Vergleich der Auswahl von AC-Servomotoren

AC-Servomotor
Der Aufbau des Stators eines AC-Servomotors ähnelt grundsätzlich dem eines einphasigen Asynchronmotors mit Kondensator-Split-Phase. Der Stator ist mit zwei Wicklungen mit einem Lageunterschied von 90 Grad ausgestattet, von denen eine die Erregerwicklung Rf ist, die immer an der Wechselspannung Uf liegt; Die andere dient der Steuerung der Wicklung L und dem Anschluss der Steuersignalspannung Uc. AC-Servomotoren werden daher auch als Zwei-Servomotoren bezeichnet.
Der Rotor eines AC-Servomotors besteht normalerweise aus einem Käfigläufer. Um jedoch sicherzustellen, dass der Servomotor einen großen Drehzahlbereich, lineare mechanische Eigenschaften, kein „Rotations“-Phänomen und eine schnelle Reaktionsleistung aufweist, sollte er über zwei Rotoren verfügen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Motoren: hoher Rotorwiderstand und kleines Trägheitsmoment. Gegenwärtig gibt es zwei Arten von Rotorstrukturen, die weit verbreitet sind: Die eine ist ein Käfigläufer, der aus leitfähigen Materialien mit hohem spezifischem Widerstand und leitfähigen Stäben mit hohem spezifischem Widerstand besteht. Um die Rotationsträgheit des Rotors zu verringern, wird der Rotor schlank gemacht; Ein anderer Typ ist ein Hohlbecherrotor aus einer Aluminiumlegierung mit einer dünnen Becherwand von nur 0.2-0.3 mm. Um den magnetischen Widerstand des Magnetkreises zu verringern, muss ein fester Innenstator im Hohlbecherrotor platziert werden. Der Hohlbecherrotor verfügt über ein kleines Trägheitsmoment, eine schnelle Reaktion und einen reibungslosen Betrieb und ist daher weit verbreitet.
Wenn im AC-Servomotor keine Steuerspannung anliegt, erzeugt nur das pulsierende Magnetfeld die Erregerwicklung im Stator und der Rotor bleibt stationär. Bei Anlegen einer Steuerspannung wird im Stator ein rotierendes Magnetfeld erzeugt und der Rotor dreht sich in Richtung des rotierenden Magnetfeldes. Bei konstanter Belastung ändert sich die Drehzahl des Motors mit der Höhe der Steuerspannung. Wenn die Phase der Steuerspannung entgegengesetzt ist, dreht der Servomotor um.
Permanentmagnet-AC-Servomotor
Seit den 1980er Jahren hat die Permanentmagnet-AC-Servoantriebstechnologie mit der Entwicklung integrierter Schaltkreise, Leistungselektroniktechnologie und AC-Antriebstechnologie mit variabler Drehzahl herausragende Fortschritte gemacht. Namhafte Elektrohersteller in verschiedenen Ländern haben nacheinander eigene Serien von AC-Servomotoren und Servoantrieben auf den Markt gebracht, die ständig verbessert und aktualisiert werden. AC-Servosysteme sind zur Hauptentwicklungsrichtung moderner Hochleistungs-Servosysteme geworden und stellen eine Abschaffungskrise für das ursprüngliche DC-Servosystem dar. Seit den 1990er Jahren werden die AC-Servosysteme, die in verschiedenen Ländern auf der ganzen Welt kommerzialisiert wurden, von Sinuswellenmotoren mit vollständig digitaler Steuerung angetrieben. Die Entwicklung von AC-Servoantriebsgeräten im Getriebebereich unterliegt einem rasanten Wandel.
Die Hauptvorteile von Permanentmagnet-AC-Servomotoren im Vergleich zu DC-Servomotoren sind:
⑴ Ohne Bürsten und Kommutatoren arbeitet es zuverlässig und hat einen geringen Wartungs- und Instandhaltungsaufwand.
⑵ Die Statorwicklung verfügt über eine bequeme Wärmeableitung.
⑶ Kleine Trägheit, einfache Verbesserung der Systemgeschwindigkeit.
Geeignet für Arbeitsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit und hohem Drehmoment.
Bei gleicher Leistung hat es ein geringeres Volumen und Gewicht.
Vergleich zwischen Servomotoren und einphasigen Asynchronmotoren
Das Funktionsprinzip von AC-Servomotoren ähnelt dem von Split-Phase-Einphasen-Asynchronmotoren, der Rotorwiderstand der ersteren ist jedoch viel größer als der der letzteren. Daher weisen Servomotoren im Vergleich zu einzelnen Asynchronmotoren drei wesentliche Eigenschaften auf:
1. Hohes Anlaufdrehmoment
Due to the high rotor resistance, there is a significant difference in the torque characteristic curve compared to ordinary asynchronous motors. It can make the critical slip rate S0>1, was nicht nur die Drehmomentcharakteristik (mechanische Charakteristik) näher an die Linearität bringt, sondern auch ein größeres Startdrehmoment aufweist. Sobald der Stator Steuerspannung hat, dreht sich daher der Rotor sofort, was die Eigenschaften eines schnellen Starts und einer hohen Empfindlichkeit aufweist.
2. Großer Betriebsbereich
3. Kein Autorotationsphänomen
Ein normal laufender Servomotor hört sofort auf zu laufen, sobald die Steuerspannung verloren geht. Wenn der Servomotor die Steuerspannung verliert, befindet er sich im einphasigen Betriebszustand. Aufgrund des hohen Rotorwiderstands interagieren die beiden entgegengesetzten rotierenden Magnetfelder im Stator mit dem Rotor, um zwei Drehmomentcharakteristiken (T1-S1-, T2-S2-Kurven) und zusammengesetzte Drehmomentcharakteristiken (TS-Kurven) zu erzeugen )
Die Ausgangsleistung von AC-Servomotoren beträgt im Allgemeinen 0,1-100W. Wenn die Netzfrequenz 50 Hz und die Spannung 36 V, 110 V, 220 V, 380 V beträgt; Wenn die Netzfrequenz 400 Hz beträgt, gibt es verschiedene Spannungen wie 20 V, 26 V, 36 V, 115 V usw.
Der AC-Servomotor läuft reibungslos und ist geräuscharm. Allerdings sind die Regeleigenschaften nichtlinear, und aufgrund des hohen Rotorwiderstands, der hohen Verluste und des geringen Wirkungsgrads ist das Volumen im Vergleich zu Gleichstrom-Servomotoren gleicher Leistung groß und das Gewicht hoch, sodass er nur für kleine Motoren geeignet ist Leistungssteuerungssysteme von 0.5-100W.