Różnica między silnikiem serwo a silnikiem indukcyjnym

Silnik serwo vs silnik indukcyjny
 

Silniki to klasa urządzeń elektromechanicznych, które przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną. W niektórych aplikacjach potrzebny jest czysty moment obrotowy do napędzania mechanizmu, aw niektórych aplikacjach należy kontrolować położenie i prędkość obrotową mechanizmu. Silnik indukcyjny zapewnia czysty niekontrolowany moment obrotowy, a serwosilniki zapewniają kontrolowany moment obrotowy, w którym można regulować prędkość i położenie wału (wirnika).

Więcej o silnikach indukcyjnych

W oparciu o zasady indukcji elektromagnetycznej pierwsze silniki indukcyjne zostały wynalezione niezależnie przez Nikola Teslę (w 1883 r.) I Galileo Ferraris (w 1885 r.).

Silnik indukcyjny składa się z dwóch głównych części, stojana i wirnika. Stojan w silniku indukcyjnym jest serią koncentrycznych biegunów magnetycznych (zwykle elektromagnesów), a wirnik jest serią zamkniętych uzwojeń lub prętów aluminiowych ułożonych w sposób podobny do klatki wiewiórki; stąd nazwa rotor klatkowy. Wał do dostarczania wytwarzanego momentu obrotowego przechodzi przez oś wirnika. Wirnik jest umieszczony w cylindrycznej wnęce stojana, ale nie jest elektrycznie podłączony do żadnego zewnętrznego obwodu. Do dostarczenia prądu do wirnika nie stosuje się komutatora, szczotek ani innego mechanizmu łączącego.

Jak każdy silnik, wykorzystuje on siły magnetyczne do obracania wirnika. Połączenia w cewkach stojana są rozmieszczone w taki sposób, że przeciwne bieguny są generowane dokładnie po przeciwnej stronie cewek stojana. W fazie rozruchu słupy magnetyczne są okresowo przesuwane wzdłuż obwodu. Powoduje to zmianę strumienia na uzwojeniach wirnika i indukuje prąd. Prąd ten wytwarza pole magnetyczne w wirniku, a interakcja między polem stojana a polem indukowanym napędza silnik.

Silniki indukcyjne są przystosowane do pracy zarówno z prądami jednofazowymi, jak i wielofazowymi; ten ostatni do ciężkich maszyn wymagających dużego momentu obrotowego. Prędkość silników indukcyjnych można kontrolować za pomocą dowolnej liczby biegunów magnetycznych w stojanie lub regulując częstotliwość wejściowego źródła zasilania. Poślizg, który jest miarą określającą moment obrotowy silnika, wskazuje na sprawność silnika. Ponieważ zwarte uzwojenia wirnika mają niewielki opór, mały poślizg indukuje duży prąd w wirniku i wytwarza duży moment obrotowy. Jednak prędkość obrotowa wirnika jest mniejsza niż częstotliwość wejściowego źródła zasilania (lub prędkość obrotowa pola stojana). Silniki indukcyjne nie mają żadnych pętli sprzężenia zwrotnego do sterowania silnikiem.

Więcej o silnikach serwo

Technicznie, serwosilnik to każdy silnik, który ma sprzężenie zwrotne i sterowanie w pętli zamkniętej, i jest tylko częścią mechanizmu serwo, w którym sprzężenie ujemne jest używane do kontrolowania wydajności silnika.

Jednak powszechnie stosowanymi przemysłowymi silnikami serwo są normalne silniki indukcyjne prądu przemiennego z dodatkowymi funkcjami, takimi jak wirnik o niskiej bezwładności, hamulec o wysokim momencie obrotowym i wbudowany enkoder dla sprzężenia zwrotnego prędkości i położenia. Wszystkie te elementy współpracują z serwonapędem. Serwomechanizmy z silnikami prądu stałego są powszechnie stosowane w urządzeniach sterowanych radiowo, zwykłych urządzeniach wymagających niskiej mocy i wysokiej precyzji.

Stojan serwo silnika prądu stałego jest zwykle formowany z magnesami trwałymi umieszczonymi na 900 wokół wirnika. Serwosilniki są zaprojektowane tak, aby zapewniały znacznie stały poziom momentu obrotowego i mają niską bezwładność. Wejście do serwomotoru ma postać impulsów, a przy każdym impulsie silnik obraca się o skończoną, dokładną wartość.

Silniki serwo mogą zapewniać wysoki moment obrotowy, a położenie i prędkość silnika mogą być kontrolowane. Dlatego serwomotory są szeroko stosowane w aplikacjach związanych z robotyką i systemami sterowania.

Jaka jest różnica między silnikiem indukcyjnym a serwosilnikiem?

• Silnik serwo ma układ ujemnego sprzężenia zwrotnego w zamkniętej pętli, natomiast silnik indukcyjny ogólny ma mechanizmy sprzężenia zwrotnego (w wbudowanym enkoderze).

• Prędkość i położenie serwomotoru można regulować i kontrolować z większą precyzją, natomiast w silnikach indukcyjnych można regulować tylko prędkość.

• Silniki serwo mają niską bezwładność, podczas gdy wirnik silnika indukcyjnego ma wyższą bezwładność.

• Silnik serwo to klasa silników sterowanych i może to być silnik indukcyjny lub inny typ.