Tin tức
Động cơ Servo và các ứng dụng
Th9
Khái niệm động cơ Servo
Động cơ Servo là một hệ thống gồm ba bộ phận cấu thành là drive (bộ điều khiển ), motor (động cơ) và encoder. Đây là hệ thống truyền động điều khiển hồi tiếp vòng kín, nhận tín hiệu và thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác theo lệnh từ PLC. Hệ thống Servo được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ cơ bản, đa năng đến chuyên dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Phân loại động cơ Servo.
Nhìn chung động cơ servo có 2 loại chính là: Động cơ DC Servo và động cơ AC Servo.
– AC servo là loại động cơ Servo cho phép xử lý các dòng điện cao nên thường được sử dụng trong máy móc công nghiệp đặc biệt là các dòng máy cắt plasma cnc chất lượng cao.
Ngoài ra động cơ AC Servo còn được dùng trên hầu hết các dòng máy cắt laser của EMC.
– DC servo không được thiết kế cho các dòng điện cao và thường phù hợp hơn cho các ứng dụng nhỏ hơn.
Động cơ DC còn được chia làm 2 loại động cơ 1 chiều có chổi than và động cơ 1 chiều không chổi than.
Nhờ sự phát triển vượt bậc công nghệ điều khiển điện nên hiện nay hầu hết người ta đều sử dụng động cơ AC Servo.
Cấu tạo của động cơ Servo.
– Động cơ DC Servo :
Động cơ DC có chổi than: gồm 4 cấu tạo chính stato, rotor, chổi than và cuộn cảm lõi.
Ưu điểm: của động cơ DC có chổi than là tương đối dễ điều khiển, giá thành tương đối rẻ.
Nhược điểm: Khi vận hành thương gây ra tiếng ồn, nhiệt độ cao khi vậ hành và quán tính cao khi giảm tốc độ. Để khắc phục được vân đề này thì người ta hay dùng động cơ DC không chổi than.
Động cơ DC không chổi than: Cấu trúc của nó tương đối giống với động cơ có chổi than. Điều khác biệt là các cuộn pha được lắp ở rotor là động cơ vĩnh cữu.
– Động cơ AC Servo:
Động cơ AC Servo được sử dụng trong các ngành công nghiệp đa phần là động cơ một chiều không chổi than. Động cơ Servo có cấu tạo 2 phần chính giống với động cơ bước là Rotor và Stator.
- Rotor là một nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh.
- Stator là một cuộn dây được cuốn riên biệt, được cấp nguồn để làm quay Rotor.
Ưu nhược điểm của động cơ Servo
– Động cơ servo AC :
- Ưu điểm: Điều khiển tốc độ tốt, điều khiển trơn tru trên toàn bộ vùng tốc độ, hầu như không dao động, hiệu suất cao hơn 90%, ít nhiệt, điều khiển tốc độ cao, điều khiển vị trí chính xác cao (tùy thuộc vào độ chính xác của bộ mã hóa). Mô-men xoắn, quán tính thấp, tiếng ồn thấp, không có bàn chải mặc, bảo trì miễn phí (đối với môi trường không có bụi, nổ).
- Nhược điểm: Điều khiển phức tạp hơn, các thông số ổ đĩa cần phải điều chỉnh các thông số PID để xác định nhu cầu kết nối nhiều hơn.
– Động cơ servo DC :
- Ưu điểm: Kiểm soát tốc độ chính xác, đặc điểm tốc độ mô-men xoắn rất khó, nguyên tắc điều khiển đơn giản, dễ sử dụng, giá rẻ.
- Nhược điểm: Chổi than cho giới hạn tốc độ, sức đề kháng bổ sung, dẫn đến các hạt mài mòn (môi trường không có bụi không thích hợp).
Sự khác nhau giữa AC Servo và động cơ bước (step motor)
Động cơ Servo và động cơ bước là hai loại động cơ thông dụng dùng để điều khiển góc quay trong những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, tuy nhiên chúng cũng có nhiều điểm khác biệt nhau như:
| AC servo | Động cơ bước | |
| Bộ điều khiển (drive) | Phức tạp, phải mua nguyên bộ từ nhà sản xuất | Đơn giản hơn servo, có thể tự chế tạo |
| Tốc độ | Tốc độ cao (tối đa 3000-5000 rpm) | Tốc độ thấp hơn (tối đa 1000-2000 rpm) |
| Chế độ điều khiển | Tốc độ, vị trí, mô-men | Cơ bản là điều khiển vị trí |
| Hiện tượng trượt bước gây sai lệch trong điều khiển | Ít xảy ra do. Động cơ vẫn chạy êm khi tải đặt vào tăng | Nếu tải đặt vào tăng có thể xảy ra hiện tượng trướt bước |
| Phương pháp điều khiển | Điều khiển vòng kín. | Điều khiển vòng hở. |
| Nhiễu và rung động | Rất ít | Dễ rung động và nhiễu |
| Giá thành | Khá cao | Giá rẻ |
| Độ bền | Thiết bị phức tạp và phải bảo dưỡng định kỳ | Đơn giản, kích thước nhỏ gọn, ít bảo dưỡng, hỏng hóc |
| Độ phân giải | Rất cao, lên đến 23 bit (phụ thuộc vào encoder) | Thấp (thông thường khoảng 0.36 – 15°) |
Lợi ích khi sử dụng AC servo
Động cơ Servo mang lại cho người sử dụng những lợi ích khi sử dụng:
– Khả năng điều khiển tốc độ, vị trí và mô-men cực kì chính xác.
– Mô-men không đổi trong khoảng tốc độ từ 0 đến tốc độ định mức, do đó servo thường được sử dụng trong một số ứng dụng cần mô-men cao ở tốc độ thấp.
– Hiệu suất hoạt động cao tới hơn 90%, ít sinh nhiệt và hầu như không dao động.
– Tốc độ cao và tần suất làm việc thay đổi nhanh, liên tục.
– Tốc độ đáp ứng và phản hồi nhanh, quán tính thấp (gần như không có quán tính).
– Hoạt động êm ái, nhẹ, tiết kiệm điện năng (động cơ servo có thể tiết kiệm 5-20% điện năng so với động cơ thường).
– Kích thước và trọng lượng nhỏ hơn, ít bị hư hỏng.
Tuy nhiên khi sử dụng động cơ servo yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức về lập trình để có thể sử dụng linh hoạt động cơ servo cho từng ứng dụng thực tế.
Một số ứng dụng của AC servo
Với nhiều tı́nh năng nổi bật, hiệu suất cao, khả năng điều khiển chính xác vị trí, tốc độ, lực căng, vận hành mạnh mẽ và hoạt động ổn định trong thời gian dài, hệ thống AC servo phù hợp với nhiều ứng dụng từ cơ bản, đa năng đến chuyên dụng, hiện đại trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như:
– Điều khiển cánh tay Robot
– Hệ thống máy CNC
– Ứng dụng máy sản xuất khẩu trang
– Hệ thống dao cắt bay, cắt quay
– Hệ thống máy cắt túi nilon
– Điều khiển hệ thống máy đóng gói
– Ứng dụng trong máy in công nghiệp
– Ứng dụng trong hệ thống vận chuyển và sắp xếp hàng hóa
– Điều khiển các máy chế tạo thiết bị điện tử…
