piccole dimensioni. Per un servomotore CC eccitato separatamente, se una corrente di eccitazione viene applicata all'avvolgimento di eccitazione per stabilire un campo magnetico costante, verrà generata una coppia elettromagnetica quando l'avvolgimento dell'indotto passa attraverso la corrente, provocando la rotazione del rotore. Quando uno degli avvolgimenti di eccitazione o di armatura perde potenza, il motore smette immediatamente di ruotare. Modificando l'entità e la direzione della corrente di eccitazione, è possibile modificare la velocità e la direzione del motore per soddisfare i requisiti di controllo del servomotore. Quando la coppia di carico è costante, mantenere costante la tensione di alimentazione dell'armatura e controllare la velocità del motore modificando la corrente di eccitazione è chiamato controllo del campo magnetico; Mantenere costante la corrente di eccitazione e controllare la velocità del motore modificando la tensione di alimentazione è chiamato controllo dell'armatura. A causa delle caratteristiche ideali e della precisione di questi ultimi, i servomotori CC generalmente adottano il controllo dell'armatura, che utilizza la tensione dell'armatura come tensione del segnale di controllo, mentre il controllo del campo magnetico viene utilizzato solo per i motori a bassa potenza.

 

Il principio di funzionamento di base di un servomotore CC è lo stesso di un motore CC generale. Quando l'avvolgimento di eccitazione è collegato a una tensione costante, l'avvolgimento dell'indotto che riceve il segnale di controllo riceve il segnale della tensione di controllo. Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento dell'indotto, il flusso magnetico da esso generato interagisce con il flusso magnetico generato dall'avvolgimento di eccitazione per generare una coppia elettromagnetica, provocando la rotazione dell'armatura. Modificando la dimensione del segnale della tensione di controllo, è possibile modificare la velocità del motore per raggiungere l'obiettivo della regolazione della velocità.

 

Quando si utilizzano servomotori DC, è necessario adottare le seguenti precauzioni:

 

① Quando si utilizza un servomotore CC controllato da armatura elettromagnetica, è necessario collegare prima l'alimentazione di eccitazione, quindi applicare la tensione di armatura. Durante il funzionamento, è consigliabile evitare il più possibile l'interruzione dell'alimentazione dell'avvolgimento di eccitazione per evitare un'eccessiva corrente di armatura e una sovravelocità del motore.

② Quando si selezionano diverse forme di alimentatori per il controllo dell'armatura, è importante lasciare un margine adeguato nella loro capacità.