א מנוע סרוו פועל כמו מפעיל סיבובי המשמש בעיקר לשינוי קלט חשמלי להאצה מכנית. מנוע זה פועל על בסיס מנגנון סרוו בכל מקום שבו משוב המיקום מנוצל לשליטה על המהירות והמיקום הסופי של המנוע. מנועי סרוו מסתובבים ומקבלים זווית מסוימת על סמך הקלט המופעל. מנועי סרוו קטנים בגודלם אך הם חסכוניים מאוד באנרגיה. מנועים אלה מסווגים לשני סוגים כמו AC servomotor & DC servomotor אך ההבדל העיקרי בין שני המנועים הללו הוא מקור הכוח המשמש. הביצועים של א מנוע סרוו DC תלוי בעיקר במתח בלבד ואילו מנוע סרוו AC תלוי גם במתח וגם בתדר. מאמר זה דן באחד מסוגי מנועי הסרוו - א מנוע AC סרוו - עבודה עם אפליקציות.
מהו מנוע סרוו AC?
סוג של מנוע סרוו המייצר פלט מכני באמצעות קלט חשמלי AC בצורת מהירות זוויתית מדויקת נקרא מנוע סרוו AC. הספק המוצא המתקבל ממנוע סרוו זה נע בעיקר בין וואט לכמה 100 וואט. תדר הפעולה של מנוע AC סרוו נע בין 50 ל-400 הרץ. תרשים מנוע סרוו AC מוצג להלן.
המאפיינים העיקריים של מנועי AC סרוו כוללים בעיקר; מדובר במכשירים עם פחות משקל, המספקים יציבות ואמינות בפעולה, רעש לא נוצר בזמן ההפעלה, מספקים מאפייני מהירות מומנט ליניאריים, ועלויות תחזוקה מופחתות כאשר טבעות החלקה ומברשות אינן קיימות.
אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על סוגי מנועי סרוו AC
בניית מנוע סרוו AC
בדרך כלל, מנוע סרוו AC הוא מנוע אינדוקציה דו-פאזי. מנוע זה נבנה באמצעות סטטור וא רוטור כמו מנוע אינדוקציה רגיל. בדרך כלל, לסטטור של מנוע סרוו זה יש מבנה למינציה. סטטור זה כולל שני פיתולים הממוקמים במרחק של 90 מעלות זה מזה בחלל. בגלל שינוי פאזה זה, נוצר שדה מגנטי סיבובי.
הפיתול הראשון ידוע בתור הפיתול הראשי או מכונה גם פיתול שלב קבוע או ייחוס. כאן, הפיתול הראשי מופעל ממקור אספקת המתח הקבוע ואילו הפיתול האחר כמו פיתול הבקרה או שלב הבקרה מופעלת על ידי מתח הבקרה המשתנה. מתח בקרה זה מסופק פשוט ממגבר סרוו.
באופן כללי, הרוטור זמין בשני סוגים מסוג כלוב סנאי וסוג כוס גרירה. הרוטור המשמש במנוע זה הוא רוטור רגיל מסוג כלוב כולל מוטות אלומיניום קבועים בחריצים ומקוצרים דרך טבעות קצה. מרווח האוויר נשמר למינימום לקישור שטף מקסימלי. הסוג השני של הרוטור כמו כוס גרירה משמש בעיקר כאשר האינרציה של המערכת המסתובבת הופכת נמוכה. אז זה עוזר להפחית את צריכת החשמל.
עקרון העבודה של AC Servomotor
עקרון העבודה של מנוע AC סרוו הוא; ראשית, מתח AC קבוע ניתן בפיתול הראשי של המתנע של מנוע הסרוו ומסוף סטטור נוסף מחובר פשוט לשנאי הבקרה לאורך פיתול הבקרה. בגלל מתח הייחוס המופעל, הציר של הגנרטור הסינכרוני יסתובב במהירות מסוימת ויקבל מיקום זוויתי מסוים.
בנוסף, לציר של שנאי הבקרה יש מיקום זוויתי ספציפי שמשווה לנקודת הזווית של הציר של מחולל הסינכרון. אז השוואת שני המצבים הזוויתיים תספק את אות השגיאה. ליתר דיוק, רמות המתח עבור מיקומי הציר המקבילים מוערכות מה שמייצר את אות השגיאה. אז אות השגיאה הזה מתקשר עם רמת המתח הנוכחית בשנאי הבקרה. לאחר מכן, אות זה ניתן למגבר הסרוו כך שהוא יוצר מתח בקרה לא אחיד.
על ידי המתח המופעל הזה, שוב הרוטור משיג מהירות ספציפית, מתחיל בסיבוב ושומר עד שערך אות השגיאה מגיע לאפס, כך שהוא משיג את המיקום המועדף של המנוע בתוך מנועי ה-AC.
פונקציית העברה של מנוע סרוו AC
ניתן להגדיר את פונקציית ההעברה של מנוע AC סרוו כיחס בין L.T (Laplace Transform) של משתנה הפלט ל- L.T (Laplace Transform) של משתנה הקלט. אז זה המודל המתמטי שמבטא את המשוואה הדיפרנציאלית שאומרת את o/p עד i/p של המערכת.
אם ה-T.F. (פונקציית העברה) של כל מערכת ידועה, אז ניתן לחשב את תגובת הפלט עבור סוגים שונים של תשומות כדי לזהות את אופי המערכת. באופן דומה, אם פונקציית ההעברה (T.F) אינה ידועה, ניתן למצוא אותה בניסוי פשוט על ידי החלת תשומות ידועות על המכשיר ולימוד הפלט של המערכת.
מנוע סרוו AC הוא מנוע אינדוקציה דו-פאזי, כלומר יש לו שתי פיתולים כמו פיתול בקרה (פיתול שדה ראשי) ופיתול ייחוס (פיתול מלהיב).
אז אנחנו צריכים לגלות את פונקציית ההעברה של מנוע AC סרוו כלומר, θ(s)/ec(s). כאן 'θ(s)/' הוא הפלט של המערכת ואילו האקס(ים) הוא הקלט של המערכת.
על מנת לגלות את פונקציית ההעברה של המנוע, עלינו לברר מהו המומנט שפותח על ידי המנוע 'Tm' ואת המומנט שפותח על ידי העומס 'Tl'. אם נשווה את מצב שיווי המשקל כמו
Tm = Tl, אז נוכל לקבל את פונקציית ההעברה.
תן, Tm = מומנט שפותח על ידי המנוע.
Tl = מומנט שפותח על ידי העומס או מומנט העומס.
'θ' = תזוזה זוויתית.
'ω' = d θ/dt = מהירות זוויתית.
'J' = רגע האינרציה של העומס.
'B' הוא ה-dashpot של העומס.
כאן שני הקבועים שיש לקחת בחשבון הם K1 ו-K2.
'K1' הוא השיפוע של מתח שלב הבקרה לעומת מאפייני המומנט.
'K2' הוא השיפוע של מאפייני מומנט המהירות.
כאן, המומנט שפותח על ידי המנוע מסומן בפשטות על ידי
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
ניתן לעצב את מומנט העומס (TL) על ידי התחשבות במשוואת איזון המומנט.
מומנט מופעל = מומנט מנוגד עקב J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
אנו יודעים שתנאי שיווי המשקל Tm = Tl.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
החל את משוואת טרנספורמציה של Laplace על המשוואה שלעיל
K1Ec(s) – K2 S θ(S) = J S^2θ (S) + B S θ(S)
K1Ec(s) = JS^2θ (S) + BSθ(S)+ K2S θ(S)
K1Ec(s) = θ (S)[J S^2 + BS + K2S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/ J S^2 + BS + K2S
= K1/S [B + JS + K2]
= K1/S [B + K2 + JS]
= K1/ S (B + K2) [1 + (J/ B + K2) *S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/(B + K2) / S[1 + (J/ B + K2) *S]
T.F = Km / S[1 + (J/ B + K2) *S] => Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
T.F = Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
כאשר, Km = K1/ B + K2 = קבוע רווח מנוע.
Tm = J/ B + K2 = קבוע זמן מנוע.
שיטות בקרת מהירות מנוע סרוו AC
באופן כללי, סרוו מנועים יש שלוש שיטות בקרה כמו בקרת מיקום, בקרת מומנט ובקרת מהירות.
שיטת בקרת המיקום משמשת לקביעת גודל מהירות הסיבוב לאורך אותות תדר כניסה חיצוניים. זווית המהפכה נקבעת על ידי ה-No. של פולסים. ניתן להקצות ישירות את המיקום והמהירות של מנוע סרוו באמצעות תקשורת. מכיוון שלמיקום השיטה יכול להיות שליטה קפדנית ביותר על המיקום והמהירות, אז היא משמשת בדרך כלל במסגרת יישום המיקום.
בשיטת בקרת המומנט, מומנט המוצא של מנוע הסרוו נקבע על ידי כניסה אנלוגית בכתובת. זה יכול לשנות את המומנט פשוט על ידי שינוי האנלוגי בזמן אמת. בנוסף, הוא יכול גם לשנות את הערך בכתובת היחסית באמצעות תקשורת.
במצב בקרת מהירות, ניתן לשלוט על מהירות המנוע על ידי כניסה ודופק אנלוגיים. אם יש דרישות דיוק ואין דאגה לגבי כל כך הרבה מומנט אז מצב המהירות עדיף.
מאפיינים של מנוע סרוו AC
מאפייני מהירות המומנט של מנוע AC סרוו מוצגים להלן. במאפיינים הבאים, המומנט משתנה עם המהירות אך לא ליניארי מכיוון שהוא תלוי בעיקר ביחס בין התגובה (X) ל הִתנַגְדוּת (ר). הערך הנמוך של יחס זה כרוך בכך שלמנוע יש התנגדות גבוהה ותגובתיות נמוכה, במקרים כאלה, מאפייני המנוע הם ליניאריים יותר מערך היחס הגבוה בין תגובת (X) להתנגדות (R).
יתרונות
היתרונות של מנועי סרוו AC כוללים את הדברים הבאים.
- מאפייני בקרת המהירות של מנוע זה טובים.
- הם מייצרים פחות כמות חום.
- הם מציעים יעילות גבוהה, מומנט רב יותר למשקל, אמינות ורעש RF מופחת.
- הם צריכים פחות תחזוקה.
- יש להם תוחלת חיים ארוכה יותר בהיעדר קיום של commutator.
- מנועים אלה מסוגלים להתמודד עם עליות זרם גבוהות יותר במכונות תעשייתיות.
- במהירויות גבוהות, הם מציעים מומנט קבוע יותר.
- אלה אמינים ביותר.
- הם מספקים ביצועים במהירות גבוהה.
- אלה מתאימים היטב ליישומי עומס לא יציב.
החסרונות של מנועי סרוו AC כוללים את הדברים הבאים.
- בקרת מנוע סרוו AC קשה יותר.
- מנועים אלה יכולים להישבר על ידי עומס יתר קבוע.
- תיבות הילוכים נחוצות לעתים קרובות כדי להעביר כוח במהירויות גבוהות.
יישומים
היישומים של מנועי סרוו AC כוללים את הדברים הבאים.
- מנועי סרוו AC ישימים כאשר ויסות המיקום הוא משמעותי ונמצא בדרך כלל בהתקני מוליכים למחצה, רובוטים, מטוסים וכלי מכונות.
- מנועים אלה משמשים במכשירים הפועלים על מנגנון סרוו כמו במחשבים והתקני בקרת מיקום.
- מנוע סרוו AC משמש בכלי מכונות, מכונות רובוטיקה ומערכות מעקב.
- מנועי סרוו אלו משמשים במגוון תעשיות בגלל היעילות והרבגוניות שלהם.
- מנוע סרוו AC משמש ברוב המכונות והמכשירים הנפוצים כמו מחממי מים, תנורים, משאבות, רכבי שטח, ציוד בגנים וכו'.
- רבים מהמכשירים והכלים המשמשים בכל יום ברחבי הבית מונעים על ידי מנועי סרוו AC.
לפיכך, זוהי סקירה כללית של ac מנועי סרוו - עובדים עם יישומים. מנועים אלה משמשים ביישומים רבים כמו מכשירים הפועלים על מנגנון סרוו וגם כלי מכונות, מערכות מעקב ורובוטיקה. הנה שאלה בשבילך, מהו מנוע אינדוקציה?
