Servopohony

ServopohonyServopohony

ServopohonyCo je to servopohon ?* jsou to motory, u kterých lze nastavit přesnou polohu

osy, a to pomocí zpětné vazby nebo koncového spínače

Charakteristika servopohonu ?* podle aplikace mohou pracovat při vysokých i nízkých

otáčkách* servopohony mohou mít rychlostní a polohovou zpětnou

vazbu* jsou napájeny ze sítě nebo přes měnič* používají se i servomotory s proměnnými otáčkami

(jemnější nájezd pro krajní polohy)* různé požadavky na regulaci: moment, rychlost, polohu,

…)* poloha je snímána pomocí

- fotoelektrického snímače (encoder)- selsynu- optického snímání pomocí kódovaného kotouče- potenciometru- bez snímače polohy, pouze koncový vypínač

ServopohonyHlavní části servopohonů* elektromotor* přímé napájení nebo

polovodičový měnič* regulátor otáček, regulátor

polohy* snímač rychlosti a polohy

Zpravidla je požadavek čtyřkvadrantového provozu (oba směry otáčení a momentu) Rozdělení servopohonů podle funkce

* rychlostní servopohon – má pouze otáčkovou zpětnou vazbu a umožňuje sledování zadávané rychlosti

* polohový servopohon – je určen pro řízení polohy (úhel natočení nebo posuvné dráhy)- cílová regulace – optimální nastavení polohy (jeden směr)- sledovací polohová regulace – víceosé systémy

Snímače polohyRozdělení:

* absolutní – udávají absolutní polohu v celém rozsahu odměřování (ke každé pozici je přiřazena jednoznačná hodnota signálu snímače) – selsyn, optický kotouč- okamžitě po zapnutí je jednoznačně určena pozice pohonu

* inkrementální – udávají relativní polohu pohonu, po zapnutí se musí pohon automaticky nastavit do základní pozice- mají vysokou přesnost- skutečná poloha je dána počtem odměřovacích impulsů

* cyklicky absolutní – odměřují absolutní polohu pouze v omezené oblasti, například jedné otáčky (selsyn resolver)

Odporový snímač polohy* je nejjednodušší

systém* použití u ventilů* provedení:

Zatěžovací odpor Rz by měl být co největší, aby závislost (U2/U)=f() byla přibližně lineární ( je pozice jezdce)

UR

RRRRRRRR

U

Z

Z

Z

Z

**

*

12

2

2

2

2

CC RRRR *;*)1( 21

UU *2 Pro RZ »R2 platí

pro úpravu

Resolver* je polohový transformátor používaný jako absolutní

snímač úhlu natočení* na statoru jsou dvě vinutí, obě vinutí jsou natočena o 900

* na rotoru je jedno vinutí, napájení je harmonickým signálem s konstantním kmitočtem

* je napájen do rotoru* ve statorovém vinutí se indukuje napětí, obě napětí jsou

proti sobě natočena o 900

* řídící jednotka na výstupu vyhodnocuje výslednou vzájemnou indukčnost

ResolverPrincip:* využívá změnu vzájemné indukčnosti mezi vinutím statoru

a rotoru* amplituda je dána úhlem natočení* velikost výstupního napětí je vzorkována daným

kmitočtem

tUtu

tUtu

tUtu

s

c

r

*sin*sin*)(

*sin*cos*)(

*sin*)(

Inkrementální snímač

Princip:* clonění světelného toku mezi

zdrojem světla a fotocitlivými prvky

* pro určení rychlosti se zjistí počet pulsů za určitý časový úsek

* při zapnutí se musí nastavit nulová poloha

Inkrementální snímač

Ostatní možnosti pro snímání polohy

* odporové vysílače polohy* komutátorové tachodynamo* bezkomutátorové tachodynamo* tři Hallovy sondy* absolutní inkrementální snímač (Grayův kód)

Stejnosměrné Stejnosměrné servopohonyservopohony

Konstrukce

* konstrukce je podobná jako u synchronního motoru – na statoru je trojfázové vinutí, na rotoru budící magnety (vzácné zeminy)

* vinutí statoru je napájeno obdélníkovými pulzy střídavé polarity, vždy po dobu 1200 elektrických

* v základním provedení se pro určení pozice rotoru používají Hallovy sondy (spínání po 600 elektrických)

* u moderních motorů se používají se magnetické snímače s rozlišením až 0,30

* spínání jednotlivých cívek je prostřednictvím snímače polohy otáček („elektronický komutátor“)

* výkony do 500 W

Stejnosměrné Stejnosměrné servopohonyservopohony

Stejnosměrné Stejnosměrné servopohonyservopohony

Střídavé servopohonyStřídavé servopohony* má stejnou konstrukci jako stejnosměrný servomotor,

stator je napájen střídavým proudem * splňují požadavky na vysokou dynamiku a přesnost,

malý moment setrvačnosti, velkou přetížitelnost * konstrukce a vlastnosti jsou dány širokým rozsahem

použití – uzavírací ventily, robotika, obráběcí stroje* základní zapojení:

Ukázky servopohonůUkázky servopohonů

Ukázky Ukázky servopohonservopohon

ůů

* synchronní servopohon s trvalými magnety

* vysoká dynamika pohybu* velká přetížitelnost* integrované měření teploty* absolutní odečítání polohy* momenty do 40 Nm* možnost doplnění elektromagnetickou

brzdou

Ukázky Ukázky servopohonůservopohonů

* vodní chlazení pro zvýšení trvalého zatížení* možnost klidové elektromagnetické brzdy* čidlo pro tepelnou ochranu přímo ve vinutí* zpětná vazba – resolver* momentová charakteristika – viz teorie

* jednootáčkový servopohon pro kulová ventily a klapky* mají elektronický regulátor polohy se zpětnou polohovou

vazbou (vysílač polohy)* součástí jsou koncové spínače pro mezní polohy

synchronní servomotor

MateriályMateriály

Skalický Elektrické servopohonyTUL Snímače otáček a polohyVSB Čidla rychlosti a polohy