Серводвигатель и асинхронный двигатель
Двигатели - это класс электромеханических устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую. В некоторых приложениях для привода механизма необходим чистый крутящий момент, а в некоторых приложениях необходимо контролировать положение и скорость вращения механизма. Асинхронный двигатель обеспечивает чистый неконтролируемый крутящий момент, в то время как серводвигатели обеспечивают контролируемый крутящий момент, при этом скорость и положение вала (ротора) можно регулировать.
Подробнее об асинхронных двигателях
Основываясь на принципах электромагнитной индукции, первые асинхронные двигатели были изобретены Николой Теслой (в 1883 г.) и Галилео Феррарисом (в 1885 г.) независимо друг от друга.
Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, статора и ротора. Статор в асинхронном двигателе представляет собой ряд концентрических магнитных полюсов (обычно электромагнитов), а ротор представляет собой ряд замкнутых обмоток или алюминиевых стержней, расположенных наподобие беличьей клетки; отсюда и название ротор с короткозамкнутым ротором. Вал для передачи создаваемого крутящего момента проходит через ось ротора. Ротор размещен внутри цилиндрической полости статора, но электрически не связан с какой-либо внешней цепью. Для подачи тока на ротор не используется коммутатор, щетки или другой соединительный механизм.
Как и любой двигатель, он использует магнитные силы для вращения ротора. Соединения в катушках статора расположены таким образом, что противоположные полюса генерируются на противоположной стороне катушек статора. На начальном этапе создаются магнитные полюса, периодически смещающиеся по периметру. Это создает изменение потока на обмотках ротора и индуцирует ток. Этот ток создает магнитное поле в роторе, а взаимодействие между полем статора и индуцированным полем приводит в движение двигатель.
Асинхронные двигатели предназначены для работы как с однофазными, так и с многофазными токами; последний для тяжелых машин, которые требуют большого крутящего момента. Скоростью асинхронных двигателей можно управлять, используя количество магнитных полюсов в полюсе статора или регулируя частоту входного источника питания. Скольжение, которое является мерой для определения крутящего момента двигателя, дает представление об эффективности двигателя. Поскольку короткозамкнутые обмотки ротора имеют малое сопротивление, небольшое скольжение индуцирует большой ток в роторе и создает большой крутящий момент. Тем не менее, скорость вращения ротора меньше, чем частота входного источника питания (или скорость вращения поля статора). Асинхронные двигатели не имеют контуров обратной связи для управления двигателем.
Подробнее о серводвигателях
Технически, серводвигатель - это любой двигатель, который имеет обратную связь и управление по замкнутому контуру, и это только часть сервомеханизма, в котором отрицательная обратная связь используется для управления работой двигателя.
Но обычно используемые промышленные серводвигатели представляют собой обычные асинхронные двигатели переменного тока с дополнительными функциями, такими как ротор с низкой инерцией, тормоз с высоким крутящим моментом и встроенный энкодер для обратной связи по скорости и положению. Все эти компоненты объединяются для работы с сервоприводом. Сервомеханизмы с двигателями постоянного тока обычно используются в радиоуправляемых устройствах, обычных приборах, требующих малой мощности и высокой точности.
Статор серводвигателя постоянного тока обычно состоит из постоянных магнитов, расположенных под углом 90° вокруг ротора. Серводвигатели предназначены для обеспечения постоянного уровня крутящего момента и имеют низкую инерцию. Ввод в серводвигатель осуществляется в виде импульсов, и при каждом импульсе двигатель будет вращаться на конечную, точную величину.
Серводвигатели могут развивать высокий крутящий момент, а положение и скорость двигателя можно контролировать. Поэтому серводвигатели широко используются в приложениях, связанных с робототехникой и системами управления.
В чем разница между асинхронным двигателем и серводвигателем?
• Серводвигатель имеет замкнутую систему отрицательной обратной связи, в то время как обычный асинхронный двигатель имеет механизмы обратной связи (встроенный энкодер).
• Скорость и положение серводвигателя можно регулировать и контролировать с большей точностью, в то время как в асинхронных двигателях можно регулировать только скорость.
• Серводвигатели имеют низкую инерцию, а ротор асинхронного двигателя имеет большую инерцию.
• Серводвигатель - это класс управляемых двигателей, и это может быть асинхронный двигатель или другой тип.
