المعرفة الأساسية بمحرك سيرفو

المعرفة الأساسية بمحرك سيرفو

كلمة "سيرفو" تأتي من الكلمة اليونانية "العبد".يمكن فهم "المحرك المؤازر" على أنه محرك يطيع تمامًا أمر إشارة التحكم: قبل إرسال إشارة التحكم، يتوقف الدوار؛عندما يتم إرسال إشارة التحكم، يدور الدوار على الفور؛عندما تختفي إشارة التحكم، يمكن للدوار أن يتوقف على الفور.

المحرك المؤازر هو محرك صغير يستخدم كمشغل في جهاز التحكم الآلي.وتتمثل وظيفتها في تحويل الإشارة الكهربائية إلى إزاحة زاوية أو سرعة زاوية لعمود دوار.

تنقسم المحركات المؤازرة إلى فئتين: مؤازرة التيار المتردد ومؤازرة التيار المستمر

يشبه الهيكل الأساسي لمحرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد تلك الخاصة بالمحرك التعريفي للتيار المتردد (محرك غير متزامن).يوجد ملفا إثارة Wf ولفات تحكم WcoWf مع إزاحة مساحة الطور بمقدار 90 درجة زاوية كهربائية على الجزء الثابت، متصلتين بجهد تيار متردد ثابت، واستخدام جهد التيار المتردد أو تغيير الطور المطبق على المرحاض لتحقيق غرض التحكم في التشغيل من المحرك.يتميز محرك سيرفو التيار المتردد بخصائص التشغيل المستقر، والتحكم الجيد، والاستجابة السريعة، والحساسية العالية، والمؤشرات الصارمة غير الخطية للخصائص الميكانيكية وخصائص التعديل (المطلوب أن يكون أقل من 10% إلى 15% وأقل من 15% إلى 25% على التوالى).

يشبه الهيكل الأساسي لمحرك سيرفو DC هيكل محرك DC العام.سرعة المحرك n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j، حيث E هي القوة الدافعة الكهربائية المضادة لعضو الإنتاج، K ثابت، j هو التدفق المغناطيسي لكل قطب، Ua، Ia هما جهد عضو الإنتاج وتيار عضو الإنتاج، Ra هي مقاومة عضو الإنتاج، تغيير Ua أو تغيير φ يمكن التحكم في سرعة محرك سيرفو DC، ولكن يتم استخدام طريقة التحكم في جهد عضو الإنتاج بشكل عام.في محرك سيرفو DC ذو المغناطيس الدائم، يتم استبدال ملف الإثارة بمغناطيس دائم، ويكون التدفق المغناطيسي φ ثابتًا..يتميز محرك سيرفو DC بخصائص تنظيم خطية جيدة واستجابة زمنية سريعة.

مزايا وعيوب المحركات المؤازرة DC

المزايا: التحكم الدقيق في السرعة، وعزم الدوران القوي وخصائص السرعة، ومبدأ التحكم البسيط، وسهل الاستخدام، ورخيص الثمن.

العيوب: تخفيف الفرشاة، تحديد السرعة، المقاومة الإضافية، وتآكل الجسيمات (غير مناسبة للبيئات الخالية من الغبار والمتفجرة)

مزايا وعيوب محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد

المزايا: خصائص جيدة للتحكم في السرعة، تحكم سلس في نطاق السرعة بالكامل، عدم وجود تذبذب تقريبًا، كفاءة عالية تزيد عن 90%، توليد حرارة أقل، تحكم عالي السرعة، تحكم عالي الدقة في الموضع (اعتمادًا على دقة التشفير)، منطقة تشغيل مصنفة في الداخل، يمكن تحقيق عزم دوران ثابت، وقصور ذاتي منخفض، وضوضاء منخفضة، وعدم تآكل الفرشاة، ولا تحتاج إلى صيانة (مناسبة للبيئات الخالية من الغبار والمتفجرة)

العيوب: التحكم أكثر تعقيدًا، ويجب تعديل معلمات محرك الأقراص في الموقع لتحديد معلمات PID، كما يلزم المزيد من الاتصالات.

تنقسم المحركات المؤازرة DC إلى محركات مصقولة ومحركات بدون فرش

المحركات المصقولة منخفضة التكلفة، وبسيطة الهيكل، وكبيرة في عزم الدوران، ونطاق واسع لتنظيم السرعة، وسهلة التحكم، وتحتاج إلى صيانة، ولكن من السهل صيانتها (استبدال فرشاة الكربون)، وتوليد تداخل كهرومغناطيسي، ولها متطلبات لبيئة الاستخدام، وعادة ما تستخدم للمناسبات الصناعية والمدنية المشتركة الحساسة للتكلفة.

المحركات بدون فرش صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، وعالية الإنتاج وسريعة الاستجابة، وعالية السرعة وصغيرة في القصور الذاتي، ومستقرة في عزم الدوران وسلسة في الدوران، ومعقدة في التحكم، وذكية، ومرنة في وضع التبديل الإلكتروني، ويمكن تبديلها في موجة مربعة أو موجة جيبية، محرك لا يحتاج إلى صيانة، كفاءة عالية وتوفير الطاقة، إشعاع كهرومغناطيسي صغير، ارتفاع درجة حرارة منخفضة وعمر طويل، مناسب لبيئات مختلفة.

المحركات المؤازرة ذات التيار المتردد هي أيضًا محركات بدون فرش، وتنقسم إلى محركات متزامنة وغير متزامنة.في الوقت الحاضر، يتم استخدام المحركات المتزامنة بشكل عام في التحكم في الحركة.نطاق الطاقة كبير، ويمكن أن تكون الطاقة كبيرة، والقصور الذاتي كبير، والحد الأقصى للسرعة منخفض، وتزداد السرعة مع زيادة الطاقة.نزول سريع موحد، مناسب للسرعة المنخفضة ومناسبات الجري السلس.

الدوار الموجود داخل محرك سيرفو هو مغناطيس دائم.يتحكم السائق في الكهرباء ثلاثية الطور U/V/W لتشكيل مجال كهرومغناطيسي.يدور الدوار تحت تأثير هذا المجال المغناطيسي.وفي الوقت نفسه، يقوم جهاز التشفير الذي يأتي مع المحرك بإرسال إشارة التغذية الراجعة إلى السائق.تتم مقارنة القيم لضبط زاوية دوران الدوار.تعتمد دقة محرك السيرفو على دقة جهاز التشفير (عدد الخطوط).

ما هو محرك سيرفو؟كم عدد الأنواع الموجودة؟ما هي خصائص العمل؟

الإجابة: يتم استخدام محرك سيرفو، المعروف أيضًا باسم المحرك التنفيذي، كمشغل في نظام التحكم الآلي لتحويل الإشارة الكهربائية المستقبلة إلى إزاحة زاويّة أو إخراج سرعة زاوية على عمود المحرك.

تنقسم المحركات المؤازرة إلى فئتين: محركات مؤازرة تعمل بالتيار المستمر والتيار المتردد.خصائصها الرئيسية هي أنه لا يوجد دوران ذاتي عندما يكون جهد الإشارة صفراً، وتتناقص السرعة بسرعة موحدة مع زيادة عزم الدوران.

ما هو الفرق في الأداء بين محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد ومحرك سيرفو يعمل بالتيار المستمر بدون فرش؟

الإجابة: أداء محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد أفضل، لأنه يتم التحكم في سيرفو التيار المتردد بواسطة موجة جيبية وتموج عزم الدوران صغير؛بينما يتم التحكم في أجهزة DC بدون فرش بواسطة موجة شبه منحرفة.لكن التحكم المؤازر DC بدون فرش بسيط نسبيًا ورخيص.

التطور السريع لتكنولوجيا محرك سيرفو التيار المتردد بالمغناطيس الدائم جعل نظام سيرفو التيار المستمر يواجه أزمة التخلص منه.مع تطور التكنولوجيا، حققت تكنولوجيا محرك سيرفو التيار المتردد بالمغناطيس الدائم تطورًا متميزًا، وأطلقت شركات تصنيع الأجهزة الكهربائية الشهيرة في مختلف البلدان باستمرار سلسلة جديدة من محركات سيرفو التيار المتردد ومحركات المؤازرة.لقد أصبح نظام سيرفو التيار المتردد هو اتجاه التطوير الرئيسي لنظام سيرفو المعاصر عالي الأداء، مما يجعل نظام سيرفو التيار المستمر يواجه أزمة التخلص منه.

بالمقارنة مع المحركات المؤازرة التي تعمل بالتيار المستمر، تتمتع المحركات المؤازرة ذات المغناطيس الدائم ذات التيار المتردد بالمزايا الرئيسية التالية:

⑴بدون فرشاة ومقوم التيار، تكون العملية أكثر موثوقية وخالية من الصيانة.

(2) يتم تقليل تسخين لف الجزء الثابت إلى حد كبير.

⑶ القصور الذاتي صغير، والنظام لديه استجابة سريعة جيدة.

⑷ حالة العمل عالية السرعة وعزم الدوران جيدة.

⑸حجم صغير وخفيف الوزن تحت نفس القوة.

مبدأ محرك سيرفو

إن هيكل الجزء الثابت لمحرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد يشبه بشكل أساسي هيكل المحرك غير المتزامن أحادي الطور ذو المكثف المنفصل.تم تجهيز الجزء الثابت بملفين بفارق متبادل قدره 90 درجة ، أحدهما هو ملف الإثارة Rf ، والذي يتصل دائمًا بجهد التيار المتردد Uf ؛والآخر هو ملف التحكم L، وهو متصل بجهد إشارة التحكم Uc.لذلك يسمى محرك سيرفو التيار المتردد أيضًا بمحركين مؤازرين.

عادةً ما يتم تصنيع الجزء الدوار للمحرك المؤازر AC في قفص سنجابي، ولكن من أجل جعل المحرك المؤازر يتمتع بنطاق سرعة واسع، وخصائص ميكانيكية خطية، وعدم وجود ظاهرة "الدوران التلقائي" وأداء الاستجابة السريعة، مقارنة بالمحركات العادية، يجب أن يكون مقاومة الدوار كبيرة ولحظة القصور الذاتي صغيرة.في الوقت الحاضر، هناك نوعان من هياكل الدوار التي يتم استخدامها على نطاق واسع: الأول هو الجزء الدوار القفص السنجابي مع قضبان توجيه عالية المقاومة مصنوعة من مواد موصلة عالية المقاومة.من أجل تقليل عزم القصور الذاتي للدوار، يتم جعل الدوار نحيفًا؛الآخر عبارة عن دوار على شكل كوب مجوف مصنوع من سبائك الألومنيوم، وجدار الكوب هو 0.2 -0.3 مم فقط، ولحظة القصور الذاتي للدوار على شكل كوب مجوف صغيرة، والاستجابة سريعة، والعملية مستقرة، لذلك يتم استخدامه على نطاق واسع.

عندما لا يكون لمحرك سيرفو التيار المتردد جهد تحكم، لا يوجد سوى المجال المغناطيسي النابض الناتج عن ملف الإثارة في الجزء الثابت، ويكون الدوار ثابتًا.عندما يكون هناك جهد تحكم، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار في الجزء الثابت، ويدور الدوار في اتجاه المجال المغناطيسي الدوار.عندما يكون الحمل ثابتًا، تتغير سرعة المحرك مع حجم جهد التحكم.عندما تكون مرحلة جهد التحكم معاكسة، سيتم عكس محرك المؤازرة.

على الرغم من أن مبدأ عمل محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد يشبه مبدأ تشغيل محرك غير متزامن أحادي الطور يتم تشغيله بواسطة مكثف، إلا أن مقاومة الجزء الدوار للأول أكبر بكثير من مقاومة الجزء الأخير.ولذلك، بالمقارنة مع المحرك غير المتزامن الذي يعمل بمكثف، فإن المحرك المؤازر لديه ثلاث ميزات بارزة:

1. عزم دوران كبير عند البدء: نظرًا لمقاومة الدوار الكبيرة، فإن خاصية عزم الدوران (الخاصية الميكانيكية) أقرب إلى الخطية، ولها عزم دوران أكبر.لذلك، عندما يكون للجزء الثابت جهد تحكم، يدور الدوار على الفور، والذي يتميز بخصائص البدء السريع والحساسية العالية.

2. نطاق التشغيل الواسع: التشغيل المستقر والضوضاء المنخفضة.[/p] [p=30, 2, left] 3. لا توجد ظاهرة الدوران الذاتي: إذا فقد محرك سيرفو قيد التشغيل جهد التحكم، فسيتوقف المحرك عن العمل على الفور.

ما هو "المحرك الصغير لنقل الدقة"؟

يمكن لـ "المحرك الصغير للإرسال الدقيق" تنفيذ التعليمات المتغيرة بشكل متكرر في النظام بسرعة وبشكل صحيح، ودفع آلية المؤازرة لإكمال العمل المتوقع بواسطة التعليمات، ويمكن لمعظمها تلبية المتطلبات التالية:

1. يمكنها البدء، التوقف، الفرامل، الرجوع للخلف والتشغيل بسرعة منخفضة بشكل متكرر، ولها قوة ميكانيكية عالية، ومستوى مقاومة عالي للحرارة ومستوى عزل عالي.

2. قدرة استجابة سريعة جيدة، وعزم دوران كبير، ولحظة صغيرة من القصور الذاتي وثبات زمني صغير.

3. مع السائق وجهاز التحكم (مثل محرك سيرفو، محرك متدرج)، فإن أداء التحكم يكون جيدًا.

4. موثوقية عالية ودقة عالية.

فئة وهيكل وأداء "محرك صغير ناقل الحركة الدقيق"

محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد

(1) محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد ثنائي الطور من نوع القفص (دوار من نوع القفص النحيف، خصائص ميكانيكية خطية تقريبًا، حجم صغير وتيار إثارة، أجهزة مؤازرة منخفضة الطاقة، التشغيل منخفض السرعة ليس سلسًا بدرجة كافية)

(2) محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد ثنائي الطور بدوار الكأس غير المغناطيسي (دوار بدون قلب، خصائص ميكانيكية خطية تقريبًا، حجم كبير وتيار إثارة، مؤازرة طاقة صغيرة، تشغيل سلس بسرعة منخفضة)

(3) محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد ثنائي الطور مع دوار على شكل كأس مغناطيسي حديدي (الدوار الكأسي مصنوع من مادة مغناطيسية حديدية، خصائص ميكانيكية خطية تقريبًا، عزم قصور كبير للدوار، تأثير تروس صغير، تشغيل مستقر)

(4) محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد بمغناطيس دائم متزامن (وحدة متكاملة محورية تتكون من محرك متزامن بمغناطيس دائم ومقياس سرعة الدوران وعنصر كشف الموضع، والجزء الثابت ثلاثي الطور أو ثنائي الطور، ويجب أن يكون دوار المادة المغناطيسية مزودًا بـ نطاق السرعة واسع والخصائص الميكانيكية تتكون من منطقة عزم دوران ثابتة ومنطقة طاقة ثابتة، والتي يمكن قفلها بشكل مستمر، مع أداء استجابة سريع جيد، وطاقة خرج كبيرة، وتقلب عزم الدوران الصغير؛ محرك موجة مربعة ومحرك موجة جيبية، وأداء تحكم جيد، ومنتجات كيميائية متكاملة كهروميكانيكية)

(5) محرك سيرفو يعمل بالتيار المتردد ثلاثي الطور غير متزامن (يشبه الدوار المحرك غير المتزامن من نوع القفص، ويجب أن يكون مجهزًا بمحرك. إنه يعتمد التحكم في المتجهات ويوسع نطاق تنظيم سرعة الطاقة الثابتة. ويستخدم في الغالب في أنظمة تنظيم سرعة المغزل للأداة الآلية)

محرك سيرفو يعمل بالتيار المستمر

(1) محرك سيرفو DC متعرج مطبوع (يتم ربط دوار القرص والجزء الثابت للقرص بشكل محوري بفولاذ مغناطيسي أسطواني، وعزم القصور الذاتي للدوار صغير، ولا يوجد تأثير ترس، ولا تأثير تشبع، وعزم الدوران الناتج كبير)

(2) محرك سيرفو DC من نوع القرص الملفوف (يتم ربط دوار القرص والجزء الثابت محوريًا بالفولاذ المغناطيسي الأسطواني، ولحظة القصور الذاتي للدوار صغيرة، وأداء التحكم أفضل من محركات سيرفو DC الأخرى، والكفاءة عالية، و عزم الدوران الناتج كبير)

(3) محرك DC ذو مغناطيس دائم لعضو التسليح من النوع الكوب (دوار بدون قلب، لحظة قصور ذاتي للدوار الصغير، مناسب لنظام مؤازر الحركة المتزايدة)

(4) محرك سيرفو DC بدون فرش (الجزء الثابت عبارة عن لف متعدد المراحل، والدوار عبارة عن مغناطيس دائم، مع مستشعر موضع الدوار، ولا يوجد تداخل شراري، وعمر طويل، وضوضاء منخفضة)

محرك عزم الدوران

(1) محرك عزم الدوران DC (الهيكل المسطح، عدد الأعمدة، عدد الفتحات، عدد قطع التبديل، عدد الموصلات المتسلسلة؛ عزم دوران كبير للإخراج، العمل المستمر بسرعة منخفضة أو متوقفة، خصائص ميكانيكية وتعديلية جيدة، ثابت وقت كهروميكانيكي صغير )

(2) محرك عزم دوران DC بدون فرش (مشابه في الهيكل لمحرك سيرفو DC بدون فرش، ولكنه مسطح، مع العديد من الأعمدة والفتحات والموصلات المتسلسلة؛ عزم دوران كبير للإخراج، خصائص ميكانيكية وتعديلية جيدة، عمر طويل، لا شرارة، لا ضوضاء منخفضة)

(3) محرك عزم دوران AC من النوع القفصي (دوار من نوع القفص، هيكل مسطح، عدد كبير من الأعمدة والفتحات، عزم دوران كبير، ثابت وقت كهروميكانيكي صغير، تشغيل دوار مقفل على المدى الطويل، وخصائص ميكانيكية ناعمة)

(4) محرك عزم دوران تيار متردد ذو دوار صلب (الدوار الصلب مصنوع من مادة مغناطيسية حديدية، هيكل مسطح، عدد كبير من الأعمدة والفتحات، دوار مقفل طويل الأمد، تشغيل سلس، خصائص ميكانيكية ناعمة)

السائر المحركات

(1) محرك متدرج تفاعلي (الجزء الثابت والدوار مصنوعان من صفائح فولاذية من السيليكون، ولا يوجد لف على قلب الدوار، ويوجد ملف تحكم على الجزء الثابت؛ زاوية الخطوة صغيرة، وتردد البدء والتشغيل مرتفع دقة زاوية الخطوة منخفضة، ولا يوجد عزم دوران ذاتي القفل)

(2) محرك متدرج ذو مغناطيس دائم (دوار ذو مغناطيس دائم، قطبية مغنطة شعاعية؛ زاوية خطوة كبيرة، تردد تشغيل وتشغيل منخفض، عزم دوران ثابت، واستهلاك طاقة أصغر من النوع التفاعلي، ولكن هناك حاجة إلى نبضات موجبة وسالبة)

(3) محرك متدرج هجين (دوار مغناطيسي دائم، قطبية مغنطة محورية؛ دقة زاوية خطوة عالية، عزم دوران ثابت، تيار دخل صغير، مغناطيس تفاعلي ودائم