המילה סרוו באה מהמילה היוונית לעבד. ניתן להבין את "מנוע סרוו" כמנוע המציית באופן מוחלט לפקודה של אות הבקרה: לפני שליחת אות הבקרה, הרוטור ניצב; כאשר אות הבקרה נשלח, הרוטור מסתובב מיד; כאשר אות הבקרה אובד, הרוטור יכול לעצור מיד.
מנוע סרוו הוא מנוע מיקרו המשמש כמפעיל במכשיר בקרה אוטומטי, שתפקידו להמיר אותות חשמליים לתזוזה זוויתית או למהירות זוויתית של הציר המסתובב. מנוע הסרוו, המכונה גם מנוע המנהלים, משמש כאלמנט המנהלי במערכת הבקרה האוטומטית כדי להמיר את האות החשמלי המתקבל ליציאת תזוזה זוויתית או מהירות זוויתית על גל המנוע.
סיווג מנועי סרוו
מנוע סרוו מחולק ל-AC סרוו ו-DC סרוו שתי קטגוריות.
המבנה הבסיסי של מנוע AC סרוו דומה לזה של מנוע אינדוקציה AC (מנוע אסינכרוני). שתי פיתולים מלהיבים Wf ופיתולי בקרה WcoWf עם תזוזה של 90 מעלות במרחב פאזה על הסטטור מחוברים במתח AC קבוע. מטרת השליטה בפעולת המנוע מושגת על ידי שימוש בשינוי מתח AC או פאזה המופעל על Wc. למנוע AC יש את המאפיינים של פעולה יציבה, יכולת שליטה טובה, תגובה מהירה, רגישות גבוהה ואינדקס אי-לינאריות קפדני של מאפיינים מכניים ומאפייני כוונון (פחות מ-10% ~ 15% ופחות מ-15% ~ 25%, בהתאמה).
יתרונות וחסרונות של מנוע סרוו DC
יתרונות: בקרת מהירות מדויקת, מאפייני מהירות המומנט קשים מאוד, עקרון שליטה פשוט, קל לשימוש, מחיר זול.
חסרונות: היפוך מברשות, הגבלת מהירות, התנגדות נוספת, חלקיקי בלאי (לא מתאים לסביבה נפיצה נטולת אבק).
המבנה הבסיסי של מנוע סרוו DC דומה לזה של מנוע DC כללי. מהירות מנוע n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, כאשר E הוא כוח אלקטרו-מוטיבי של אבזור, K קבוע, j הוא שטף מגנטי לכל קוטב, Ua ו-Ia הם מתח אבזור ו זרם אבזור, Ra הוא התנגדות אבזור, שינוי Ua או שינוי φ, יכול לשלוט במהירות של מנוע סרוו DC, אבל בדרך כלל להשתמש בשיטה של שליטה במתח האבזור. במגנט קבוע DC servomotor, סלילה השדה מוחלף במגנט קבוע, והשטף המגנטי φ קבוע. למנוע Dc סרוו יש מאפייני ויסות ליניאריים טובים ותגובת זמן מהירה.
היתרונות והחסרונות של מנוע AC סרוו
יתרונות: מאפייני בקרת מהירות טובים, ניתן להשיג שליטה חלקה בכל אזור המהירות, כמעט ללא תנודות, יותר מ-90 אחוז יעילות גבוהה, פחות חום, בקרת מהירות גבוהה, בקרת מיקום דיוק גבוהה (בהתאם לדיוק המקודד), פעולה מדורגת אזור, יכול להשיג מומנט קבוע, אינרציה נמוכה, רעש נמוך, ללא בלאי מברשות, ללא תחזוקה (מתאים לסביבה נטולת אבק ונפיצה).
חסרונות: הבקרה מורכבת יותר, ויש להתאים את פרמטרי הדרייבר באתר כדי לקבוע את פרמטרי ה-PID, מה שמצריך יותר חיווט.
מנועי סרוו DC מחולקים למנועים ללא מברשות וללא מברשות.
למנוע מברשת יתרונות של עלות נמוכה, מבנה פשוט, מומנט התחלה גדול, טווח ויסות מהירות רחב, שליטה קלה, צורך בתחזוקה, אך תחזוקה נוחה (מברשת פחמן), הפרעות אלקטרומגנטיות, דרישות לשימוש בסביבה, בדרך כלל בשימוש לאירועים תעשייתיים ואזרחיים נפוצים הרגישים לעלות.
מנוע ללא מברשות נפח קטן, קל משקל, תגובת תפוקה גדולה, מהירות גבוהה, אינרציה קטנה, סיבוב יציב מומנט חלק, בקרה מורכבת, אינטליגנטי, מצב תעבורה אלקטרוני גמיש, התמורה לגל ריבוע או גלי סינוס, ללא תחזוקת מנוע, יעילות גבוהה וחיסכון באנרגיה, קרינה אלקטרומגנטית, עליית טמפרטורה נמוכה חיים ארוכים, מתאימה לכל מיני סביבה.
מנוע סרוו AC הוא גם מנוע ללא מברשות, מחולק למנוע סינכרוני וא-סינכרוני, מנוע סינכרוני משמש בדרך כלל בבקרת תנועה כיום, טווח ההספק שלו גדול, ההספק יכול להיות גדול מאוד, אינרציה גדולה, המהירות הגבוהה ביותר נמוכה, המהירות יורד באופן שווה עם עליית הכוח, מתאים למהירות נמוכה ותפעול חלק
הרוטור בתוך מנוע הסרוו הוא מגנט קבוע, והנהג שולט על החשמל התלת פאזי U/V/W ליצירת שדה אלקטרומגנטי. הרוטור מסתובב תחת פעולת השדה המגנטי הזה. במקביל, המקודד של המנוע שולח אותות משוב לנהג, ומשווה את ערך המשוב עם ערך היעד, כדי להתאים את זווית הסיבוב של הרוטור.
Q
מה ההבדל בביצועים בין מנוע סרוו AC לבין מנוע סרוו DC ללא מברשות?
A
ביצועי מנוע AC סרוו טובים יותר, מכיוון שסרוו AC הוא שליטה סינוסואידית, אדווה המומנט קטנה; וסרוו DC ללא מברשות הוא בקרת גל טרפז. אבל בקרת סרוו DC ללא מברשות היא פשוטה וזולה יותר.
הפיתוח המהיר של טכנולוגיית כונן סרוו AC מגנט קבוע גורם למערכת סרוו DC להתמודד עם המשבר של חיסול [/p][p= 30,2, left] מאז שנות ה-80, עם הפיתוח של מעגלים משולבים, אלקטרוניקת כוח טכנולוגיה וטכנולוגיית כונן מהירות משתנה AC, טכנולוגיית כונן AC סרוו מגנט קבוע עשתה פיתוח יוצא דופן. יצרני חשמל מפורסמים הציגו מוצרים חדשים של מנוע סרוו AC וסדרת כונן סרוו. מערכת סרוו AC הפכה לכיוון הפיתוח העיקרי של מערכת סרוו עכשווית עם ביצועים גבוהים, מה שגורם למערכת סרוו DC להתמודד עם המשבר של חיסול.
בהשוואה למנוע סרוו DC, למנוע סרוו AC מגנט קבוע יש את היתרונות הבאים:
(1) ללא מברשת וקומוטטור, פעולה אמינה יותר, ללא תחזוקה.
(2) החימום של סלילה הסטטור מופחת מאוד.
(3) האינרציה קטנה ולמערכת תגובה מהירה טובה.
(4) מצב עבודה במהירות גבוהה ומומנט גדול הוא טוב.
(5) נפח קטן ומשקל קל תחת אותו כוח.
עקרון מנוע סרוו
מבנה הסטטור של מנוע סרוו AC דומה בעיקרו לזה של מנוע אסינכרוני של קבלים מפוצל פאזה. הסטטור מצויד בשתי פיתולים עם הפרש מיקום של 90 מעלות, האחד הוא מתפתל עירור Rf, המחובר תמיד למתח AC Uf; השני הוא מתפתל הבקרה L, המחובר למתח אות הבקרה Uc. אז מנוע סרוו AC נקרא גם שני מנועי סרוו.
הרוטור של מנוע סרוו AC עשוי בדרך כלל מסוג כלוב סנאי, אך כדי להפוך למנוע סרוו בעל טווח מהירויות רחב, מאפיינים מכניים ליניאריים, ללא תופעת "סיבוב" וביצועי תגובה מהירים, בהשוואה למנוע רגיל, הוא צריך התנגדות רוטור גדולה ומומנט אינרציה קטן של שני המאפיינים הללו. כיום, ישנם שני סוגים של מבני רוטור בשימוש נרחב: האחד הוא רוטור כלוב הסנאי עם מוט מוביל בעל התנגדות גבוהה העשוי מחומר מוליך עם התנגדות גבוהה. על מנת להפחית את מומנט האינרציה של הרוטור, הרוטור נעשה דק; השני עשוי מרוטור כוס חלול מסגסוגת אלומיניום, דופן הכוס היא רק 0.2-0.3 מ"מ, לרוטור הכוס החלול יש מומנט אינרציה קטן, תגובה מהירה ופעולה חלקה, כך שהוא רחב. בשימוש.
כאשר למנוע AC סרוו אין מתח בקרה, לסטטור יש רק שדה מגנטי פועם שנוצר על ידי פיתול העירור, והרוטור נייח. כאשר יש מתח בקרה, הסטטור יפיק שדה מגנטי מסתובב, הרוטור לאורך כיוון סיבוב השדה המגנטי המסתובב, במקרה של עומס קבוע, מהירות המנוע עם גודל מתח הבקרה משתנה, כאשר הפאזה ממתח הבקרה הפוך, מנוע הסרוו יתהפך.
למרות שעיקרון העבודה של מנוע סרוו AC דומה לזה של מנוע אסינכרוני חד פאזי הפועל בקבלים, התנגדות הרוטור של הראשון גדולה בהרבה מזו של האחרון. לכן, בהשוואה לקבל הפועל על מנוע אסינכרוני, למנוע הסרוו שני מאפיינים משמעותיים:
1. מומנט התחלה גדול: מכיוון שהתנגדות הרוטור גדולה, מאפייני המומנט (מאפיינים מכניים) קרובים יותר לליניארי, ויש לו מומנט התחלתי גדול. לכן, כאשר לסטטור יש מתח בקרה, הרוטור מסתובב מיד, כלומר יש לו מאפיינים של התנעה מהירה ורגישות גבוהה.
2. טווח פעולה רחב: פעולה חלקה, רעש נמוך. [/p][p=30, 2, left]3, אין תופעת סיבוב: מנוע הסרוו בפעולה, כל עוד מתח הבקרה אבד, המנוע יפסיק לפעול מיד.
מנוע מיקרו מיוחד הנעה מדויקת
"דיוק מנוע מיקרו מיוחד" יכול לבצע במהירות ובנכון הוראות המשתנות תכופות במערכת, להניע את מנגנון הסרוו להשלמת העבודה הצפויה של ההוראות, רובן יכולות לעמוד בדרישות הבאות:
1. יכול לעתים קרובות להתחיל, לעצור, לבלום, לפעול לאחור ובמהירות נמוכה, וחוזק מכני גבוה, דרגת עמידות בחום גבוהה, דרגת בידוד גבוהה.
2. יכולת תגובה מהירה טובה, מומנט גדול, מומנט אינרציה קטן, קבוע זמן קטן.
3. עם כונן ובקר (כגון מנוע סרוו, מנוע צעד), ביצועי בקרה טובים.
4. אמינות ודיוק גבוהים.
הקטגוריות של מנוע מיקרו כונן מדויק והמבנה והביצועים שלהם מושוות באופן הבא:
מנוע AC סרוו
(1) מנוע סרוו AC דו-פאזי מסוג כלוב (רוטור כלוב דק, מאפיינים מכניים ליניאריים בקירוב, נפח קטן וזרם עירור, סרוו בהספק נמוך, פעולה במהירות נמוכה אינה חלקה).
(2) מנוע סרוו AC דו-פאזי רוטור כוס לא מגנטי (רוטור כוס חלול, מאפיינים מכניים ליניאריים בקירוב, נפח גדול וזרם עירור, סרוו בהספק נמוך, הפעלה חלקה במהירות נמוכה).
(3) מנוע ספלי-רוטור פרומגנטי דו-פאזי AC (רוטור כוס פרומגנטי בעל מאפיינים מכניים ליניאריים בקירוב, מומנט אינרציה רוטור גדול, אפקט חריץ שיניים קטן ופעולה יציבה).
(4) מנוע סרוו AC מגנט קבוע סינכרוני (המורכב ממנוע סינכרוני מגנט קבוע, מכונת מדידת מהירות ויחידה קואקסיאלית של אלמנט זיהוי מיקום, הסטטור הוא תלת פאזי או דו פאזי, רוטור חומר מגנטי, חייב להיות מצויד עם דרייבר; טווח מהירויות רחב, מאפיינים מכניים לפי אזור מומנט קבוע ואזור כוח קבוע, חיבור מתמשך, ביצועים תואמים מהירים טובים, הספק מוצא גדול, תנודת מומנט קטנה; כונן גל ריבועי והנעת גלי סינוס בשני כיוונים, ביצועי בקרה טובים, עבור מוצרי אינטגרציה אלקטרומכנית).
(5) מנוע סרוו AC תלת פאזי אסינכרוני (מנוע אסינכרוני רוטור וכלוב דומה, חייב להיות מצויד בנהג, בקרת וקטור, להרחיב את טווח בקרת מהירות הכוח הקבועה, המשמש בעיקר למערכת בקרת מהירות ציר של מכונות).
מנוע סרוו DC
(1) מנוע סרוו DC מתפתל מודפס (רוטור בצורת דיסק, סטטור בצורת דיסק, פלדה מגנטית גלילית מלוכדת צירית, מומנט אינרציה רוטור קטן, ללא אפקט חריץ, ללא אפקט רוויה, מומנט פלט גדול).
(2) מנוע סרוו DC מפותל בחוט (רוטור וסטטור בצורת דיסק מחוברים צירית עם פלדה מגנטית גלילית, מומנט האינרציה של הרוטור קטן, ביצועי הבקרה טובים יותר מאשר מנועי סרוו DC אחרים, יעילות גבוהה, מומנט פלט גדול).
(3) מנוע DC מגנט קבוע אבזור מסוג כוס (רוטור כוס חלול, אינרציה רוטור קטן, מתאים למערכת סרוו תנועה מצטברת).
(4) מנוע DC סרוו ללא מברשות (הסטטור מתפתל פוליפאזי, הרוטור הוא מגנט קבוע, חיישן מיקום הרוטור, ללא הפרעות ניצוץ, חיים ארוכים, רעש נמוך).
מנוע מומנט
(1) מנוע מומנט DC (מבנה שטוח, מספר קטבים, מספר חריצים, מספר לוחות היפוך, מספר מוליכים בסדרה; מומנט פלט גדול, פעולה רציפה במהירות נמוכה או סיבוב חסום, מאפיינים מכניים ורגולטוריים טובים, זמן אלקטרומכני קטן קָבוּעַ).
(2) מנוע מומנט DC ללא מברשות (דומה למבנה מנוע סרוו DC ללא מברשות, אך שטוח, מספר הקטבים והחריצים מספר מוליכים בסדרה; מומנט פלט גדול, מאפיינים מכניים והתאמה טובים, חיים ארוכים, ללא ניצוץ, רעש נמוך).
(3) מנוע מומנט AC מסוג כלוב (רוטור מסוג כלוב, מבנה שטוח, יותר חריצי מוט, מומנט התחלה גדול, קבוע זמן אלקטרומכני קטן, יכול לפעול לאורך זמן, מאפיינים מכניים רכים).
(4) מנוע מומנט AC רוטור מוצק (רוטור מוצק של חומר פרומגנטי, מבנה שטוח, מספר הקטבים והחריצים, ניתן לחסום למשך זמן רב, פעולה חלקה, מאפיינים מכניים רכים).
מנוע צעדים
(1) מנוע צעדי תגובה (רוטור הסטטור עשוי מפלדת סיליקון, לליבת הרוטור אין סלילה, לסטטור יש פיתול שליטה; זווית צעד קטן, תדירות התנעה וריצה גבוהה, דיוק זווית צעד נמוך, אין מומנט נעילה עצמית).
(2) מנוע צעדי מגנט קבוע (רוטור מגנט קבוע, קוטביות מגנטיזציה רדיאלית; זווית הצעד גדולה, תדירות ההתנעה והריצה נמוכה, המומנט נשמר, צריכת החשמל קטנה מנוסחת התגובה, אך החיובי והשלילי יש לספק זרם דופק.
(3) מנוע צעד היברידי (רוטור מגנט קבוע, קוטביות מגנטיזציה צירית; דיוק גבוה של זווית צעד, שמירה על מומנט, זרם כניסה קטן, הן סוג התגובה והן היתרונות של סוג המגנט הקבוע).
מנוע חוסר רצון מיתוג (רוטור קבוע עשוי מפלדת סיליקון, סוג מוט קמור, ומספר מוט קרוב לתגובת מרחק צעד מבנה מנוע צעד דומה, עם חיישן מיקום הרוטור, כיוון המומנט אינו תלוי בכיוון הנוכחי, טווח המהירות קטן, רעש חזק, מאפיינים מכניים לפי אזור מומנט קבוע, אזור כוח קבוע, אזור מאפיין סדרה של שלושה חלקים).
מנוע ליניארי (מבנה פשוט, מסילה מנחה יכולה לשמש כמוליך משני, מתאים לתנועה הדדית ליניארית; ביצועי סרוו במהירות גבוהה, מקדם הספק ויעילות גבוהים, ביצועי מהירות קבועה מצוינים).