Aký je magnetický obvod servomotora na striedavý prúd?

Striedavý servomotor je kľúčovou súčasťou mnohých moderných priemyselných a automatizačných systémov, ktoré sú známe svojou vysokou presnosťou, rýchlou odozvou a vynikajúcou ovládateľnosťou. Jadrom jeho činnosti je magnetický obvod, ktorý hrá rozhodujúcu úlohu pri premene elektrickej energie na mechanickú energiu. V tomto blogu sa ako dodávateľ striedavého servomotora ponorím do konceptu magnetického obvodu striedavého servomotora, jeho komponentov a jeho významu pre výkon motora.

Pochopenie základov magnetického obvodu

Magnetický obvod možno považovať za analógiu elektrického obvodu. Tak ako elektrický obvod poskytuje cestu toku elektrického prúdu, magnetický obvod poskytuje cestu toku magnetického toku. Magnetický tok, reprezentovaný symbolom Φ, je mierou celkového magnetického poľa prechádzajúceho danou oblasťou. Magnetický obvod je zložený z magnetických materiálov, ktoré majú vysokú permeabilitu, čo umožňuje, aby cez ne ľahko prúdil magnetický tok.

V striedavom servomotore je magnetický obvod zodpovedný za generovanie magnetického poľa, ktoré interaguje s elektrickým prúdom vo vinutí motora a vytvára krútiaci moment. Interakcia medzi magnetickým poľom a prúdom sa riadi Lorentzovým silovým zákonom, ktorý hovorí, že na nabitú časticu pohybujúcu sa v magnetickom poli pôsobí sila kolmá na smer magnetického poľa aj smer pohybu častice.

Komponenty magnetického obvodu v AC servomotore

Magnetický obvod striedavého servomotora sa zvyčajne skladá z nasledujúcich hlavných komponentov:

Jadro statora

Stator je stacionárna časť motora. Zvyčajne sa vyrába z laminovaných plechov z kremíkovej ocele, aby sa znížili straty vírivými prúdmi. Jadro statora má na svojom vnútornom povrchu štrbiny, kde sú umiestnené vinutia statora. Tieto vinutia sú pripojené k zdroju striedavého prúdu a keď nimi preteká striedavý prúd, vytvárajú rotujúce magnetické pole. Vrstvená štruktúra jadra statora pomáha minimalizovať straty výkonu v dôsledku vírivých prúdov, ktoré sú v jadre indukované meniacim sa magnetickým poľom.

Jadro rotora

Rotor je rotačná časť motora. Podobne ako jadro statora je aj jadro rotora vyrobené z laminovaných plechov z kremíkovej ocele. V striedavých servomotoroch sa používajú dva hlavné typy rotorov: rotor s veveričkou a rotor s permanentným magnetom.

• Veverička - Cage Rotor: V rotore vo veveričke sú vodiče skratované na oboch koncoch koncovými krúžkami, čím vytvárajú štruktúru podobnú klietke. Keď rotujúce magnetické pole statora pretína vodiče v rotore, vo vodičoch sa indukuje elektromotorická sila (EMF) podľa Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie. Toto indukované EMF spôsobuje tok prúdu vo vodičoch a interakcia medzi týmto prúdom a magnetickým poľom statora vytvára krútiaci moment, vďaka ktorému sa rotor otáča.
• Permanentný - magnetický rotor: Rotor s permanentnými magnetmi používa permanentné magnety na vytvorenie pevného magnetického poľa. Magnety sú zvyčajne namontované na vonkajšom povrchu jadra rotora. Výhodou rotora s permanentným magnetom je, že môže poskytnúť silnejšie magnetické pole v porovnaní s rotorom s veveričkou, čo má za následok vyšší krútiaci moment a účinnosť.

Vzduchová medzera

Vzduchová medzera je priestor medzi statorom a rotorom. Je to kritická časť magnetického obvodu, pretože ovplyvňuje magnetickú reluktanciu obvodu. Reluktancia je opozícia voči toku magnetického toku, podobná odporu v elektrickom obvode. Menšia vzduchová medzera znižuje reluktanciu magnetického obvodu, čím umožňuje prechod väčšieho magnetického toku a zvyšuje účinnosť motora. Vzduchová medzera však musí byť starostlivo navrhnutá, aby sa zabezpečilo, že počas prevádzky nedôjde k mechanickému kontaktu medzi statorom a rotorom.

Princíp činnosti magnetického obvodu v AC servomotore

Keď sa na vinutia statora striedavého servomotora privedie striedavé napätie, cez vinutia preteká striedavý prúd. Tento prúd vytvára magnetické pole okolo vinutia. Magnetické pole sa mení v smere a veľkosti podľa frekvencie striedavého prúdu.

Rotujúce magnetické pole generované statorom pretína vodiče v rotore. V prípade klietkového rotora vzniká vo vodičoch rotora indukovaný prúd. Interakcia medzi týmto indukovaným prúdom a magnetickým poľom statora vytvára krútiaci moment, ktorý spôsobuje otáčanie rotora. V rotore s permanentným magnetom rotujúce magnetické pole statora interaguje s pevným magnetickým poľom permanentných magnetov na rotore, čo vedie ku krútiacemu momentu, ktorý núti rotor sledovať rotáciu magnetického poľa statora.

Rýchlosť rotujúceho magnetického poľa v statore je určená frekvenciou AC napájania a počtom pólov v motore. Vzťah medzi synchrónnou rýchlosťou (n_s) (rýchlosť rotujúceho magnetického poľa), frekvenciou (f) AC napájania a počtom pólov (p) je daný vzorcom:

[n_s=\frac{120f}{p}]

Skutočná rýchlosť rotora v striedavom servomotore je o niečo nižšia ako synchrónna rýchlosť v prípade rotora nakrátko. Tento rozdiel v rýchlosti sa nazýva sklz. V rotore s permanentným magnetom sa rotor za normálnych prevádzkových podmienok otáča rovnakou rýchlosťou ako rotačné magnetické pole statora.

Význam magnetického obvodu vo výkone striedavého servomotora

Konštrukcia a výkon magnetického obvodu majú významný vplyv na celkový výkon striedavého servomotora. Tu sú niektoré kľúčové aspekty:

Výroba krútiaceho momentu

Magnetický obvod je priamo zodpovedný za generovanie krútiaceho momentu, ktorý poháňa motor. Dobre navrhnutý magnetický obvod so silným magnetickým poľom a nízkou reluktanciou môže produkovať vyšší krútiaci moment. To je rozhodujúce pre aplikácie, ktoré vyžadujú prevádzku s vysokým krútiacim momentom, ako sú robotické ramená a obrábacie stroje.

Efektívnosť

Účinnosť striedavého servomotora úzko súvisí s magnetickým obvodom. Minimalizáciou magnetickej reluktancie a znížením strát v magnetických materiáloch môže motor efektívnejšie premieňať elektrickú energiu na mechanickú energiu. Napríklad použitie vysokokvalitných laminovaných plechov z kremíkovej ocele v jadrách statora a rotora pomáha znižovať straty vírivými prúdmi, čo zase zlepšuje účinnosť motora.

Ovládanie rýchlosti

Magnetický obvod ovplyvňuje aj možnosti riadenia otáčok motora. V AC servomotore je možné regulovať rýchlosť nastavením frekvencie a napätia AC napájania. Magnetické pole generované vinutiami statora musí byť schopné rýchlo reagovať na tieto zmeny, aby sa dosiahlo presné riadenie rýchlosti. Dobre navrhnutý magnetický obvod zaisťuje, že motor môže presne sledovať príkazy rýchlosti.

Naša ponuka AC servomotorov

Ako dodávateľ servomotorov na striedavý prúd ponúkame širokú škálu vysokokvalitných servomotorov na striedavý prúd, ktoré uspokoja rôznorodé potreby našich zákazníkov. Pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokorýchlostnú prevádzku, odporúčame našeVysokorýchlostný servomotor. Tento motor je navrhnutý tak, aby poskytoval vynikajúci výkon pri vysokých rýchlostiach otáčania, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, ako sú pohony vretien v CNC strojoch.

Ak potrebujete motor so špecifickým výkonom a napätím, náš7,5 kW 380 V AC servomotorje ideálnou voľbou. Ponúka dobrú rovnováhu medzi výkonom a účinnosťou a môže byť použitý v rôznych priemyselných aplikáciách vrátane dopravníkových systémov a čerpadiel.

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú motor so špecifickou rýchlosťou, nášServo motor 3000 ot./minposkytuje stabilné a spoľahlivé riešenie. Je navrhnutý tak, aby pracoval pri konštantnej rýchlosti 3000 otáčok za minútu, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie, ako sú ventilátory a dúchadlá.

Záver

Magnetický obvod je základnou súčasťou striedavého servomotora a pochopenie jeho komponentov a princípu fungovania je nevyhnutné pre optimalizáciu výkonu motora. Ako dodávateľ striedavých servomotorov sme sa zaviazali poskytovať našim zákazníkom vysokokvalitné motory, ktoré sú navrhnuté s pokročilými technológiami magnetických obvodov. Ak máte záujem o naše produkty alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa AC servomotorov, neváhajte nás kontaktovať pre obstarávanie a ďalšie diskusie. Tešíme sa na spoluprácu pri plnení vašich špecifických požiadaviek na motor.

Referencie

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Elektrické stroje. McGraw - Hill.
• Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov. McGraw - Hill.