Động cơ Servo là gì? Những điều cần biết về Servo motor
Những bài viết trước, chúng tôi đã chia sẻ về cách hoạt động, phân loại của biến tần hay các thiết bị tủ điện công nghiệp, cảm biến nhiệt độ hay bộ lập trình PLC chuyên dùng. Và hôm nay, chúng tôi lại mang đến cho quý khách những thông tin về động cơ servo, các loại phổ biến, ứng dụng cụ thể trong sản xuất ra sao để khách có thể trang bị cho mình những kiến thức cơ bản khi chọn mua.
Động cơ Servo là gì?
Chắc hẳn, chúng ta ai cũng nghe đến servo tuy nhiên servo motor là gì vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp cụ thể.
Động cơ servo là thiết bị là điện từ được sử dụng trong công nghiệp. Nó sử dụng cơ chế phản hồi âm. Từ đó, nó có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện năng thành chuyển động có kiểm soát.
Nếu xét về phương diện cơ bản thì nhiều người vẫn tìm thấy nét tương đồng giữa servo và bộ truyền động, nó cung cấp khả năng kiểm soát về gia tốc, vận tốc chính xác hay các vị trí tuyến tính, góc.
Với servo, thì servo driver chính là bộ phận quan trọng, cấu thành nên thiết bị. Nó giống với driver của máy tính khi servo motor cung cấp lực chuyển động cho máy móc của hệ thống.
Nhiều người ví von, servo drive giống như cơ bắp của 1 hệ thống điều khiển chuyển động hoàn hảo. Một số người nhận định servo có thể hoạt động độc lập. Tuy nhiên, trên thực tế thì hoàn toàn ngược lại, servo phải được ghép nối với các thiết bị để tạo nên 1 hệ thống đồng nhất mới có thể điều khiển tất cả chuyển động như mong muốn.
bán servo sv dv100
Phân loại động cơ Servo
Dựa trên cơ sở là nguồn cấp nên động cơ servo có thể phân chia thành 2 loại DC, AC
Động cơ DC Servo
Động cơ dc servo thường được sử dụng để tạo nên phản ứng momen xoắn nhanh. Trên thị trường, thiết bị này có tên gọi động cơ servo DC dòng kích riêng, động cơ DC nam châm vĩnh cửu.
Động cơ DC sẽ phân chia thành nhiều loại nhỏ như: động cơ series, động cơ điều khiển shunt, động cơ servo nam châm vĩnh cữu, động cơ chia dòng.
Vì sao mà servo dc lại có thể tạo momen xoắn nhanh vì momen xoắn và có thông lượng có thể tách rời. Chỉ một thay đổi nhỏ trong điện áp hoặc dòng điện thì sẽ làm thay đổi đáng kể về tốc độ cũng như vị trí của rotor.
Trong các nhà máy, những động cơ servo công suất cao sẽ là servo DC và nó cũng chính là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Điểm nổi bật của động cơ servo loại DC đó là: động cơ DC có cấu tạo cũng như hoạt động không phức tạp như AC. So với servo AC thì loại DC ít ồn hơn, % hoạt động chính xác cao hơn.
Động cơ AC Servo
Động cơ ac hoạt động ổn định, đặc tính điều chỉnh của chỉ số phi tuyến tính cũng như đặc tính cơ học nghiêm ngặt, độ nhạy cao, khả năng đáp ứng nhanh chóng.
Servo ac là dạng động cơ đồng bộ ba pha có nam châm vĩnh cửu. Để giúp quá trình điều khiển được chính xác thì servo loại này sẽ được tích hợp với encoder có độ phân giải lớn.
Mỗi hãng sản xuất sẽ tích hợp diver cho servo của mình. 3 chế độ làm việc của servo ac đó là: momen, tốc độ, vị trí. Yêu cầu ở mỗi chế độ là người dùng phải điều chỉnh thông số của tải hay ứng dụng cho phù hợp.
Khi sử dụng, khách nên chú ý vì ac servo có cấu tạo đặc biệt nên khi hư hỏng thì khó khăn trong vị quấn dây hoặc sửa chữa.
Ngoài ra, dựa trên cơ sở của kiểu chuyển động mà con người có thể phân chia thành các loại như:
Động cơ servo quay theo vị tríĐộng cơ servo quay tuyến tính
Động cơ servo quay liên tụ
Còn nếu dựa trên tiêu chí tín hiệu hoạt động thì có:
Động cơ servo tín hiệu số
Động cơ servo tương tự.
Ngoài ra, khách hàng có thể lựa chọn servo rc với momen xoắn cao, tốc độ thấp, nhiều kích cỡ. Chính vì khả năng bị giới hạn ở 90 độ, 180 độ, 270 độ nên ra servo không xoay được.
Xem thêm:
biến tần hạ thế đa năng
bơm biến tần
tủ điện biến tần
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động
Cấu tạo của Servo motor
Nếu là loại dc servo có chổi than thì cấu tạo cụ thể của nó sẽ bao gồm: stator, chổi than, cuộn lõi, rotor. Nếu là loại dc sero motor không có chổi than thì ngoài cấu trúc tương tự thì có 1 điểm khác là cuộn pha lắp ở rotor là động cơ vĩnh cữu.
Cụ thể một động cơ DC sẽ bao gồm: bộ chỉnh lưu, bộ dò, kẹp, chổi, cuộn cảm lõi, nam châm vĩnh cữu.Còn ac servo thì có cấu tạo có nhiều nét tương đồng với động cơ bước với stator và rotor. Rotor là nam châm vĩnh cữu và stator là cuộn dây cuốn riêng biệt.
+ Cấu tạo động cơ AC servo đồng bộ: bộ dò, cuộn cảm chính, nam châm vĩnh cửu
+ Cấu tạo động cơ AC servo không đồng bộ: dây dẫn thứ cấp, cuộn cảm chính, bộ dò, vòng đoản mạch.
Nguyên lý hoạt động Servo motor
Nguyên lý hoạt động của servo là gì ? Như chúng ta đã biết, rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cữu có từ trường rất mạnh và stator của động cơ được cuốn các các cuộn dây riêng biệt. Chúng được cấp nguồn theo 1 thứ tự nhất định để quay rotor.
Khi dòng điện và thời điểm được cấp đến cuộn dây đúng thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc nhiều vào phân cực, pha, tần số, dòng điện cuộn dây stator.
Servo motor được hình thành từ nhiều hệ thống hồi tiếp vòng kín. Các tín hiệu của đồng cơ được nối với mạch điều khiển.
Khi động cơ vận hành, vị trí, vận tốc sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển. Nếu xuất hiện những yếu tố cản trở chuyển động quay của động cơ thì cơ cấu hồi tiếp nhận tín hiệu chưa đạt vị trí. Mạch sẽ tiếp tục điều khiển để động cơ đạt được điểm chính xác tạo nên bộ servo drive
Loại servo ac xử lý những dòng điện cao và xu hướng dùng cho công nghiệp hơn. Còn loại dc thì do thiết kế không dùng cho dòng điện cao nên chỉ thích hợp với dòng điện thấp, trung bình.
Ưu, nhược điểm của động cơ Servo
Dù servo motor được nghiên cứu bởi chuyên gia và chế tạo hiện đại nhất nhưng trong quá trình sử dụng vẫn có những ưu điểm lẫn nhược điểm mà còn người cần phát huy hay khắc phục.
Ưu điểm động cơ Servo
Như chúng ta đã biết, servo được phân chia thành 2 loại: dc servo motor, servo ac. Khách hàng cần xem xét kỹ lưỡng những ưu điểm để đưa ra quyết định chọn mua cho phù hợp yêu cầu.
+ Ưu điểm của Servo DC
Kiểm soát tốc độ của động cơ một cách chính xác và nhanh chóng. Dễ dàng khi sử dụng, giá thành phải chăng. Nguyên tắc điều khiển của loại dc servo motor này rất dễ dàng. So với loại khác, tốc độ mo men xoắn rất khó
+ Ưu điểm của Servo AC
Chi phí bảo trì miễn phí. Điểm nổi bật của loại này đó là điều khiển tốc độ tốt, trên toàn vùng tốc độ điều khiển thật trơn tru, không xuất hiện sự dao động.
Hiệu suất khi sử dụng servo loại ac cao hơn 90% so với trước đây, ít tỏa ra nhiệt lượng
Độ chính xác cao khi điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ cao, tuy nhiên phụ thuộc phần nhiều vào độ chính xác của bộ mã hóa.
Tiếng ồn thấp, quán tính và momen xoắn thấp, không có bàn chải mặc.
Nhược điểm động cơ Servo
Nhược điểm của động cơ servo ac đó là: Khi con người sử dụng phải điều khiển phức tạp hơn.
Những thông số ổ đĩa cần liên kết và điều chỉnh các thông số PID giúp xác định như cầu kết nối nhiều hơn.
Còn đối với động cơ dc servo thì do có chổi than sẽ làm giới hạn sức đề kháng bổ sung cũng như tốc độ khiến các hạt dễ bị ăn mòn hơn. Những môi trường làm việc có tính chất bụi bẩn thì thiết bị không phù hợp.
Mỗi một động cơ của một máy móc thì sẽ thích hợp với 1 loại servo nói riêng và các thiết bị điện, tự động hóa nói chung. Việc lựa chọn thích hợp không những làm tăng năng suất mà còn giúp tăng độ bền của máy móc, hạn chế sự cố và tiết kiệm năng lượng.
Ứng dụng của động cơ Servo
Trong các máy móc, thiết bị hiện đại của dây chuyền sản xuất công nghiệp thì luôn có mặt của servo. Nó có ứng dụng rất phong phú, tuy nhiên chúng tôi chỉ giới thiệu ứng dụng rộng rãi trên thị trường để khách hàng có thể nhận biết.
+ Ứng dụng trong ngành điều khiển vận chuyển, cẩu tải: Những thiết bị vận chuyển là điều rất cần thiết trong ngành sản xuất công nghiệp nhất là khi các yêu cầu tinh vi hơn, tự động hóa và không sử dụng nhiều sức người. Ứng dụng rõ nét nhất là trong các băng trải, cẩu trục khi có servo thì việc điều khiển hoạt động nhanh hơn hoặc chậm hơn theo mục đích sử dụng rất dễ dàng.
+ Ứng dụng trong các máy khuôn mẫu đùn của nhà máy nhựa: Khuôn mẫu đùn chính là một thiết bị gia công các bộ phận, chi tiết nhựa. Sau khi nung hay nấu chảy vật liệu nhựa. Người ta sẽ đùn vào các khuôn để gia công và tạo hình nhựa. Trước đây, người ta sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực để tạo nên khuôn mẫu đùn nhôm. Tuy nhiên, thời gian gần đây có sự chuyển đổi khi con người sử dụng servo để tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
+ Ứng dụng trong ngành sản xuất, chế biến lương thực thực phẩm, nước giải khát: Quy trình liên quan đến ngành sản xuất công nghiệp này cần được thực hiện chính xác, nghiêm ngặt, yêu cầu chất lượng cao và độ vệ sinh, an toàn đảm bảo. Động cơ servo driver được ứng dụng rất nhiều nhất trong lĩnh vực thực phẩm.
+ Ứng dụng trong ngành điện- điện tử: Đây là một trong những mũi nhọn mà nước ta đang tập trung để phát triển. Cụ thể đối với máy lắp – một thiết bị giúp lắp các chi tiết, linh kiện nhỏ, con chip LSI lên bảng mạch thì độ chính xác cao, tốc độ nhanh để đảm bảo năng suất và servo driver ac được lựa chọn..
+ Ứng dụng trong các ngành sản xuất giấy, dệt sợi, may mặc, in ấn, bao bì: Việc điều khiển cuộn hay xả cuộn sợi, giấy, vải… rất cần servo.
Những bài viết trước, chúng tôi đã chia sẻ về cách hoạt động, phân loại của biến tần hay các thiết bị tủ điện công nghiệp, cảm biến nhiệt độ hay bộ lập trình PLC chuyên dùng. Và hôm nay, chúng tôi lại mang đến cho quý khách những thông tin về động cơ servo, các loại phổ biến, ứng dụng cụ thể trong sản xuất ra sao để khách có thể trang bị cho mình những kiến thức cơ bản khi chọn mua.
Động cơ Servo là gì?
Chắc hẳn, chúng ta ai cũng nghe đến servo tuy nhiên servo motor là gì vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp cụ thể.
Động cơ servo là thiết bị là điện từ được sử dụng trong công nghiệp. Nó sử dụng cơ chế phản hồi âm. Từ đó, nó có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện năng thành chuyển động có kiểm soát.
Nếu xét về phương diện cơ bản thì nhiều người vẫn tìm thấy nét tương đồng giữa servo và bộ truyền động, nó cung cấp khả năng kiểm soát về gia tốc, vận tốc chính xác hay các vị trí tuyến tính, góc.
Với servo, thì servo driver chính là bộ phận quan trọng, cấu thành nên thiết bị. Nó giống với driver của máy tính khi servo motor cung cấp lực chuyển động cho máy móc của hệ thống.
Nhiều người ví von, servo drive giống như cơ bắp của 1 hệ thống điều khiển chuyển động hoàn hảo. Một số người nhận định servo có thể hoạt động độc lập. Tuy nhiên, trên thực tế thì hoàn toàn ngược lại, servo phải được ghép nối với các thiết bị để tạo nên 1 hệ thống đồng nhất mới có thể điều khiển tất cả chuyển động như mong muốn.
bán servo sv dv100
Phân loại động cơ Servo
Dựa trên cơ sở là nguồn cấp nên động cơ servo có thể phân chia thành 2 loại DC, AC
Động cơ DC Servo
Động cơ dc servo thường được sử dụng để tạo nên phản ứng momen xoắn nhanh. Trên thị trường, thiết bị này có tên gọi động cơ servo DC dòng kích riêng, động cơ DC nam châm vĩnh cửu.
Động cơ DC sẽ phân chia thành nhiều loại nhỏ như: động cơ series, động cơ điều khiển shunt, động cơ servo nam châm vĩnh cữu, động cơ chia dòng.
Vì sao mà servo dc lại có thể tạo momen xoắn nhanh vì momen xoắn và có thông lượng có thể tách rời. Chỉ một thay đổi nhỏ trong điện áp hoặc dòng điện thì sẽ làm thay đổi đáng kể về tốc độ cũng như vị trí của rotor.
Trong các nhà máy, những động cơ servo công suất cao sẽ là servo DC và nó cũng chính là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Điểm nổi bật của động cơ servo loại DC đó là: động cơ DC có cấu tạo cũng như hoạt động không phức tạp như AC. So với servo AC thì loại DC ít ồn hơn, % hoạt động chính xác cao hơn.
Động cơ AC Servo
Động cơ ac hoạt động ổn định, đặc tính điều chỉnh của chỉ số phi tuyến tính cũng như đặc tính cơ học nghiêm ngặt, độ nhạy cao, khả năng đáp ứng nhanh chóng.
Servo ac là dạng động cơ đồng bộ ba pha có nam châm vĩnh cửu. Để giúp quá trình điều khiển được chính xác thì servo loại này sẽ được tích hợp với encoder có độ phân giải lớn.
Mỗi hãng sản xuất sẽ tích hợp diver cho servo của mình. 3 chế độ làm việc của servo ac đó là: momen, tốc độ, vị trí. Yêu cầu ở mỗi chế độ là người dùng phải điều chỉnh thông số của tải hay ứng dụng cho phù hợp.
Khi sử dụng, khách nên chú ý vì ac servo có cấu tạo đặc biệt nên khi hư hỏng thì khó khăn trong vị quấn dây hoặc sửa chữa.
Ngoài ra, dựa trên cơ sở của kiểu chuyển động mà con người có thể phân chia thành các loại như:
Động cơ servo quay theo vị tríĐộng cơ servo quay tuyến tính
Động cơ servo quay liên tụ
Còn nếu dựa trên tiêu chí tín hiệu hoạt động thì có:
Động cơ servo tín hiệu số
Động cơ servo tương tự.
Ngoài ra, khách hàng có thể lựa chọn servo rc với momen xoắn cao, tốc độ thấp, nhiều kích cỡ. Chính vì khả năng bị giới hạn ở 90 độ, 180 độ, 270 độ nên ra servo không xoay được.
biến tần hạ thế đa năng
bơm biến tần
tủ điện biến tần
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động
Cấu tạo của Servo motor
Nếu là loại dc servo có chổi than thì cấu tạo cụ thể của nó sẽ bao gồm: stator, chổi than, cuộn lõi, rotor. Nếu là loại dc sero motor không có chổi than thì ngoài cấu trúc tương tự thì có 1 điểm khác là cuộn pha lắp ở rotor là động cơ vĩnh cữu.
Cụ thể một động cơ DC sẽ bao gồm: bộ chỉnh lưu, bộ dò, kẹp, chổi, cuộn cảm lõi, nam châm vĩnh cữu.Còn ac servo thì có cấu tạo có nhiều nét tương đồng với động cơ bước với stator và rotor. Rotor là nam châm vĩnh cữu và stator là cuộn dây cuốn riêng biệt.
+ Cấu tạo động cơ AC servo đồng bộ: bộ dò, cuộn cảm chính, nam châm vĩnh cửu
+ Cấu tạo động cơ AC servo không đồng bộ: dây dẫn thứ cấp, cuộn cảm chính, bộ dò, vòng đoản mạch.
Nguyên lý hoạt động Servo motor
Nguyên lý hoạt động của servo là gì ? Như chúng ta đã biết, rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cữu có từ trường rất mạnh và stator của động cơ được cuốn các các cuộn dây riêng biệt. Chúng được cấp nguồn theo 1 thứ tự nhất định để quay rotor.
Khi dòng điện và thời điểm được cấp đến cuộn dây đúng thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc nhiều vào phân cực, pha, tần số, dòng điện cuộn dây stator.
Servo motor được hình thành từ nhiều hệ thống hồi tiếp vòng kín. Các tín hiệu của đồng cơ được nối với mạch điều khiển.
Khi động cơ vận hành, vị trí, vận tốc sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển. Nếu xuất hiện những yếu tố cản trở chuyển động quay của động cơ thì cơ cấu hồi tiếp nhận tín hiệu chưa đạt vị trí. Mạch sẽ tiếp tục điều khiển để động cơ đạt được điểm chính xác tạo nên bộ servo drive
Loại servo ac xử lý những dòng điện cao và xu hướng dùng cho công nghiệp hơn. Còn loại dc thì do thiết kế không dùng cho dòng điện cao nên chỉ thích hợp với dòng điện thấp, trung bình.
Ưu, nhược điểm của động cơ Servo
Dù servo motor được nghiên cứu bởi chuyên gia và chế tạo hiện đại nhất nhưng trong quá trình sử dụng vẫn có những ưu điểm lẫn nhược điểm mà còn người cần phát huy hay khắc phục.
Ưu điểm động cơ Servo
Như chúng ta đã biết, servo được phân chia thành 2 loại: dc servo motor, servo ac. Khách hàng cần xem xét kỹ lưỡng những ưu điểm để đưa ra quyết định chọn mua cho phù hợp yêu cầu.
+ Ưu điểm của Servo DC
Kiểm soát tốc độ của động cơ một cách chính xác và nhanh chóng. Dễ dàng khi sử dụng, giá thành phải chăng. Nguyên tắc điều khiển của loại dc servo motor này rất dễ dàng. So với loại khác, tốc độ mo men xoắn rất khó
+ Ưu điểm của Servo AC
Chi phí bảo trì miễn phí. Điểm nổi bật của loại này đó là điều khiển tốc độ tốt, trên toàn vùng tốc độ điều khiển thật trơn tru, không xuất hiện sự dao động.
Hiệu suất khi sử dụng servo loại ac cao hơn 90% so với trước đây, ít tỏa ra nhiệt lượng
Độ chính xác cao khi điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ cao, tuy nhiên phụ thuộc phần nhiều vào độ chính xác của bộ mã hóa.
Tiếng ồn thấp, quán tính và momen xoắn thấp, không có bàn chải mặc.
Nhược điểm động cơ Servo
Nhược điểm của động cơ servo ac đó là: Khi con người sử dụng phải điều khiển phức tạp hơn.
Những thông số ổ đĩa cần liên kết và điều chỉnh các thông số PID giúp xác định như cầu kết nối nhiều hơn.
Còn đối với động cơ dc servo thì do có chổi than sẽ làm giới hạn sức đề kháng bổ sung cũng như tốc độ khiến các hạt dễ bị ăn mòn hơn. Những môi trường làm việc có tính chất bụi bẩn thì thiết bị không phù hợp.
Mỗi một động cơ của một máy móc thì sẽ thích hợp với 1 loại servo nói riêng và các thiết bị điện, tự động hóa nói chung. Việc lựa chọn thích hợp không những làm tăng năng suất mà còn giúp tăng độ bền của máy móc, hạn chế sự cố và tiết kiệm năng lượng.
Ứng dụng của động cơ Servo
Trong các máy móc, thiết bị hiện đại của dây chuyền sản xuất công nghiệp thì luôn có mặt của servo. Nó có ứng dụng rất phong phú, tuy nhiên chúng tôi chỉ giới thiệu ứng dụng rộng rãi trên thị trường để khách hàng có thể nhận biết.
+ Ứng dụng trong ngành điều khiển vận chuyển, cẩu tải: Những thiết bị vận chuyển là điều rất cần thiết trong ngành sản xuất công nghiệp nhất là khi các yêu cầu tinh vi hơn, tự động hóa và không sử dụng nhiều sức người. Ứng dụng rõ nét nhất là trong các băng trải, cẩu trục khi có servo thì việc điều khiển hoạt động nhanh hơn hoặc chậm hơn theo mục đích sử dụng rất dễ dàng.
+ Ứng dụng trong các máy khuôn mẫu đùn của nhà máy nhựa: Khuôn mẫu đùn chính là một thiết bị gia công các bộ phận, chi tiết nhựa. Sau khi nung hay nấu chảy vật liệu nhựa. Người ta sẽ đùn vào các khuôn để gia công và tạo hình nhựa. Trước đây, người ta sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực để tạo nên khuôn mẫu đùn nhôm. Tuy nhiên, thời gian gần đây có sự chuyển đổi khi con người sử dụng servo để tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
+ Ứng dụng trong ngành sản xuất, chế biến lương thực thực phẩm, nước giải khát: Quy trình liên quan đến ngành sản xuất công nghiệp này cần được thực hiện chính xác, nghiêm ngặt, yêu cầu chất lượng cao và độ vệ sinh, an toàn đảm bảo. Động cơ servo driver được ứng dụng rất nhiều nhất trong lĩnh vực thực phẩm.
+ Ứng dụng trong ngành điện- điện tử: Đây là một trong những mũi nhọn mà nước ta đang tập trung để phát triển. Cụ thể đối với máy lắp – một thiết bị giúp lắp các chi tiết, linh kiện nhỏ, con chip LSI lên bảng mạch thì độ chính xác cao, tốc độ nhanh để đảm bảo năng suất và servo driver ac được lựa chọn..
+ Ứng dụng trong các ngành sản xuất giấy, dệt sợi, may mặc, in ấn, bao bì: Việc điều khiển cuộn hay xả cuộn sợi, giấy, vải… rất cần servo.
