Detaljerad analys av DC-servomotor

Det finns två typer av vanliga servomotorer, de som arbetar på växelström kallas växelströmsservomotorer och de som arbetar på likström kallas likströmsservomotorer. Den här artikeln ger endast en detaljerad analys av DC-servomotorer.

Funktionen hos en servomotor är att omvandla inspänningssignalen till vinkelförskjutning eller vinkelhastighetsutgång på axeln. Med andra ord avser en servomotor en styrmotor vars hastighet och riktning ändras med storleken och riktningen på inspänningssignalen. Servomotorer kan bära en viss belastning och fungerar som ställdon i automatiska styrsystem, så de kallas också för executive motorer.

 

Prestandakraven för servomotorer i automatiska styrsystem kan sammanfattas enligt följande.

 

(1) Inget självrotationsfenomen. Innan styrsignalen kommer förblir servomotorns rotor stillastående; Efter att styrsignalen anländer roterar rotorn snabbt; När styrsignalen försvinner bör servomotorns rotor omedelbart sluta rotera. Fenomenet att motorn fortsätter att rotera när styrsignalen är noll kallas "självrotation", och att eliminera självrotation är ett nödvändigt villkor för normal drift av självkontrollsystemet.

(2) Låg startspänning utan belastning. När motorn är urladdad kallas den lilla styrspänningen från stationärt tillstånd till kontinuerlig drift av rotorn, oavsett dess läge, startspänningen. Ju mindre startspänningen är, desto högre är motorns känslighet.

(3) Linjäriteten hos mekaniska och reglerande egenskaper är bra, och den kan smidigt och stabilt reglera hastigheten över ett brett intervall.

(4) Snabb och lyhörd. Den elektromekaniska tidskonstanten är liten, så servomotorer kräver ett litet tröghetsmoment.

 

1. Klassificering och struktur för DC-servomotorer

 

DC-servomotor är en DC-motor för speciella ändamål i automatiska styrsystem. Dess struktur skiljer sig inte i grunden från vanliga DC-motorer, och den består också av två delar: stator och rotor.

 

Statorns funktion är att upprätta ett konstant magnetfält, och statorpolerna är utrustade med excitationslindningar. I DC-servosystem används vanligtvis elektromagnetiska och permanentmagnetiska DC-servomotorer. För närvarande är den elektromagnetiska excitationsmetoden en separat exciteringsmetod, och ankaret och excitationslindningen drivs av två oberoende kraftkällor.

 

Den permanentmagnetiska DC-servomotorn för ihålig kopparmatur består av en yttre stator och en inre stator, och den ihåliga kopparmaturen roterar i luftgapet mellan de inre och yttre statorerna. Den yttre statorn är gjord av mjukt magnetiskt material som järnkärnan, som är utrustad med en koncentrerad lindning (två halvcirkulära magnetiska poler är gjorda av magneter eller magnetiserade på ett cirkulärt magnetiskt stål för att generera N- och S-poler). Den inre statorn är gjord av cylindriskt mjukt magnetiskt material, som fungerar som en del av den magnetiska kretsen och kan minska det magnetiska motståndet. En armatur är en ihålig skålformad cylinder gjord av icke-magnetiska material (som plast), direkt installerad på motoraxeln. En lindning bildad genom att anordna ihåliga koppar längs omkretsaxeln och härda dem med epoxiharts. Strömförsörjningen appliceras på ankaret som lindas genom borstar och avledare. Armaturkärnans längd och diameter för en typisk DC-servomotor är större än för en vanlig DC-motor, i syfte att minska svänghjulets vridmoment och förbättra svarshastigheten.

 

Under de senaste åren, med utvecklingen av teknik, har nya varianter av DC-servomotorer dykt upp, såsom borstlösa DC-servomotorer.

 

2. Arbetsprincipen för DC-servomotorn

 

Arbetsprincipen för DC-servomotorer är också densamma som för vanliga små DC-motorer. För en separat exciterad DC-servomotor, om en exciteringsström appliceras på excitationslindningen för att etablera ett konstant magnetfält, kommer ett elektromagnetiskt vridmoment att genereras när ankarlindningen passerar genom strömmen, vilket får rotorn att rotera. När en av excitationslindningarna eller armaturlindningarna tappar effekt, slutar motorn omedelbart att rotera. Genom att ändra storleken och riktningen för excitationsströmmen kan motorns hastighet och riktning ändras för att uppfylla servomotorns kontrollkrav. När belastningsmomentet är konstant kallas det att hålla ankarets strömförsörjningsspänning konstant och styra motorhastigheten genom att ändra excitationsströmmen magnetfältskontroll; Att hålla exciteringsströmmen konstant och styra motorhastigheten genom att ändra matningsspänningen kallas ankarstyrning. På grund av de idealiska egenskaperna och noggrannheten hos den senare använder DC-servomotorer i allmänhet ankarstyrning, som använder ankarspänning som styrsignalspänning, medan magnetfältskontroll endast används för lågeffektmotorer.

 

Den grundläggande arbetsprincipen för en DC-servomotor är densamma som för en allmän DC-motor. När magnetiseringslindningen är ansluten till en konstant spänning, mottar ankarlindningen som tar emot styrsignalen styrspänningssignalen. När strömmen flyter genom ankarlindningen interagerar det magnetiska flödet som genereras av det med det magnetiska flödet som genereras av excitationslindningen för att generera elektromagnetiskt vridmoment, vilket får ankaret att rotera. Genom att ändra storleken på styrspänningssignalen kan motorns hastighet ändras för att uppnå målet med hastighetsreglering.

 

När du använder servo DC servomotorer bör följande försiktighetsåtgärder vidtas:

 

① När du använder en elektromagnetisk ankarstyrd likströmsservomotor, ska magnetiseringsströmmen anslutas först, och sedan ska ankarspänningen appliceras. Under drift är det tillrådligt att undvika strömavbrott i magnetiseringslindningen så mycket som möjligt för att förhindra överdriven ankarström och motoröverhastighet.

② När du väljer olika typer av armaturstyrda strömförsörjningar är det viktigt att lämna lämplig marginal i deras kapacitet.