آموزش و مشاوره:  |  فروش و اجرا: 43 59 361 0919  |  33 59 361 0919

ایمیل ramacontrol.co@gmail.com

ساعت کاری 8 تا 17

سرو موتور ها و کاربرد آن در اتوماسیون صنعتی+ویدیو

راما کنترل > وبلاگ ما > سرو موتور ها و کاربرد آن در اتوماسیون صنعتی+ویدیو
سرو موتور ها و کاربرد آن در اتوماسیون صنعتی

سرو موتور چیست

یکی از اجزای اصلی هر حلقه کنترلی، بخش راه انداز یا actuator می باشد که در سیستم های الکترو مکانیکی و اتوماسیون صنعتی معمولا از سرو موتورها استفاده میشود.

servo motor-سروو موتور

سروو موتور ها به موتور هایی گفته می شود که امکان کنترل بسیار دقیق موقعیت زاویه ای،سرعت و گشتاور را فراهم می کنند و در کنار این دقت بالا از سرعت پاسخگویی بالایی نیز برخوردار هستند.

انواع سرو موتورها

  • DC servo motor
  • AC servo motor

در صنعت سرو موتورهای اولیه بیشتر به صورت DC بودند زیرا در آن زمان بیشتر کنترل جریان های بالا توسط scr ها(تریستور ها) انجام میشد.

اما بعدا با توجه به اینکه ترانزیستورها هم امکان کنترل جریان بالا و تبدیل آن به فرکانس بالاتر را داشتند بنابراین سروو موتورهای از نوع AC با توجه به قیمت مناسب تر و هزینه نگهداری پایین تر رواج بیشتری نسبت به نوع DC خود یافتند.

همچنین سروو موتور های اولیه به خصوص برای طراحی تقویت کننده های خود کنترل در سیستم های اتوماسیون صنعتی به کار می رفتند.

موتورهاي DCبا وجود مزايايي چون کنترل آسان ، سريع و دقيق گشتاور و همچنين پاسخ بسيار سريع ديناميکي براي تغييرات سرعت ، معايب زير رادارند.

معایب سروو موتور های DC

  • نياز به تعمير و نگهداري مکرر
  • قيمت بالا
  • نياز به کموتاتور و زغال
  • وزن بالا در گشتاور هاي بالا

مزیت های سرو موتور های AC

  • روتورهاي قفس سنجابي ساده هستند و در مقايسه با سيم پيچي آرميچر ماشينهاي DC از نظر ساختاري ،محکمتر هستند.
  • سروموتورهاي AC داراي جاروبک براي کموتاسيـون نيستنـد و نياز به تعمير ونگهداري دائم ندارند.
  • هيچ عايقي در اطراف هادي آرميچر آنچنان که در موتور DC وجود دارد نيست پـس آرميـچر مي تواند بسيار بهتر گرما را پخش کند.
  • بدليل اينکه آرميـچر، سيـم پيچي هاي عايـق دار پيچـيده اي ندارد ، قطر آن مي توانـد براي کاهش اينرسي روتور بسيار کاهش يابد اين امر به جلوگيري از اور شوت در مکـانيسم سـرو کمک مي کند.
  • اندازه کوچکتر
  • قدرت بيشتر در مقايسه با موتورهاي DC هم اندازه
  • طراحي ساده و قيمت ارزان
  • سبک و مقاوم در برابر ضربه

ساختمان واجزای یک سرو موتور AC

در سرو موتور ها دو دسته سيم جدا خارج شده است که يکي مربوط به تغذيه وديگري فيدبکي است که از انکودر گرفته شده است.

ساختمان سرو موتور

با توجه به اين که سرو موتور هاي AC ممکن است براي کار کردن در حالت دايم يا موقت به کار گرفته شوند عمدتاً استاتور این موتورها به صورت لحظه ای (2 فاز)و دایم(3 فاز) سیم پیچی می شوند.

در سيستمهاي کنترل معمولا از نوع موتورهاي القائي دو فاز با روتور قفس سنجابي استفاده ميشود.

دو سيم پيچ متعامد روي استاتور توسط دو ولتاژ که با يکديگر ٩٠ درجه اختلاف فاز دارند تغذيه ميشوند.

سیم پیچی استاتور سرو موتور

به دليل اين که وجود جاروبک يک مانع حرکتي و موجب افزايش اينرسي ميشود عمدتاً در servo motor ها مخصوصاً در سرو موتور های ac سعي ميشود از مدل هاي بدون جاروبک استفاده کنند.

سروو موتورهای آسنکرون و سنکرون

در موتورهاي سنکرون سرعت روتور هميشه برابر سرعت ميدان دوار است و از اين رابطه به دست مي آيد. Ns=60f/p

با توجه به ثابت بودن تعداد قطب ها با تغيير فرکانس ورودي ،سرعت خروجي قابل کنترل است.

فرکانس ورودي از يک حد بيشتر و يا کمتر نمي تواند باشد.

اگر فرکانس خيلي زياد باشد ولتاژ به DC نزديک ميشود و اگر خيلي کم باشد موتور به صورت ريپلي کار کرده و چون هر بار حرکت کرده و مي ايستد بنابراين هر بار به جريان راه اندازي نياز دارد و عملا مي ايستد.

به همين جهت در ساختار سرو موتور هاي AC از يک موتور سنکرون استفاده مي شود.

 مزاياي موتور سنکرون:

  • اين موتور داراي ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.
  • بازده عالي دارد.
  • در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد.
  • امکان بکار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد.
  • با تحريک مناسب هيچگونه قدرت راکتيو مصرف نميکند و فقط قدرت اکتيو مناسب مي گيرد.
  • از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راکتيو براي بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده کرد.

سنسور هايي در قسمت انتهايي موتور تعبيه شده اند که سرعت و يا موقعيت شفت خروجي را اندازه گيري مي کنند.اين سنسور ها مي توانند از نوع اثرهال، سينکرو، ريزولورو يا انکودر باشد که رايج ترين نوع آن انکودر است.

انکودر در سرو موتور

سروو مکانیزم

در سیستم های سروو مکانیزم ممکن است از سروو موتورها استفاده شود یا استفاده نشود.

در واقع منظور از این سیستم ها سیستم های است که با استفاده از مکانیزم فیدبک گرفتن و بازخورد مانند استفاده از انکودر ها و یا دیگر ابزار ها بازخورد مانند دماسنج، فشار سنج،رطوبت سنج و سایر سنسور ها برای کنترل پارامترهای تحت کنترل استفاده می کنند.

به عنوان مثال در سیستم های اتوماسیون صنعتی مثلا دمای یک کوره که با یک ترموستات از طریق کم ویا زیاد شدن دمای شعله و یا خاموش و روشن شدن آن کنترل می شود نمونه یک سیستم سروو مکانیزم بدون استفاده از سرو موتورها می باشد.

تفاوت ها ي يک سرو موتور با موتورعادي

  • راه اندازي سريع و ثبات کار موتور در محدوده وسيعي از سرعت
  • تعويض سرعت موتور به صورت خيلي نرم
  • توليد گشتاور بسيار زياد نسبت به حجم کم آنها
  • فيدبک گرفتن از سرعت
  • اينرسي کم
  • قطر کم
  • طول زياد
  • -کنترل موقعيت و سرعت زاويه اي
  • سرعت پاسخگویی بالا

سرعت پاسخ اين موتورها بسيار زياد است.لذا بايد اينرسي(لختی) آنها کم باشد.

درنتيجه قطراين ماشين ها کم بوده ولي طول آنها نسبتاً زياد است.

سیستم کنترل سروو موتور

این موتور ها با فیدبک گیری از خروجی (حرکت شفت موتور)سرعت یا موقعیت نهایی را کنترل می کنند.

و معمولا جهت تشخیص موقعیت و سرعت حرکت شفت موتور از انکودر ها استفاده می کنند.

به صورتی که موقعیت یا سرعت اندازه گیری شده توسط انکودر ها به سیستم کنترلی همچون پی ال سی  (پی ال سی چیست؟) ها و قسمت مقایسه گر آن ارسال میشود.

و سیستم کنترلی فرمان لازم را جهت اصلاح موقعیت یا سرعت به موتور ارسال می کند.

یک سیستم سروو شامل سه جز اصلی است

  • موتور
  • درایو
  • کنترل

از آنجا که servo motor ها به صورت سیستم های حلقه بسته(close loop) و فیدبک دار می باشند.

بنابراین احتمال خطا در آن به صفر میرسد.

در سیستم فیدبک سرو موتور ها معمولا از انکودر های نوری (optical encoder) که محور آنها به انتهای محور موتور کوپل شده استفاده میشود.

این انکودر ها در ازای هر دور مشخص مقدار پالسی تولید  میکنند.

برای نمونه یک انکودر 2500 پالسه در ازای گردش یک دور کامل شفت موتور 2500 پالس تولید می کند.

که این پالس ها در سیستم درایو servo motor بررسی می شود و موقعیت محور موتور بر اساس پالس دریافتی تشخیص داده می شود.

در شکل زیر بلوک دیاگرامی یک سیستم servo به صورت حلقه بسته را مشاهده میکنید

دیاگرام کنترل سرو موتور

طریقه راه اندازي سرو موتور

راه اندازي سرو موتور و کنترل پارامتر هاي خروجي به يک مدار راه انداز (driver) نياز دارد که براي هر سرو موتور خاص بوده و همراه آن عرضه مي شود.

servo drive-سرو درایو

کنترل سرعت و گشتاور از طريق تغيير فرکانس و دامنه ولتاژ صورت مي گيرد.تقريباً تمام servo motor ها براي توليد فرکانس دلخواه به شکل زير عمل می کنند.

  1. دريافت برق AC با فرکانس 5٠ هرتز
  2. تبديل ولتاژ AC به DC
  3. تبديل ولتاژ DC به AC با فرکانس دلخواه

جهت راه اندازي موتور هاي servo بايد از درايور آنها که به servo driver معروف هستند استفاده نمود.سرو درايو يا به صورت تکفاز و يا به صورت ۳ فاز ارائه ميشوند.

مزایای سرو درایوها

  • ورودي تکفاز و خروجي ۳ فاز
  • پشتيباني و خواندن تمامي انکودرهاي موجود در بازار
  • قابليت شبکه شدن درايو ها با چندين درايو و يا کنترلر ديگر از طريق شبکه  Modbus ، can ، field bus
  • حذف لرزش بار در سرعت هاي بالا و کارهاي دقيق با فانکشن هاي تخصصي
  • پاسخ زماني بسيار بالا
  • ايجاد سرعت ثابت در دور هاي بسيار پايين
  • داشتن گيربکس الکترونيکي دايناميک و امکان تغيير مقادير به صورت آنلاين
  • تحمل اضافه بار تا %۳٠٠
  • داشتن ارتباط همزمان از طريق ۲ شبکه ارتباطي براي کاربردهاي حرفه اي
  • ايجادhoming بر روي درايو با تعيين آفست موقعيت پس از پالس
  • ايجاد مدهاي کنترلtorque ,position, speed وقابليت تغييرمد به صورت دايناميک
  • دقت بسيار بالا

كاربرد سرو موتور

از servo motor  ها در تمام پروسه هاي کنترلي و عمومي که نياز به موتور الکتريکي ميباشد به ویژه در سیستم های اتوماسیون صنعتی ميتوان استفاده کرد.

ولي به دليل قيمت بالاي اين موتورها از لحاظ اقتصادي به صرفه نميباشد تا از آنها استفاده نمود ولي دربعضي پروسه ها بايد فقط و فقط از servo motor استفاده کرد.

زيرا دقت بسيار بالا سرعت و عکس العمل سريع،گشتاور متغيير و بالا نسبت به ساير موتورهاي ديگر را دارد .

کاربرد سرو موتورها در سیستم های اتوماسیون

  • ماشين آلات توليد قطعات الکترونيکي
  • انواع ماشين آلات CNC فلزات، ماشين آالتCNC طلا و چوب
  • ماشين آلات بسته بندي و دوخت پالستيک
  • ماشين آلات نساجي
  • انواع ماشين آلات چاپ
  • انواع روباتهاي صنعتي
  • ماشين آلات تزريق پالستيک
  • پرينتر هاي سه بعدي بزرگ
  • صنايع ريسندگي و دستگاه هاي دوخت پيشرفته
  • خطوط توليد
  • کاربرد سرو موتور ها

شرکت های برتر در تولید سروموتورها

  • Mitsubishi ژاپن
  • Panasonic ژاپن
  • Yaskawa امریکا
  • Delta تایوان
  • Siemence آلمان

برای درک بهتر از سرو موتور ها و نحوه کارکرد توجه شما رو به ویدیویی که گروه راما کنترل آماده کرده جلب می کنم

لینک ویدیو در آپارات

لینک ویدیو در تماشا

 

One thought on “سرو موتور ها و کاربرد آن در اتوماسیون صنعتی+ویدیو

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

No Favorites Has Been Added!