В этой статье мы поговорим про серводвигатели. Разберем плюсы/минусы, принцип работы и критерии выбора.
Серводвигатель (СД) – электрический привод с обратной связью по положению, который автоматически корректирует состояние через энкодер, в соответствии с параметрами, заданными управляющей программой.
Управление сервоприводом. Принцип работы
Работа сервопривода состоит из нескольких цикличных этапов:
1. Двигатель получает на управляемый вход некое значение внешнего управляющего параметра, на которое он настроен. Например: угол поворота вала электродвигателя.
2. Блок управления ("сервоусилитель" или частотный преобразователь) сравнивает это значение со значением энкодера (датчика обратной связи) или с математической моделью (алгоритм вычислений зашит в памяти частотного преобразователя).
3. На основании полученного результата "сервоусилитель" или частотный преобразователь изменяет параметры работы электропривода и производит корректирующее действие для сервомотора (или серию действий), например: поворот вала, ускорение или замедление, так, чтобы значение с датчика обратной связи стало как можно ближе к значению внешнего управляющего параметра (управляющие параметры задаются оператором сервопривода).
Виды сервопривода
Существует множество видов сервоприводов, рассмотрим наиболее распространенные:
- Сервоприводы на базе ШД с цепью обратной связи. Эти приводы имеют замкнутый контур управления положением, незначительные тепловые потери, плавное движение, низкий уровень шума, отсутствие автоколебаний, перерегулирования, высокое быстродействие, отличаются простотой настройки, имеют компактные размеры.
- СД на базе двигателей постоянного тока. Сервоприводы с энкодером мощностью электродвигателей 10Вт-400Вт и напряжением питания до 80В.
- СД на базе BLDC – синхронные бесщеточные серводвигатели постоянного тока с энкодером и датчиком Холла, которые состоят из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Их также называют бесколлекторными или вентильными СД, т.к. у такого типа двигателей щёточно-коллекторный узел заменен полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора. Эти компактные двигатели отличаются высокой энергоэффективностью и имеют длительный срок службы.
- СД на базе PMSM – приводы переменного тока построены на базе PMSM синхронных электродвигателей с энкодером и драйверов. Развивают скорость вращения до 4000об/мин.
Преимущества серводвигателя:
- Высокая отдаваемая мощность, сравнительно с электродвигателями других типов такого же размера и веса.
- Точность позиционирования – определяется установленным энкодером.
- Высокий КПД, до 90% с легкими нагрузками.
- Быстрое ускорение .
- Может кратковременно отдать повышенную мощность (2-3 раза) и повышенный момент (5-10 раз).
- Двигатель не нагревается, потребляется ток пропорционально нагрузке.
- На высоких скоростях не шумит.
- Не резонирует и не вибрирует во всем диапазоне частот вращения.
Недостатки серводвигателя:
- Более высокая стоимость, сравнительно с ШД.
- Система с серводвигателем требует настройки.
- Сложная система. Много соединительных проводов. Наличие энкодера.
- Небезопасная система, если нарушается обратная связь – серводвигатель может провернуть передачу. Требуются системы экстренного отключения.
- Щетки изнашиваются. После 2000 часов работы, требуется их замена.
- Серводвигатель может перегореть при постоянной перегрузке.
- Требуется мощный источник питания, чтобы система была устойчива к кратковременным перегрузкам.
- Серводвигатель отдает максимальный момент на высоких оборотах, поэтому может потребоваться редуктор.
- Серводвигатели плохо охлаждаются. Серводвигатели с вентиляционными отверстиями быстро засоряются продуктами обработки материалов.
Применение СД
Применяются в высокопроизводительном оборудовании, например: производстве роботов, станков с ЧПУ, автоматических линиях производства, подъемно-транспортной техники, упаковочных станках, швейном оборудовании, полиграфии; деревообработке, пищевой промышленности, авиамоделировании и т.д.
Для построения комплектного сервопривода, кроме серводвигателя, необходимо приобрести серводрайвер и соединительные кабели. Все необходимые товары можно приобрести на нашем сайте. Выбрать оборудование помогут наши технические специалисты.