Analisis Detil Motor Servo DC

Ada dua jenis motor servo yang umum digunakan, yang beroperasi dengan daya AC disebut motor servo AC, dan yang beroperasi dengan daya DC disebut motor servo DC. Artikel ini hanya memberikan analisis rinci tentang motor servo DC.

Fungsi motor servo adalah mengubah sinyal tegangan masukan menjadi perpindahan sudut atau kecepatan sudut keluaran pada poros. Dengan kata lain, motor servo mengacu pada motor kontrol yang kecepatan dan arahnya berubah seiring dengan ukuran dan arah sinyal tegangan input. Motor servo dapat membawa beban dalam jumlah tertentu dan berfungsi sebagai aktuator pada sistem kendali otomatis, sehingga disebut juga motor eksekutif.

 

Persyaratan kinerja motor servo dalam sistem kendali otomatis dapat diringkas sebagai berikut.

 

(1) Tidak ada fenomena rotasi diri. Sebelum sinyal kendali tiba, rotor motor servo tetap diam; Setelah sinyal kontrol tiba, rotor berputar dengan cepat; Ketika sinyal kontrol hilang, rotor motor servo harus segera berhenti berputar. Fenomena motor yang terus berputar ketika sinyal kendali nol disebut "rotasi mandiri", dan menghilangkan putaran mandiri merupakan kondisi yang diperlukan untuk pengoperasian normal sistem kendali mandiri.

(2) Tegangan awal tanpa beban rendah. Ketika motor tidak dibebani, tegangan kendali kecil dari keadaan stasioner hingga pengoperasian rotor yang berkelanjutan, terlepas dari posisinya, disebut tegangan awal. Semakin kecil tegangan awal, semakin tinggi sensitivitas motor.

(3) Linearitas karakteristik mekanik dan pengaturannya baik, dan dapat mengatur kecepatan dengan lancar dan stabil dalam rentang yang luas.

(4) Cepat dan tanggap. Konstanta waktu elektromekanisnya kecil, sehingga motor servo memerlukan momen inersia yang kecil.

 

1. Klasifikasi Dan Struktur Motor Servo Dc

 

Motor servo DC adalah motor DC tujuan khusus dalam sistem kontrol otomatis. Strukturnya tidak berbeda secara mendasar dari motor DC pada umumnya, dan juga terdiri dari dua bagian: stator dan rotor.

 

Fungsi stator adalah untuk membentuk medan magnet yang konstan, dan kutub stator dilengkapi dengan belitan eksitasi. Dalam sistem servo DC, motor servo DC magnet permanen dan elektromagnetik biasanya digunakan. Saat ini, metode eksitasi elektromagnetik adalah metode eksitasi terpisah, dan belitan jangkar dan eksitasi ditenagai oleh dua sumber daya independen.

 

Motor servo DC magnet permanen jangkar berongga terdiri dari stator luar dan stator dalam, dan jangkar cangkir berongga berputar di celah udara antara stator dalam dan luar. Stator bagian luar terbuat dari bahan magnet lunak sebagai inti besi, yang dilengkapi dengan belitan pekat (dua kutub magnet setengah lingkaran terbuat dari magnet atau dimagnetisasi pada baja magnet melingkar untuk menghasilkan kutub N dan S). Stator bagian dalam terbuat dari bahan magnet lunak berbentuk silinder, yang berfungsi sebagai bagian dari rangkaian magnet dan dapat mengurangi hambatan magnet. Armature adalah silinder berongga berbentuk cangkir yang terbuat dari bahan non magnet (seperti plastik), langsung dipasang pada poros motor. Gulungan yang dibentuk dengan menyusun cangkir berongga di sepanjang sumbu melingkar dan mengawetkannya dengan resin epoksi. Catu daya dialirkan ke belitan jangkar melalui sikat dan pengalih. Panjang dan diameter inti jangkar motor servo DC tipikal lebih besar dibandingkan motor DC biasa, dengan tujuan mengurangi torsi roda gila dan meningkatkan kecepatan respons.

 

Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan berkembangnya teknologi, jenis baru motor servo DC telah bermunculan, seperti motor servo DC brushless.

 

2. Prinsip Kerja Motor Servo Dc

 

Prinsip kerja motor servo DC juga sama dengan motor DC kecil biasa. Untuk motor servo DC tereksitasi terpisah, jika arus eksitasi diterapkan pada belitan eksitasi untuk membentuk medan magnet konstan, torsi elektromagnetik akan dihasilkan ketika belitan jangkar melewati arus, menyebabkan rotor berputar. Ketika salah satu belitan eksitasi atau belitan jangkar kehilangan daya, motor segera berhenti berputar. Dengan mengubah besaran dan arah arus eksitasi, kecepatan dan arah motor dapat diubah untuk memenuhi persyaratan kendali motor servo. Ketika torsi beban konstan, menjaga tegangan catu daya jangkar tetap konstan dan mengendalikan kecepatan motor dengan mengubah arus eksitasi disebut kontrol medan magnet; Menjaga arus eksitasi tetap konstan dan mengendalikan kecepatan motor dengan mengubah tegangan catu daya disebut kendali jangkar. Karena karakteristik ideal dan akurasi yang terakhir, motor servo DC umumnya mengadopsi kontrol jangkar, yang menggunakan tegangan jangkar sebagai tegangan sinyal kontrol, sedangkan kontrol medan magnet hanya digunakan untuk motor berdaya rendah.

 

Prinsip kerja dasar motor servo DC sama dengan motor DC pada umumnya. Ketika belitan eksitasi dihubungkan ke tegangan konstan, belitan jangkar yang menerima sinyal kendali menerima sinyal tegangan kendali. Ketika arus mengalir melalui belitan jangkar, fluks magnet yang dihasilkannya berinteraksi dengan fluks magnet yang dihasilkan oleh belitan eksitasi untuk menghasilkan torsi elektromagnetik, menyebabkan jangkar berputar. Dengan mengubah ukuran sinyal tegangan kontrol, kecepatan motor dapat diubah untuk mencapai tujuan pengaturan kecepatan.

 

Saat menggunakan motor servo DC servo, tindakan pencegahan berikut harus dilakukan:

 

① Saat menggunakan motor servo DC yang dikontrol jangkar elektromagnetik, daya eksitasi harus dihubungkan terlebih dahulu, dan kemudian tegangan jangkar harus diterapkan. Selama pengoperasian, disarankan untuk menghindari pemadaman listrik pada belitan eksitasi sebisa mungkin untuk mencegah arus jangkar yang berlebihan dan kecepatan berlebih motor.

② Saat memilih berbagai bentuk catu daya kendali jangkar, penting untuk memberikan margin yang sesuai dalam kapasitasnya.