Alalisvoolu servomootori üksikasjalik analüüs

Tavaliselt kasutatakse kahte tüüpi servomootoreid, vahelduvvoolu servomootoreid nimetatakse vahelduvvoolu servomootoriteks ja alalisvoolu servomootoriteks töötavaid servomootoreid. See artikkel pakub ainult alalisvoolu servomootorite üksikasjalikku analüüsi.

Servomootori ülesanne on muundada sisendpinge signaal nurknihkeks või nurkkiiruse väljundiks võllil. Teisisõnu tähendab servomootor juhtmootorit, mille kiirus ja suund muutuvad koos sisendpinge signaali suuruse ja suunaga. Servomootorid võivad kanda teatud koormust ja toimida automaatjuhtimissüsteemide täiturmehhanismidena, seetõttu nimetatakse neid ka täitevmootoriteks.

 

Automaatjuhtimissüsteemide servomootorite jõudlusnõuded võib kokku võtta järgmiselt.

 

(1) Ise pöörlemise nähtus puudub. Enne juhtsignaali saabumist jääb servomootori rootor paigale; Pärast juhtsignaali saabumist pöörleb rootor kiiresti; Kui juhtsignaal kaob, peaks servomootori rootor koheselt pöörlemise lõpetama. Nähtust, kus mootor jätkab pöörlemist, kui juhtsignaal on null, nimetatakse "isepöörlemiseks" ja isepöörlemise kõrvaldamine on enesejuhtimissüsteemi normaalseks tööks vajalik tingimus.

(2) Madal koormuseta käivituspinge. Kui mootor on koormamata, nimetatakse väikest juhtpinget paigalseisundist kuni rootori pideva tööni, olenemata selle asendist, käivituspingeks. Mida väiksem on käivituspinge, seda suurem on mootori tundlikkus.

(3) Mehaaniliste ja regulatiivsete omaduste lineaarsus on hea ning see suudab sujuvalt ja stabiilselt reguleerida kiirust laias vahemikus.

(4) Kiire ja reageeriv. Elektromehaaniline ajakonstant on väike, seega vajavad servomootorid väikest inertsimomenti.

 

1. Alalisvoolu servomootorite klassifikatsioon ja struktuur

 

Alalisvoolu servomootor on eriotstarbeline alalisvoolumootor automaatjuhtimissüsteemides. Selle struktuur ei erine põhimõtteliselt tavalistest alalisvoolumootoritest ja koosneb ka kahest osast: staatorist ja rootorist.

 

Staatori ülesanne on luua konstantne magnetväli ja staatori poolused on varustatud ergutusmähistega. Alalisvoolu servosüsteemides kasutatakse tavaliselt elektromagnetilisi ja püsimagnetilisi alalisvoolu servomootoreid. Praegu on elektromagnetiline ergutusmeetod eraldiseisev ergutusmeetod ning ankur ja ergutusmähis saavad toite kahest sõltumatust toiteallikast.

 

Õõnestopsi armatuuri püsimagnetiga alalisvoolu servomootor koosneb välimisest ja sisemisest staatorist ning õõnsa tassi armatuur pöörleb sisemise ja välimise staatori vahelises õhupilus. Välimine staator on valmistatud pehmest magnetmaterjalist raudsüdamikuna, mis on varustatud kontsentreeritud mähisega (kaks poolringikujulist magnetpoolust on valmistatud magnetitest või magnetiseeritud ringikujulisele magnetterasele, et tekitada N ja S poolused). Sisemine staator on valmistatud silindrilisest pehmest magnetmaterjalist, mis toimib magnetahela osana ja võib vähendada magnettakistust. Armatuur on mittemagnetilistest materjalidest (näiteks plastikust) valmistatud õõnes tassikujuline silinder, mis on paigaldatud otse mootori võllile. Mähis, mis on moodustatud õõnsate tasside paigutamisel piki ringtelge ja nende kõvendamisel epoksüvaiguga. Toiteallikas juhitakse armatuuri mähisele läbi harjade ja diverterite. Tüüpilise alalisvoolu servomootori armatuuri südamiku pikkus ja läbimõõt on suuremad kui tavalisel alalisvoolumootoril, eesmärgiga vähendada selle hooratta pöördemomenti ja parandada reageerimiskiirust.

 

Viimastel aastatel on tehnoloogia arenedes esile kerkinud uusi alalisvoolu servomootorite sorte, näiteks harjadeta alalisvoolu servomootoreid.

 

2. Alalisvoolu servomootori tööpõhimõte

 

Ka alalisvoolu servomootorite tööpõhimõte on sama, mis tavalistel väikestel alalisvoolumootoritel. Eraldi ergastava alalisvoolu servomootori puhul, kui ergutusmähisele rakendatakse konstantse magnetvälja loomiseks ergutusvoolu, tekib ankru mähise läbimisel voolu elektromagnetiline pöördemoment, mis põhjustab rootori pöörlemise. Kui üks ergutusmähistest või armatuurimähistest kaotab võimsuse, lõpetab mootor koheselt pöörlemise. Ergastusvoolu suurust ja suunda muutes saab muuta mootori kiirust ja suunda, et see vastaks servomootori juhtimisnõuetele. Kui koormusmoment on konstantne, nimetatakse armatuuri toiteallika pinge konstantseks hoidmist ja mootori kiiruse reguleerimist ergutusvoolu muutmisega magnetvälja juhtimiseks; Ergastusvoolu konstantsena hoidmist ja mootori kiiruse reguleerimist toitepinge muutmisega nimetatakse armatuuri juhtimiseks. Viimaste ideaalsete omaduste ja täpsuse tõttu kasutavad alalisvoolu servomootorid üldiselt armatuuri juhtimist, mis kasutab juhtsignaali pingena armatuuri pinget, samas kui magnetvälja juhtimist kasutatakse ainult väikese võimsusega mootorite jaoks.

 

Alalisvoolu servomootori tööpõhimõte on sama, mis tavalisel alalisvoolumootoril. Kui ergutusmähis on ühendatud konstantse pingega, saab juhtsignaali vastuvõttev armatuurimähis juhtpinge signaali. Kui vool liigub läbi armatuuri mähise, interakteerub selle tekitatud magnetvoog ergutusmähise tekitatud magnetvooga, tekitades elektromagnetilise pöördemomendi, põhjustades armatuuri pöörlemise. Juhtpinge signaali suurust muutes saab muuta mootori kiirust, et saavutada kiiruse reguleerimise eesmärk.

 

Servo-alalisvoolu servomootorite kasutamisel tuleb järgida järgmisi ettevaatusabinõusid.

 

① Elektromagnetilise armatuuriga juhitava alalisvoolu servomootori kasutamisel tuleb kõigepealt ühendada ergutusvõimsus ja seejärel rakendada armatuuri pinget. Töötamise ajal on soovitatav võimalikult palju vältida ergutusmähise voolukatkestust, et vältida liigset armatuurivoolu ja mootori ülepööret.

② Armatuuri juhttoiteallikate erinevat tüüpi valimisel on oluline jätta nende võimsusele vastav varu.