درایو سروو AC چیست؟

یک درایو سروو AC یک دستگاه الکترونیکی پیچیده است که به عنوان کنترل کننده برای سروو موتور AC ، امکان کنترل دقیق روی موقعیت، سرعت و گشتاور آن را فراهم می کند. برخلاف موتورهای AC استاندارد که برای چرخش مداوم با سرعت نسبتاً ثابت طراحی شده‌اند، سروو موتورهای AC به همراه درایوهایشان، یک سیستم حلقه بسته را تشکیل می‌دهند که قادر به کنترل حرکت بسیار پویا و دقیق است. این امر آنها را در مجموعه وسیعی از اتوماسیون مدرن و برنامه های روباتیک ضروری می کند.

نحوه کار درایوهای سروو AC

اصل اساسی پشت عملکرد یک سروو درایو AC در سیستم کنترل حلقه بسته آن نهفته است که به طور مداوم وضعیت واقعی موتور را کنترل می کند و خروجی آن را برای مطابقت با فرمان مورد نظر تنظیم می کند. در اینجا یک تفکیک از روند است:

1. دریافت سیگنال فرمان: سروو درایو یک سیگنال فرمان را از یک کنترل کننده سطح بالاتر (به عنوان مثال، یک PLC، CNC یا کنترل کننده حرکت) دریافت می کند. این سیگنال مشخصات حرکت مورد نظر را دیکته می کند - خواه موقعیت هدف، یک سرعت خاص یا یک گشتاور مورد نیاز.

2. تبدیل برق (AC-DC-AC):

   • اصلاح (AC به DC): برق AC ورودی (معمولاً شبکه سه فاز یا تک فاز) ابتدا به ولتاژ DC یکسو می شود.

   • وارونگی (DC به AC): سپس این ولتاژ DC با استفاده از یک اینورتر، که اغلب از تکنیک‌های مدولاسیون عرض پالس (PWM) استفاده می‌کند، به شکل موج AC فرکانس متغیر و ولتاژ متغیر تبدیل می‌شود. این خروجی AC کنترل شده همان چیزی است که سروو موتور را تغذیه می کند.

3. کنترل موتور: درایو به دقت فرکانس و ولتاژ برق AC عرضه شده به موتور را کنترل می کند. با تنظیم این پارامترها، سرعت و گشتاور موتور را دقیقاً تنظیم می کند.

4. مکانیسم بازخورد: یکی از اجزای حیاتی سیستم حلقه بسته، دستگاه بازخورد است، معمولاً رمزگذار یا حل کننده ، روی سروو موتور نصب شده است. این دستگاه اطلاعات لحظه ای در مورد موقعیت واقعی موتور، سرعت و گاهی اوقات حتی جریان (که به گشتاور مربوط می شود) ارائه می دهد.

5. محاسبه و تصحیح خطا: درایو سرو به طور مداوم داده های بازخورد (وضعیت واقعی) را با سیگنال فرمان (وضعیت مطلوب) مقایسه می کند. هر گونه اختلاف بین این دو به عنوان "خطا" محاسبه می شود. بر اساس این خطا، ریزپردازنده داخلی درایو با استفاده از الگوریتم های کنترل پیچیده (اغلب یک الگوریتم کنترل سه حلقه ای شامل حلقه های جریان، سرعت و موقعیت)، ولتاژ و جریان عرضه شده به موتور را تنظیم می کند. این تنظیم مداوم خطا را به حداقل می رساند و اطمینان می دهد که موتور دقیقاً از حرکت فرمان پیروی می کند.

اجزای کلیدی یک سیستم درایو سروو AC

یک AC servo drive system comprises several interconnected components that work in harmony:

• سرو درایو AC (کنترل کننده/تقویت کننده): مغز عملیات، دریافت دستورات، پردازش بازخورد و تولید سیگنال‌های قدرت دقیق برای موتور.

• سروو موتور AC: یک موتور الکتریکی تخصصی، معمولاً یک موتور سنکرون آهنربای دائمی، که برای پاسخگویی بالا، نسبت گشتاور به اینرسی بالا و کنترل دقیق طراحی شده است. دارای یک استاتور با سیم پیچ و یک روتور با آهنرباهای دائمی است.

• دستگاه بازخورد (Encoder/Resolver): اطلاعات موقعیت و سرعت محور موتور را به درایو در زمان واقعی ارائه می دهد. رمزگذارها پالس‌های دیجیتالی را تولید می‌کنند که چرخش را نشان می‌دهند، در حالی که حل‌کننده‌ها سیگنال‌های آنالوگ را ارائه می‌دهند.

• واحد منبع تغذیه: منبع تغذیه پایداری را برای درایو سروو فراهم می کند.

• کابل کشی: درایو را به موتور، دستگاه بازخورد و منبع تغذیه متصل می کند.

• کنترل کننده سطح بالاتر: سیگنال های فرمان را به درایو سروو می فرستد و توالی حرکت کلی را تنظیم می کند (به عنوان مثال، PLC، CNC).

مزایای درایوهای سروو AC

درایوهای سروو AC مزایای قابل توجهی نسبت به سیستم های کنترل موتور سنتی دارند و آنها را به انتخابی ارجح برای کاربردهای با کارایی بالا تبدیل می کند:

• دقت و دقت بالا: سیستم بازخورد حلقه بسته امکان موقعیت یابی، سرعت و کنترل گشتاور بسیار دقیق را با حداقل انحراف از مسیر مورد نظر فراهم می کند.

• عملکرد پویا: آنها شتاب و کاهش سرعت، زمان ته نشین شدن سریع و پاسخ سریع به تغییرات در دستورات یا بارها را امکان پذیر می کنند.

• گشتاور بالا در سرعت های پایین: سروو موتور ACs can generate substantial torque even at very low speeds, which is crucial for applications requiring precise movements under varying loads.

• کارایی: سیستم های سروو AC مدرن بسیار کارآمد هستند و مقدار زیادی از انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند که منجر به کاهش مصرف برق می شود.

• انعطاف پذیری و برنامه ریزی: درایوهای سروو را می توان برای طیف گسترده ای از پروفایل های حرکتی برنامه ریزی و تنظیم کرد و به آنها اجازه می دهد تا با وظایف مختلف سازگار شوند و عملکرد سیستم را بهینه کنند.

• عملکرد صاف: الگوریتم های کنترل پیشرفته به عملکرد بسیار نرم و پایدار موتور، حتی در حین حرکات پیچیده کمک می کنند.

کاربردهای درایوهای سروو AC

درایوهای سروو AC به دلیل دقت، عملکرد دینامیکی و قابلیت اطمینان، در کاربردهای صنعتی و تجاری بی‌شماری یکپارچه هستند:

• رباتیک صنعتی: برای کنترل حرکات دقیق بازوها و مفاصل رباتیک در عملیات تولید، مونتاژ و انتخاب و جابجایی ضروری است.

• مراکز ماشینکاری CNC: حرکت دقیق ابزارهای برش، دوک ها و میزهای کار را در ماشین های کنترل عددی کامپیوتری برای فلزکاری، نجاری و سایر پردازش مواد هدایت کنید.

• ماشین آلات بسته بندی: در خطوط بسته بندی با سرعت و دقت بالا برای پر کردن، آب بندی، برچسب زدن و مرتب سازی استفاده می شود.

• ماشین آلات نساجی: کنترل حرکات دقیق اجزای مختلف در ماشین های بافندگی، بافندگی و خیاطی.

• دستگاه های چاپ: ثبت دقیق و جابجایی دقیق مواد را در برنامه‌های چاپ با سرعت بالا فعال کنید.

• تجهیزات پزشکی: در روبات‌های جراحی، سیستم‌های تصویربرداری تشخیصی و اتوماسیون آزمایشگاهی برای حرکات دقیق و تکرارپذیر آنها یافت می‌شود.

• تولید نیمه هادی: برای تعیین موقعیت بسیار دقیق ویفرها و اجزای سازنده در ساخت نیمه هادی بسیار مهم است.

• هوافضا: در سیستم های کنترل پرواز و سایر مکانیسم های حیاتی که نیاز به حرکت دقیق و قابل اعتماد دارند استفاده می شود.

• جابجایی مواد: در سیستم های نوار نقاله، وسایل نقلیه هدایت شونده خودکار (AGV) و سایر تجهیزات جابجایی مواد که نیاز به حرکت کنترل شده دارند، استفاده می شود.

به طور خلاصه، درایو سروو ACs سنگ بنای کنترل حرکت مدرن هستند و صنایع را با دقت، سرعت و تطبیق پذیری مورد نیاز برای دستیابی به فرآیندهای تولید بسیار خودکار و کارآمد توانمند می کنند. تکامل مداوم آنها نوید قابلیت های بیشتر و کاربردهای گسترده تر در آینده اتوماسیون را می دهد.