ก เซอร์โวมอเตอร์ ทำหน้าที่เหมือนตัวกระตุ้นแบบหมุนที่ใช้เป็นหลักในการเปลี่ยนอินพุตไฟฟ้าเป็นการเร่งเชิงกล มอเตอร์นี้ทำงานโดยใช้กลไกเซอร์โวในทุกตำแหน่งที่ใช้เพื่อควบคุมความเร็วและตำแหน่งสุดท้ายของมอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์หมุนและรับมุมที่กำหนดตามอินพุตที่ใช้ เซอร์โวมอเตอร์มีขนาดเล็กแต่ประหยัดพลังงานมาก มอเตอร์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทเช่นเซอร์โวมอเตอร์ ac และเซอร์โวมอเตอร์ dc แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์ทั้งสองนี้คือแหล่งพลังงานที่ใช้ ประสิทธิภาพของก ดีซีเซอร์โวมอเตอร์ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าเท่านั้นในขณะที่มอเตอร์เซอร์โว AC ขึ้นอยู่กับทั้งแรงดันไฟฟ้าและความถี่ บทความนี้จะกล่าวถึงเซอร์โวมอเตอร์ประเภทหนึ่ง ได้แก่ เซอร์โวมอเตอร์ AC - การทำงานกับแอพพลิเคชั่น
AC เซอร์โวมอเตอร์คืออะไร?
เซอร์โวมอเตอร์ประเภทหนึ่งที่สร้างเอาต์พุตเชิงกลโดยใช้อินพุตไฟฟ้ากระแสสลับในรูปแบบความเร็วเชิงมุมที่แม่นยำเรียกว่าเซอร์โวมอเตอร์กระแสสลับ กำลังขับที่ได้จากเซอร์โวมอเตอร์นี้ส่วนใหญ่มีตั้งแต่วัตต์ไปจนถึงไม่กี่ 100 วัตต์ ความถี่ในการทำงานของมอเตอร์ ac เซอร์โวมีตั้งแต่ 50 ถึง 400 Hz แผนภาพเซอร์โวมอเตอร์ AC แสดงไว้ด้านล่าง
คุณสมบัติหลักของมอเตอร์เซอร์โว ac ส่วนใหญ่ประกอบด้วย อุปกรณ์เหล่านี้มีน้ำหนักน้อยกว่า ให้ความเสถียรและความน่าเชื่อถือในการทำงาน ไม่สร้างเสียงรบกวนขณะใช้งาน ให้ลักษณะความเร็วของแรงบิดเชิงเส้น และลดค่าบำรุงรักษาเมื่อไม่มีแหวนกันลื่นและแปรง
โปรดดูที่ลิงค์นี้เพื่อทราบข้อมูลเพิ่มเติม ประเภท AC เซอร์โวมอเตอร์
การก่อสร้าง AC Servo Motor
โดยทั่วไป เซอร์โวมอเตอร์ AC เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟส มอเตอร์นี้สร้างโดยใช้สเตเตอร์และ โรเตอร์ เหมือนมอเตอร์เหนี่ยวนำทั่วไป โดยทั่วไปแล้วสเตเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์นี้มีโครงสร้างแบบเคลือบ สเตเตอร์นี้มีขดลวดสองเส้นที่วางห่างกัน 90 องศาในอวกาศ เนื่องจากความผันแปรของเฟสนี้ จึงสร้างสนามแม่เหล็กแบบหมุนขึ้น
ขดลวดแรกเรียกว่าขดลวดหลักหรือที่เรียกว่าเฟสคงที่หรือขดลวดอ้างอิง ที่นี่ ขดลวดหลักถูกเปิดใช้งานจากแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ ในขณะที่ขดลวดอื่นๆ เช่น ขดลวดควบคุมหรือเฟสควบคุมถูกเปิดใช้งานโดยแรงดันควบคุมแบบแปรผัน แรงดันไฟฟ้าควบคุมนี้จ่ายมาจากเซอร์โวแอมพลิฟายเออร์
โดยทั่วไป โรเตอร์มีให้เลือกสองแบบคือแบบกรงกระรอกและแบบถ้วยลาก โรเตอร์ที่ใช้ในมอเตอร์นี้เป็นโรเตอร์แบบกรงธรรมดาที่มีแถบอะลูมิเนียมติดอยู่ในช่องและลัดวงจรผ่านวงแหวนรอบปลาย ช่องว่างอากาศถูกทำให้น้อยที่สุดสำหรับการเชื่อมโยงฟลักซ์สูงสุด โรเตอร์ประเภทอื่นเช่นถ้วยลากจะใช้เป็นหลักเมื่อความเฉื่อยของระบบหมุนต่ำ ดังนั้นสิ่งนี้จึงช่วยลดการใช้พลังงาน
หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ
หลักการทำงานของมอเตอร์เซอร์โว ac คือ ประการแรก แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับคงที่จะถูกกำหนดที่ขดลวดหลักของเซอร์โวมอเตอร์ของสตาร์ทเตอร์ และขั้วสเตเตอร์อีกอันจะเชื่อมต่อง่ายๆ กับหม้อแปลงควบคุมตลอดขดลวดควบคุม เนื่องจากแรงดันอ้างอิงที่ใช้ เพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสจะหมุนด้วยความเร็วที่กำหนดและได้ตำแหน่งเชิงมุมที่แน่นอน
นอกจากนี้ เพลาของหม้อแปลงควบคุมยังมีตำแหน่งเชิงมุมเฉพาะที่เปรียบเทียบกับจุดเชิงมุมของเพลาของเครื่องกำเนิดซิงโคร ดังนั้นการเปรียบเทียบตำแหน่งเชิงมุมทั้งสองจะให้สัญญาณข้อผิดพลาด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระดับของแรงดันไฟฟ้าสำหรับตำแหน่งเพลาที่เทียบเท่าจะได้รับการประเมินซึ่งสร้างสัญญาณข้อผิดพลาด ดังนั้นสัญญาณข้อผิดพลาดนี้จึงสื่อสารกับระดับแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันที่หม้อแปลงควบคุม หลังจากนั้น สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังเซอร์โวแอมพลิฟายเออร์เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ไม่สม่ำเสมอ
ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้นี้ โรเตอร์จะได้ความเร็วที่กำหนดอีกครั้ง เริ่มการปฏิวัติและรักษาไว้จนกว่าค่าสัญญาณข้อผิดพลาดจะถึงศูนย์เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่ต้องการของมอเตอร์ภายในเซอร์โวมอเตอร์ AC
ถ่ายโอนฟังก์ชันของ AC Servo Motor
ฟังก์ชันถ่ายโอนของ ac เซอร์โวมอเตอร์สามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของ L.T (Laplace Transform) ของตัวแปรเอาต์พุตต่อ L.T (Laplace Transform) ของตัวแปรอินพุต ดังนั้นจึงเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่แสดงสมการเชิงอนุพันธ์ที่บอก o/p ถึง i/p ของระบบ
หาก T.F. (ฟังก์ชั่นการถ่ายโอน) ของระบบใด ๆ เป็นที่รู้จัก จากนั้นสามารถคำนวณการตอบสนองเอาต์พุตสำหรับอินพุตประเภทต่าง ๆ เพื่อรับรู้ลักษณะของระบบ ในทำนองเดียวกัน หากไม่ทราบฟังก์ชันการถ่ายโอน (T.F) ก็อาจพบการทดลองได้โดยใช้อินพุตที่รู้จักกับอุปกรณ์และศึกษาเอาต์พุตของระบบ
เซอร์โวมอเตอร์ AC เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำสองเฟส ซึ่งหมายความว่ามีขดลวดสองเส้น เช่น ขดลวดควบคุม (ขดลวดสนามหลัก) และขดลวดอ้างอิง (ขดลวดที่ทำให้ดีอกดีใจ)
ดังนั้นเราต้องค้นหาฟังก์ชันการถ่ายโอนของ ac เซอร์โวมอเตอร์ เช่น θ(s)/ec(s) ที่นี่ 'θ(s)/' คือเอาต์พุตของระบบในขณะที่ ex(s) คืออินพุตของระบบ
เพื่อที่จะค้นหาฟังก์ชันการถ่ายโอนของมอเตอร์ เราจำเป็นต้องค้นหาว่าแรงบิดที่พัฒนาโดยมอเตอร์ 'Tm' และแรงบิดที่พัฒนาโดยโหลด 'Tl' คืออะไร ถ้าเราเปรียบสภาวะสมดุลเช่น
Tm = Tl แล้วเราจะได้ฟังก์ชันถ่ายโอน
ให้ Tm = แรงบิดที่เกิดจากมอเตอร์
Tl = แรงบิดที่พัฒนาโดยโหลดหรือแรงบิดของโหลด
'θ' = การกระจัดเชิงมุม
'ω' = d θ/dt = ความเร็วเชิงมุม
‘J’ = โมเมนต์ความเฉื่อยของโหลด
'B' คือ dashpot ของการโหลด
ค่าคงที่ 2 ค่าที่ต้องพิจารณาคือ K1 และ K2
'K1' คือความชันของแรงดันเฟสควบคุมเทียบกับลักษณะของแรงบิด
'K2' คือความชันของลักษณะแรงบิดความเร็ว
ที่นี่ แรงบิดที่พัฒนาโดยมอเตอร์จะแสดงโดยง่าย
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
แรงบิดของโหลด (TL) สามารถจำลองได้โดยพิจารณาจากสมการสมดุลของแรงบิด
แรงบิดที่ใช้ = แรงบิดตรงข้ามเนื่องจาก J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
เรารู้ว่าสภาวะสมดุล Tm = Tl
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
ใช้สมการการแปลง Laplace กับสมการข้างต้น
K1Ec(s) – K2 S θ(S) = J S^2θ (S) + BS 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)
โดยที่ Km = K1/ B + K2 = ค่าคงที่อัตราขยายของมอเตอร์
Tm = J/ B + K2 = ค่าคงที่เวลาของมอเตอร์
วิธีการควบคุมความเร็วของเซอร์โวมอเตอร์ AC
โดยทั่วไปเซอร์โว มอเตอร์ มีวิธีการควบคุมสามวิธี เช่น การควบคุมตำแหน่ง การควบคุมแรงบิด และการควบคุมความเร็ว
วิธีการควบคุมตำแหน่งใช้เพื่อกำหนดขนาดของความเร็วการหมุนตลอดสัญญาณความถี่อินพุตภายนอก มุมของการหมุนถูกกำหนดโดยหมายเลข ของพัลส์ สามารถกำหนดตำแหน่งและความเร็วของเซอร์โวมอเตอร์ได้โดยตรงผ่านการสื่อสาร เนื่องจากตำแหน่งของวิธีการสามารถควบคุมตำแหน่งและความเร็วได้อย่างเข้มงวดมาก ดังนั้นโดยปกติจะใช้ภายในแอปพลิเคชันการจัดตำแหน่ง
ในวิธีการควบคุมแรงบิด แรงบิดเอาต์พุตของเซอร์โวมอเตอร์จะถูกตั้งค่าโดยอินพุตแบบอะนาล็อกที่แอดเดรส สามารถเปลี่ยนแรงบิดได้โดยการเปลี่ยนอะนาล็อกตามเวลาจริง นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนค่าที่อยู่สัมพัทธ์ผ่านการสื่อสารได้อีกด้วย
ในโหมดควบคุมความเร็ว ความเร็วของมอเตอร์สามารถควบคุมได้ด้วยอินพุตแบบอะนาล็อกและพัลส์ หากมีข้อกำหนดด้านความแม่นยำและไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับแรงบิดมากนัก โหมดความเร็วจะดีกว่า
ลักษณะของ AC Servo Motor
ลักษณะความเร็วของแรงบิดของมอเตอร์เซอร์โว ac แสดงไว้ด้านล่าง ในลักษณะต่อไปนี้ แรงบิดมีการเปลี่ยนแปลงด้วยความเร็ว แต่ไม่ใช่เชิงเส้น เนื่องจากส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของรีแอกแตนซ์ (X) ต่อ ความต้านทาน (ร). ค่าที่ต่ำของอัตราส่วนนี้เกี่ยวข้องกับการที่มอเตอร์มีความต้านทานสูงและค่ารีแอกแตนซ์ต่ำ ในกรณีเช่นนี้ ลักษณะของมอเตอร์จะเป็นเส้นตรงมากกว่าค่าอัตราส่วนที่สูงสำหรับค่ารีแอกแตนซ์ (X) ต่อค่าความต้านทาน (R)
ข้อดี
ข้อดีของเซอร์โวมอเตอร์ AC มีดังต่อไปนี้
- ลักษณะการควบคุมความเร็วของมอเตอร์นี้ดี
- พวกเขาสร้างปริมาณความร้อนน้อยลง
- ให้ประสิทธิภาพสูง แรงบิดต่อน้ำหนักที่มากขึ้น ความน่าเชื่อถือ และลดสัญญาณรบกวน RF
- พวกเขาต้องการการบำรุงรักษาน้อยลง
- พวกเขามีอายุขัยที่ยืนยาวขึ้นเมื่อไม่มีเครื่องสับเปลี่ยน
- มอเตอร์เหล่านี้สามารถจัดการกับกระแสไฟกระชากที่สูงขึ้นในเครื่องจักรอุตสาหกรรม
- ที่ความเร็วสูง พวกมันให้แรงบิดที่คงที่มากกว่า
- สิ่งเหล่านี้มีความน่าเชื่อถือสูง
- พวกเขาให้ประสิทธิภาพความเร็วสูง
- เหมาะสำหรับการใช้งานโหลดที่ไม่เสถียร
ข้อเสียของเซอร์โวมอเตอร์ AC มีดังต่อไปนี้
- การควบคุมเซอร์โวมอเตอร์ AC นั้นยากกว่า
- มอเตอร์เหล่านี้สามารถหักได้จากการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่อง
- กระปุกเกียร์มักจำเป็นในการส่งกำลังด้วยความเร็วสูง
แอพพลิเคชั่น
การใช้งานของมอเตอร์เซอร์โว AC มีดังต่อไปนี้
- เซอร์โวมอเตอร์ AC ใช้งานได้เมื่อการควบคุมตำแหน่งมีความสำคัญ และมักพบในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ หุ่นยนต์ เครื่องบิน และเครื่องมือกล
- มอเตอร์เหล่านี้ใช้ในเครื่องมือที่ทำงานบนกลไกเซอร์โว เช่น ในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ควบคุมตำแหน่ง
- เซอร์โวมอเตอร์ AC ใช้ในเครื่องมือกล เครื่องจักรหุ่นยนต์ และระบบติดตาม
- เซอร์โวมอเตอร์เหล่านี้ถูกใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมเนื่องจากประสิทธิภาพและความสามารถรอบด้าน
- เซอร์โวมอเตอร์ AC ใช้ในเครื่องจักรและเครื่องใช้ทั่วไปส่วนใหญ่ เช่น เครื่องทำน้ำอุ่น เตาอบ ปั๊ม รถออฟโรด อุปกรณ์ในสวน ฯลฯ
- เครื่องใช้และเครื่องมือจำนวนมากที่ใช้ทุกวันในบ้านขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เซอร์โว AC
ดังนั้นนี่คือภาพรวมของ ac เซอร์โวมอเตอร์ - การทำงาน ด้วยแอพพลิเคชั่น มอเตอร์เหล่านี้ถูกนำไปใช้งานหลายประเภท เช่น เครื่องมือที่ทำงานบนกลไกเซอร์โวและเครื่องมือกล ระบบติดตาม และวิทยาการหุ่นยนต์ นี่คือคำถามสำหรับคุณ มอเตอร์เหนี่ยวนำคืออะไร?
