خانه / آموزش / سروو موتور چیست؟

سروو موتور چیست؟

سروو موتور چیست؟

سروو موتور به عنوان یکی از درایورهای متغییر سرعت به طور گسترده ای در تولید صنعتی و اتوماسیون و فن آموری ساخت و ساز در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد.اگرچه سروو موتورها در یک کلاس خاصی از موتورها نیستند,آنها طراحی و در نظر گرفته شده اند تا در برنامه های کنترل حرکت مورد استفاده قرار گیرند که نیازمند دقت بالا,سرعت چرخش بالا و عملکرد استثنائی هستند.

سروو موتورها اساسا عملگرهای چرخشی هستند که کنترل دقیق موقعیت زاویه ای، شتاب و سرعت را در برنامه های مختلف سیستم جاسازی شده امکان می دهند. معمولا دارای یک چرخش 90 تا 180، م سروو موتورهای DC مجهز به مکانیزم سروو برای حس کردن و کنترل موقعیت زاویه ای هستند. آنها برای جابجایی یا موقعیت دقیق محور استفاده می شوند. این برای برنامه های کاربردی با سرعت بالا پیشنهاد نمی شود، اما برای سرعت کم، گشتاور متوسط و نرم افزار موقعیت دقیق پیشنهاد شده است. این موتورها عمدتا در ماشین بازوی رباتیک، کنترل پرواز و سیستم های کنترل استفاده می شود.

سروو موتور یک عملگر خطی یا چرخشی است که کنترل دقیق سریع موقعیت را برای برنامه های کنترل حلقه بسته فراهم میکند.برخلاف موتورهای صنعتی بزرگ,سروو موتور برای تبدیل انرژی مداوم مورد استفاده قرار نمیگیرد.

سروو موتورها به دلیل داشتن اینرسی کم INERTIA دارای سرعت بالا هستند و با قطر کوچک و طول روتور بلند طراحی شده اند.

سروو موتورها چگونه کار میکنند؟

سروو موتور بر اساس مکانیسم سروو کار می کند که از بازخورد(feedback) موقعیت برای کنترل سرعت و موقعیت نهایی موتور استفاده می کند. در داخل، موتور سروو ترکیبی از موتور، مدار بازخورد، کنترل کننده و مدار الکترونیکی دیگر است.

سروو موتور از اینکدر یا سنسور سرعت دهنده استفاده می کند تا بازخورد و موقعیت سرعت را فراهم کند. این سیگنال بازخورد با موقعیت دستورالعمل ورودی (موقعیت مورد نظر موتور مربوط به یک بار) مقایسه می شود ویک سیگنال خطا تولید می کند (اگر اختلافی بین آنها وجود داشته باشد).سیگنال خطا در دسترس آشکارساز خطای خروجی قرار میگیرد که برای راه اندازی موتور کافی نیست.بنابراین آشکارساز خطا به دنباله یک تقویت کننده سروو ولتاژ و  قدرت سیگنال خطارا افزایش میدهد و سپس شفت موتور را به موقعیت مورد نظر تبدیل میکند.

انواع سروو موتورها:

اساسا سروو موتور ها به دو دسته  AC و DC بسته به ماهیت عرضه مورد استفاده برای عملیات آن طبقه بندی می شوند. سرو موتور DC دائمی به دلیل هزینه، کارایی و سادگی آنها برای کاربردهای ساده مورد استفاده قرار می گیرند.اینها برای برنامه های کوچکتر مناسب هستند. با پیشرفت ریزپردازنده و ترانزیستور قدرت، سرو موتور AC به دلیل کنترل دقیق دقت آنها بیشتر استفاده می شود.

سروو موتورDC:

یک سروو موتور DC شامل موتور DC کوچک، پتانسیومتر بازخورد، گیربکس، مدار الکترونیکی موتور و حلقه کنترل بازخورد الکترونیکی است. این بیشتر یا کمتر شبیه موتور DC معمولی است.استاتور موتور شامل یک قاب استوانه ای است و آهنربا به داخل قاب متصل می شود.

روتور شامل BRush و شفت است. یک Commutator  و یک قاب فلزی روتور به بیرون شفت متصل شده و سیم پیچ آرماتور روی قاب فلزی روتور پیچ خورده است.قلم مو(brush) با یک سیم پیچ آرماتور ساخته شده که جریان را به سوئیچ متصل می کند. در پشت شفت، یک آشکارساز به منظور تعیین سرعت چرخش در روتور ساخته شده است.با این ساخت و ساز، ساده است که یک کنترلر با استفاده از مدار ساده را طراحی کنید، زیرا گشتاور متناسب با مقدار جریان عبوری از طریق آرماتور است.همچنین قطبیت لحظه ای ولتاژ کنترل، جهت گشتاور تولید شده توسط موتور را تعیین می کند. . انواع سروو موتور DC عبارتند از موتور سری، موتور کنترل شانت، موتور سری سریال و موتور شنت دائمی دائمی.

اساس کار سروو موتور DC:

سروو موتور DC مجموعه ای از چهار اجزای اصلی است، یعنی یک موتور DC، یک دستگاه سنجش موقعیت، یک مجموعه دنده و یک مدار کنترل.شکل زیر قطعاتی را نشان میدهد که شامل سرو موتور RC است که در آن موتور کوچک DC برای راه اندازی بارها با سرعت و موقعیت دقیق استفاده می شود.

ولتاژ مرجع DC به مقدار مربوط به خروجی مورد نظر تنظیم می شود. این ولتاژ را می توان با استفاده از یک پتانسیومتر دیگر، کنترل عرض پالس به مبدل ولتاژ یا از طریق تایمر بسته به مدار کنترل استفاده کرد.شاخص پتانسیومتر یک ولتاژ مربوطه تولید می کند که سپس به عنوان یکی از ورودی های تقویت کننده خطا اعمال می شود.در برخی از مدارها، یک پالس کنترل برای تولید ولتاژ مرجع DC استفاده می شود که مربوط به موقعیت مورد نظر یا سرعت موتور می باشد و به عنوان عرض پالس به مبدل ولتاژ اعمال می شود.در این مبدل خازن شروع به شارژشدن با سرعت ثابت زمانی میکند هنگامی که پالس زیاد میباشد . سپس شارژ خازن برای تقویت کننده بافر هنگامی که پالس کم است تغذیه میشود و این شارژ بیشتر به تقویت کننده خطا اعمال می شود. بنابراین طول پالس تصمیم میگیرد که ولتاژاعمال شده در تقویت کننده خطا را به عنوان ولتاژ مورد نظر برای تولید سرعت یا موقعیت مورد نظر تعیین کند.در کنترل دیجیتال، میکروپروسسور یا میکروکنترلر برای تولید پالس PWM از لحاظ چرخه کار برای تولید سیگنال های کنترل دقیق تر استفاده می شود.

سیگنال بازخورد مربوط به موقعیت فعلی بار با استفاده از یک حسگر موقعیت بدست می آید. این سنسور به طور معمول یک پتانسیومتر است که ولتاژ مربوط به زاویه مطلق شفت موتور را از طریق مکانیزم دنده تولید می کند. سپس مقدار ولتاژ بازخورد در ورودی آمپلی فایر خطا (مقایسه کننده) اعمال می شود.تقویت کننده خطا یک تقویت کننده بازخورد منفی است و تفاوت بین ورودی های آن را کاهش می دهد. این, ولتاژ مربوط به موقعیت فعلی موتور (با استفاده از پتانسیومتر) با ولتاژ مورد نظر به موقعیت دلخواه موتور (به دست آمده ازعرض پالس مبدل ولتاژ) مقایسه میکند و ولتاژ مثبت یا منفی خطا را تولید می کند.این ولتاژ خطا به آرماتور موتور اعمال می شود. اگر خطا بیشتر باشد، خروجی بیشتر به آرماتور موتور اعمال می شود. تا زمانی که خطا وجود دارد، تقویت کننده ولتاژ خطا را تقویت می کند . موتور تا زمانی که خطا صفر شود، چرخش می کند. اگر خطا منفی باشد، ولتاژ آماتور معکوس میگردد و از این رو، آماتور در جهت مخالف میچرخد.

سروو موتور AC:

موتورهای سروو AC عمدتا موتور القایی قفس سنجاب دو فازی هستند و برای کاربردهای کم توان مورد استفاده قرار می گیرند.امروزه موتورهای سه فاز القایی قفس سنجاب تغییر کرده اند که می توان آنها را در سیستم های سروو قدرت بالا استفاده کرد.تفاوت اصلی موتور القایی فازد بخشی استاندارد و موتور AC این است که روتور قفس سنجاب سروو موتور با میله های رسانای نازک تر ساخته شده است، به طوری که مقاومت موتور بالاتر است.

بر اساس ساخت و ساز، دو نوع مجزا از سروو موتور AC وجود دارد نوع سنکرون سروو موتور AC و نوع موتور القایی AC سروو موتور است.موتور سروو سیکل نوع AC شامل استاتور و روتور است. استاتور شامل یک قاب استوانه ای و هسته استاتور است. کویل آرماتور یک جراحت در اطراف هسته استاتور ایجاد کرده و انتهای کویل با یک سیم سرب که از طریق آن جریان به موتور ارائه می شود متصل شده است.

روتور از یک آهنربای دائمی تشکیل شده و از این رو بر روتور نوع القایی AC که جریان الکتریکی به آن متصل است، تکیه نمی کند. از این رو، به دلیل ویژگی های ساختاری، این نیز به عنوان موتورهای سرو موتور بدون برند نامیده می شود.

هنگامی که میدان استاتور به وجود می آید، روتور از میدان مغناطیسی چرخشی استاتور در سرعت سنکرون استفاده می کند. اگر میدان استاتور متوقف شود، روتور نیز متوقف می شود. با استفاده از این روتور دائمی مغناطیسی، هیچ جریان روتور مورد نیاز نیست و از این رو تولید گرما کم است. همچنین این موتورها به علت عدم وجود جریان روتور، کارایی بالایی دارند. برای شناخت موقعیت روتور با توجه به استاتور، یک رمزگذار(encoder) روی روتور قرار می گیرد و به عنوان یک بازخورد(feedback) به کنترل کننده موتور عمل می کند.

ساختار نوع القایی سرو موتور AC همانند موتور اصلی است. در این موتور، استاتور شامل هسته استاتور، سیم پیچ آرماتور و سیم سرب است، در حالی که روتور متشکل از شفت و هسته روتور است که با یک هادی مشابه شبیه به روتور قفس سنجاب ساخته شده است.اصل کار این موتور سروو شبیه موتور القایی طبیعی است. همچنان کنترل کننده باید موقعیت دقیق روتور را با استفاده از رمزگذار برای کنترل سرعت و موقعیت دقیق بداند.

اساس کار سروو موتورAC:

نمودار سیگنال سروو سیستم موتور القایی دو فاز AC در شکل زیر نشان داده شده است. در این مورد، ورودی مرجع که در آن شفت موتور باید در یک موقعیت خاص نگهداری شود، به روتور ژنراتور synchro به عنوان تکتونیک ورودی مکانیکی داده می شود. این روتور به یک ورودی الکتریکی در ولتاژ نامی در یک فرکانس ثابت متصل است.

سه پایه استاتور یک ژنراتور synchro به ترتیب به پایانه های ترانسفورماتور کنترل متصل می شوند. موقعیت زاویه ای موتور دو فاز به ترتیب روتور ترانسفورماتور کنترل از طریق ترتیب چرخ دنده منتقل می شود و نشان دهنده وضعیت کنترل آلفا است.در ابتدا، بین موقعیت شفت ژنراتور synchro و موقعیت شفت ترانسفورماتور کنترل تفاوت وجود دارد. این خطا به عنوان ولتاژ در ترانسفورماتور کنترل منعکس می شود. این ولتاژ خطا به تقویت کننده سروو و سپس به مرحله کنترل موتور اعمال می شود. این است که موقعیت شفت مورد نظر در موتورهای سروو AC اطمینان حاصل می شود.به جای آن، درایوهای سروو مدرن AC کنترل کننده هایی مانند PLC ها، ریزپردازنده ها و میکروکنترلرها را برای رسیدن به فرکانس متغیر و ولتاژ متغیر به منظور رانندگی موتور، تعبیه می کنند.

 

ترجمه شده توسط گروه مهندسین برتر

همچنین ببینید

Floating regulator(تنظیم کننده متغییر)

Floating regulator(تنظیم کننده متغییر) Voltage Regulators رگولاتور شناور یک نوع رگولاتور ولتاژ است که بدون …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *