محرك سيرفو التيار المتردد: البناء ، والعمل ، ووظيفة النقل وتطبيقاتها

أ أجهزة السيارات يعمل كمشغل دوار يستخدم بشكل أساسي لتغيير المدخلات الكهربائية إلى تسريع ميكانيكي. يعمل هذا المحرك على أساس آلية مؤازرة حيث يتم استخدام ردود الفعل على الموقع للتحكم في السرعة والموقع النهائي للمحرك. تدور المحركات المؤازرة وتحصل على زاوية معينة بناءً على الإدخال المطبق. المحركات المؤازرة صغيرة الحجم لكنها ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة. يتم تصنيف هذه المحركات إلى نوعين مثل محرك مؤازر تيار متردد ومحرك مؤازر للتيار المتردد ولكن الاختلاف الرئيسي بين هذين المحركين هو مصدر الطاقة المستخدمة. أداء أ محرك سيرفو DC يعتمد بشكل أساسي على الجهد فقط بينما يعتمد محرك سيرفو التيار المتردد على كل من الجهد والتردد. تتناول هذه المقالة أحد أنواع المحركات المؤازرة - an محرك سيرفو AC - العمل مع التطبيقات.

ما هو محرك سيرفو AC؟

يُطلق على نوع من المحركات المؤازرة التي تولد ناتجًا ميكانيكيًا باستخدام إدخال التيار المتردد الكهربائي في شكل السرعة الزاوية الدقيقة محرك سيرفو التيار المتردد. تتراوح الطاقة الناتجة التي يتم الحصول عليها من هذا المحرك المؤازر بشكل أساسي من واط إلى بضع 100 واط. يتراوح تردد تشغيل محرك سيرفو من 50 إلى 400 هرتز. يظهر الرسم التخطيطي لمحرك سيرفو التيار المتردد أدناه.

تشمل السمات الرئيسية لمحركات التيار المتردد المؤازرة بشكل أساسي ؛ هذه أجهزة ذات وزن أقل ، مما يوفر الاستقرار والموثوقية داخل العملية ، ولا يتم توليد ضوضاء أثناء التشغيل ، مما يوفر خصائص سرعة عزم الدوران الخطية ، وانخفاض تكاليف الصيانة عند عدم وجود حلقات الانزلاق والفرش.

يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن أنواع المحركات المؤازرة AC

بناء محرك سيرفو التيار المتردد

بشكل عام ، محرك سيرفو AC هو محرك تحريضي ثنائي الطور. تم تصنيع هذا المحرك باستخدام الجزء الثابت و a الدوار مثل المحرك التعريفي العادي. بشكل عام ، الجزء الثابت للمحرك المؤازر هذا له هيكل مصفح. يشتمل هذا الجزء الثابت على لفتين يتم وضعهما بزاوية 90 درجة في الفضاء. بسبب هذا الاختلاف في الطور ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار.

يُعرف الملف الأول بالملف الرئيسي أو يُعرف أيضًا بالطور الثابت أو الملف المرجعي. هنا ، يتم تنشيط الملف الرئيسي من مصدر إمداد الجهد الثابت بينما يتم تنشيط الملف الآخر مثل لف التحكم أو مرحلة التحكم بواسطة جهد التحكم المتغير. يتم توفير جهد التحكم هذا ببساطة من مضخم مؤازر.

بشكل عام ، الدوار متوفر في نوعين من نوع قفص السنجاب ونوع كأس السحب. الدوار المستخدم في هذا المحرك عبارة عن دوار عادي من نوع القفص بما في ذلك قضبان ألمنيوم مثبتة في فتحات ودائرة قصيرة من خلال حلقات النهاية. يتم الاحتفاظ بفجوة الهواء بالحد الأدنى لربط أقصى تدفق. يتم استخدام النوع الآخر من الدوار مثل كأس السحب بشكل أساسي حيث يتحول القصور الذاتي للنظام الدوار إلى انخفاض. لذلك هذا يساعد في تقليل استهلاك الطاقة.

مبدأ العمل للمحرك المؤازر AC

مبدأ عمل محرك سيرفو التيار المتردد هو ؛ أولاً ، يتم إعطاء جهد تيار متردد ثابت عند الملف الرئيسي للمبتدئين للمحرك المؤازر ويتم توصيل طرف الجزء الثابت الآخر ببساطة بمحول التحكم في جميع أنحاء لف التحكم. بسبب الجهد المرجعي المطبق ، سيدور عمود المولد المتزامن بسرعة معينة ويحصل على موضع زاوي معين.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي عمود محول التحكم على موضع زاوي محدد يتم مقارنته بالنقطة الزاويّة لعمود المولد التزامني. لذا فإن مقارنة الموضعين الزاويتين ستوفر إشارة الخطأ. وبشكل أكثر تحديدًا ، يتم تقييم مستويات الجهد لمواضع العمود المكافئة التي تنتج إشارة الخطأ. لذا فإن إشارة الخطأ هذه تتصل بمستوى الجهد الحالي عند محول التحكم. بعد ذلك ، يتم إعطاء هذه الإشارة لمكبر الصوت المؤازر بحيث يولد جهد تحكم غير متساوٍ.

من خلال هذا الجهد المطبق ، يحقق الجزء المتحرك سرعة محددة مرة أخرى ، ويبدأ بالدورة ويحافظ على ذلك حتى تصل قيمة إشارة الخطأ إلى الصفر ، وبالتالي الوصول إلى الموضع المفضل للمحرك داخل محركات مؤازرة التيار المتردد.

وظيفة نقل محرك سيرفو التيار المتردد

يمكن تعريف وظيفة النقل لمحرك سيرفو التيار المتناوب على أنها نسبة LT (تحويل لابلاس) لمتغير الإخراج إلى L.T (تحويل لابلاس) لمتغير الإدخال. لذا فإن النموذج الرياضي الذي يعبر عن المعادلة التفاضلية التي تخبر o / p إلى i / p للنظام.

إذا كان T.F. (وظيفة النقل) لأي نظام معروفة ، ثم يمكن حساب استجابة المخرجات لأنواع مختلفة من المدخلات للتعرف على طبيعة النظام. وبالمثل ، إذا كانت وظيفة النقل (T.F) غير معروفة ، فيمكن العثور عليها تجريبيًا ببساطة عن طريق تطبيق المدخلات المعروفة على الجهاز ودراسة مخرجات النظام.

محرك سيرفو AC هو محرك تحريضي ثنائي الطور مما يعني أنه يحتوي على ملفين مثل لف التحكم (لف المجال الرئيسي) والملف المرجعي (لف مبهج).

لذلك نحن بحاجة إلى معرفة وظيفة النقل لمحرك مؤازر تيار متردد ، أي θ (s) / ec (s). هنا 'θ (s) /' هو ناتج النظام بينما ex (s) هو مدخلات النظام.

من أجل معرفة وظيفة النقل للمحرك ، نحتاج إلى معرفة عزم الدوران الذي تم تطويره بواسطة المحرك 'Tm' وعزم الدوران الناتج عن الحمل 'Tl'. إذا قمنا بمساواة حالة التوازن مثل

Tm = Tl ، ثم يمكننا الحصول على وظيفة النقل.

دع ، Tm = عزم الدوران الذي طوره المحرك.
Tl = عزم الدوران الناتج عن الحمل أو عزم الحمل.
'θ' = الإزاحة الزاوية.
'ω' = d θ / dt = السرعة الزاوية.
'J' = لحظة القصور الذاتي للحمل.
'ب' هي نقطة التحكم في الحمولة.

هنا الثوابت التي يجب أخذها في الاعتبار هي K1 و K2.

'K1' هو منحدر طور التحكم مقابل خصائص عزم الدوران.
'K2' هو منحدر خصائص سرعة عزم الدوران.

هنا ، يُشار ببساطة إلى عزم الدوران الذي طوره المحرك

Tm = K1ec- K2 dθ / dt—– (1)

يمكن نمذجة عزم الحمل (TL) من خلال النظر في معادلة توازن عزم الدوران.

عزم الدوران المطبق = عزم الدوران المقابل بسبب J ، B

Tl = TJ + TB = J d ^ 2θ / dt ^ 2 + B dθ / dt ^ 2 + B—– (2)

نحن نعلم أن حالة التوازن Tm = Tl.

K1ec- K2 dθ / dt = J d ^ 2θ / dt ^ 2 + B dθ / dt ^ 2 + B

قم بتطبيق معادلة تحويل لابلاس على المعادلة أعلاه

K1Ec (s) - K2 S θ (S) = J S ^ 2θ (S) + B S θ (S)

K1Ec (s) = JS ^ 2θ (S) + BSθ (S) + K2S θ (S)
K1Ec (s) = θ (S) [J S ^ 2 + BS + K2S]

T.F = θ (S) Ec (s) = K1 / J S ^ 2 + BS + K2S

= K1 / S [B + JS + K2]

= K1 / S [B + K2 + JS]

= K1 / S (B + K2) [1 + (J / B + K2) * S]

T.F = θ (S) Ec (s) = K1 / (B + K2) / S [1 + (J / B + K2) * S]

T.F = Km / S [1 + (J / B + K2) * S] => Km / S (1 + STm)] = θ (S) Ec (s)

T.F = Km / S (1 + STm)] = θ (S) Ec (s)

حيث ، Km = K1 / B + K2 = ثابت كسب المحرك.

Tm = J / B + K2 = ثابت زمن المحرك.

طرق التحكم في سرعة محرك سيرفو التيار المتردد

بشكل عام ، المؤازرة المحركات لديها ثلاث طرق تحكم مثل التحكم في الموقف والتحكم في عزم الدوران والتحكم في السرعة.

يتم استخدام طريقة التحكم في الموضع لتحديد حجم سرعة الدوران عبر إشارات تردد الإدخال الخارجية. زاوية الثورة يحددها لا. البقول. يمكن تحديد موضع وسرعة محرك سيرفو مباشرة من خلال الاتصال. نظرًا لأن موضع الطريقة يمكن أن يكون له تحكم صارم للغاية في الموضع والسرعة ، فإنه يتم استخدامه عادةً في تطبيق تحديد المواقع.

في طريقة التحكم في عزم الدوران ، يتم ضبط عزم خرج المحرك المؤازر عن طريق الإدخال التناظري في العنوان. يمكن أن يغير عزم الدوران ببساطة عن طريق تغيير التناظرية في الوقت الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنه أيضًا تغيير القيمة في العنوان النسبي من خلال الاتصال.

في وضع التحكم في السرعة ، يمكن التحكم في سرعة المحرك عن طريق الإدخال والنبض التناظري. إذا كانت هناك متطلبات الدقة ولا يوجد قلق بشأن الكثير من عزم الدوران ، فإن وضع السرعة يكون أفضل.

خصائص محرك سيرفو AC

خصائص سرعة عزم الدوران لمحرك سيرفو التيار المتردد موضحة أدناه. في الخصائص التالية ، يتغير عزم الدوران مع السرعة ولكن ليس خطيًا لأنه يعتمد بشكل أساسي على نسبة المفاعلة (X) إلى مقاومة (ص). تتضمن القيمة المنخفضة لهذه النسبة أن المحرك يتمتع بمقاومة عالية ومفاعلة منخفضة ، وفي مثل هذه الحالات ، تكون خصائص المحرك خطية أكثر من قيمة النسبة العالية للمفاعلة (X) إلى المقاومة (R).

مزايا

تشمل مزايا المحركات المؤازرة AC ما يلي.

• خصائص التحكم في السرعة لهذا المحرك جيدة.
• يولدون كمية أقل من الحرارة.
• إنها توفر كفاءة عالية وعزم دوران أكبر لكل وزن وموثوقية وضوضاء RF مخفضة.
• يحتاجون إلى صيانة أقل.
• لديهم متوسط ​​عمر أطول في حالة عدم وجود المبدل.
• هذه المحركات قادرة على التعامل مع الزيادات الحالية العالية في الآلات الصناعية.
• عند السرعات العالية ، توفر عزم دوران أكثر ثباتًا.
• هذه موثوقة للغاية.
• أنها توفر أداء عالي السرعة.
• هذه مناسبة بشكل جيد لتطبيقات التحميل غير المستقرة.

تشمل عيوب محركات مؤازرة التيار المتردد ما يلي.

• التحكم في محرك سيرفو AC أكثر صعوبة.
• يمكن كسر هذه المحركات بسبب الحمل الزائد المستمر.
• غالبًا ما تكون علب التروس ضرورية لنقل الطاقة بسرعات عالية.

التطبيقات

تشمل تطبيقات المحركات المؤازرة AC ما يلي.

• تكون محركات مؤازرة التيار المتردد قابلة للتطبيق عندما يكون تنظيم الموضع مهمًا وعادة ما يوجد في أجهزة أشباه الموصلات والروبوتات والطائرات وأدوات الآلات.
• تُستخدم هذه المحركات في الأدوات التي تعمل على آلية مؤازرة كما هو الحال في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التحكم في الموقع.
• يستخدم محرك سيرفو التيار المتردد في أدوات الآلات وآلات الروبوتات وأنظمة التتبع.
• تستخدم هذه المحركات المؤازرة في مجموعة متنوعة من الصناعات بسبب كفاءتها وتعدد استخداماتها.
• يستخدم محرك سيرفو التيار المتردد في معظم الآلات والأجهزة الشائعة مثل سخانات المياه ، والأفران ، والمضخات ، والمركبات على الطرق الوعرة ، والمعدات في الحدائق ، وما إلى ذلك.
• تعمل العديد من الأجهزة والأدوات التي يتم استخدامها يوميًا في جميع أنحاء المنزل بالطاقة بواسطة محركات مؤازرة تعمل بالتيار المتردد.

وبالتالي ، هذه نظرة عامة على التيار المتردد محركات مؤازرة - تعمل مع التطبيقات. تُستخدم هذه المحركات في العديد من التطبيقات مثل الأدوات التي تعمل على آليات مؤازرة وأيضًا أدوات الآلات وأنظمة التتبع والروبوتات. هنا سؤال لك ما هو المحرك التعريفي؟