Silnik serwo a silnik indukcyjny
Silniki to klasa urządzeń elektromechanicznych, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną. W niektórych zastosowaniach do napędzania mechanizmu wymagany jest czysty moment obrotowy, aw niektórych aplikacjach należy kontrolować położenie i prędkość obrotową mechanizmu. Silnik indukcyjny zapewnia czysty niekontrolowany moment obrotowy, podczas gdy serwomotory zapewniają kontrolowany moment obrotowy, w którym można regulować prędkość i położenie wału (wirnika).
Więcej informacji o silnikach indukcyjnych
W oparciu o zasady indukcji elektromagnetycznej, pierwsze silniki indukcyjne zostały wynalezione niezależnie przez Nikolę Teslę (w 1883) i Galileo Ferraris (w 1885).
Silnik indukcyjny składa się z dwóch głównych części, stojana i wirnika. Stojan w silniku indukcyjnym to szereg koncentrycznych biegunów magnetycznych (zwykle elektromagnesów), a wirnik to szereg zamkniętych uzwojeń lub prętów aluminiowych ułożonych w sposób podobny do klatki wiewiórki; stąd nazwa wirnik klatkowy. Wał dostarczający wytwarzany moment obrotowy przechodzi przez oś wirnika. Wirnik jest umieszczony w cylindrycznej wnęce stojana, ale nie jest podłączony elektrycznie do żadnego obwodu zewnętrznego. Do zasilania wirnika prądem nie stosuje się komutatora, szczotek ani innego mechanizmu łączącego.
Jak każdy silnik wykorzystuje siły magnetyczne do obracania wirnika. Połączenia w cewkach stojana są rozmieszczone w taki sposób, że przeciwne bieguny są generowane dokładnie po przeciwnej stronie cewek stojana. W fazie rozruchu bieguny magnetyczne są tworzone w sposób okresowo przesuwający się wzdłuż obwodu. Powoduje to zmianę strumienia w uzwojeniach wirnika i indukuje prąd. Prąd ten wytwarza pole magnetyczne w wirniku, a interakcja między polem stojana a polem indukowanym napędza silnik.
Silniki indukcyjne są przystosowane do pracy zarówno przy prądach jednofazowych, jak i wielofazowych; drugi do ciężkich maszyn, które wymagają dużego momentu obrotowego. Prędkość silników indukcyjnych może być kontrolowana za pomocą liczby biegunów magnetycznych w biegunie stojana lub poprzez regulację częstotliwości wejściowego źródła zasilania. Poślizg, który jest miarą określającą moment obrotowy silnika, wskazuje na sprawność silnika. Ponieważ zwarte uzwojenia wirnika mają małą rezystancję, mały poślizg indukuje duży prąd w wirniku i wytwarza duży moment obrotowy. Jednak prędkość obrotowa wirnika jest mniejsza niż częstotliwość wejściowa źródła zasilania (lub prędkość obrotowa pola stojana). Silniki indukcyjne nie mają żadnych pętli sprzężenia zwrotnego do sterowania silnikiem.
Więcej informacji o serwonapędach
Technicznie serwosilnik to każdy silnik, który ma sprzężenie zwrotne i sterowanie w pętli zamkniętej i jest tylko częścią mechanizmu serwo, w którym ujemne sprzężenie zwrotne jest używane do sterowania wydajnością silnika.
Ale powszechnie stosowane serwosilniki przemysłowe to normalne silniki indukcyjne prądu przemiennego z dodatkowymi funkcjami, takimi jak wirnik o małej bezwładności, hamulec o wysokim momencie obrotowym i wbudowany enkoder do sprzężenia zwrotnego prędkości i położenia. Wszystkie te elementy łączą się, aby współpracować z serwonapędem. Serwomechanizmy z silnikami prądu stałego są powszechnie stosowane w urządzeniach sterowanych radiowo, zwykłych przyrządach, które wymagają małej mocy i wysokiej precyzji.
Stojan silnika serwo prądu stałego jest zwykle utworzony z magnesów trwałych umieszczonych w pozycji 900 wokół wirnika. Serwomotory zaprojektowano tak, aby zapewniały stały poziom momentu obrotowego i miały niską bezwładność. Sygnał wejściowy do serwomotoru ma postać impulsów, a przy każdym impulsie silnik obraca się o skończoną, dokładną wartość.
Serwosilniki mogą zapewniać wysoki moment obrotowy, a położenie i prędkość silnika można kontrolować. Dlatego serwomotory są szeroko stosowane w zastosowaniach związanych z robotyką i systemami sterowania.
Jaka jest różnica między silnikiem indukcyjnym a serwomotorem?
• Serwosilnik ma system sprzężenia zwrotnego w pętli zamkniętej, podczas gdy silnik indukcyjny ma mechanizmy sprzężenia zwrotnego (wbudowany enkoder).
• Prędkość i położenie serwomotora można regulować i kontrolować z większą precyzją, podczas gdy w silnikach indukcyjnych można regulować tylko prędkość.
• Serwosilniki mają niską bezwładność, podczas gdy wirnik silnika indukcyjnego ma większą bezwładność.
• Silnik serwo to klasa silników sterowanych i może to być silnik indukcyjny lub inny typ.
