Quais são os componentes de um sistema servo AC?

Um Sistema servo CA é uma configuração sofisticada de controle de movimento conhecida por sua precisão, velocidade e desempenho dinâmico. Ao contrário dos sistemas de malha aberta mais simples, os sistemas servo empregam um mecanismo de controle de malha fechada, monitorando e ajustando constantemente a posição, a velocidade e o torque do motor para obter movimentos altamente precisos e repetíveis. Compreender os componentes individuais que compõem tal sistema é crucial para qualquer pessoa que trabalhe com automação industrial, robótica ou máquinas de alto desempenho.

Os principais componentes de um sistema servo AC

Embora a complexidade possa variar, um sistema servo CA típico compreende fundamentalmente quatro componentes principais que trabalham em conjunto:

1. O servo motor CA

O Servo motor CA é o músculo do sistema, responsável por gerar o movimento mecânico. Normalmente, são motores síncronos de ímã permanente (PMSMs) ou motores de indução projetados para alta resposta dinâmica. As principais características incluem baixa inércia, alta densidade de potência e excelente controle de torque em uma ampla faixa de velocidade. Ao contrário dos motores de indução CA padrão, os servomotores são projetados para controle preciso, geralmente apresentando uma contagem de pólos mais alta e enrolamentos especializados para minimizar a ondulação de torque e melhorar a operação suave. Eles são construídos para lidar com acelerações e desacelerações rápidas e mudanças frequentes de direção, tornando-os ideais para aplicações dinâmicas.

2. O Servo Drive CA

Muitas vezes considerado o cérebro do sistema, o Servo acionamento CA (também conhecido como servo amplificador , servocontrolador , ou servoinversor ) é um dispositivo eletrônico que recebe sinais de controle de um controlador externo e os converte na energia precisa necessária para operar o servo motor. Ele atua como uma interface, gerenciando a tensão, a corrente e a frequência do motor com base no feedback que recebe. O servoconversor contém algoritmos de controle sofisticados (como controladores PID) que permitem regular com precisão a posição, a velocidade e o torque do motor. Os servodrives modernos são altamente inteligentes, oferecendo recursos como autoajuste, vários protocolos de comunicação (por exemplo, EtherCAT, PROFINET, CANopen) e recursos de diagnóstico integrados, simplificando o comissionamento e a solução de problemas.

3. O dispositivo de feedback

O dispositivo de feedback são os olhos do sistema, fornecendo informações em tempo real sobre a posição real do motor, velocidade ou ambas. Esta informação é crítica para o controle de malha fechada. Os dispositivos de feedback mais comuns são:

• Codificadores: Ose convert angular position into electrical signals.

  • Codificadores Incrementais: Fornece pulsos para cada incremento de rotação, usados para velocidade e posição relativa.

  • Codificadores Absolutos: Fornece um código digital exclusivo para cada posição angular, retendo informações de posição mesmo após perda de energia.

• Resolvedores: Dispositivos analógicos robustos que fornecem feedback de posição absoluto, geralmente preferidos em ambientes adversos devido à sua resistência a choques e vibrações.

• Sensores de efeito Hall: Às vezes usado em servomotores mais simples para determinar a posição do rotor para comutação.

O feedback device is directly mounted on the servo motor or the load, transmitting precise data back to the servo drive, which then compares the actual state with the commanded state and adjusts the motor's output accordingly.

4. O controlador de movimento (ou PLC com recursos de controle de movimento)

O controlador de movimento é o planejador estratégico do sistema. É a unidade de comando central que emite instruções ao servoconversor. Pode ser um controlador de movimento dedicado, um controlador lógico programável (CLP) com módulos de controle de movimento integrados ou até mesmo um sistema de controle baseado em PC. O controlador de movimento armazena os perfis de movimento desejados (por exemplo, posições específicas, velocidades, rampas de aceleração) e envia comandos ao servoconversor. Ele gerencia movimentos complexos coordenados de vários eixos, sincronização e sequência geral de operações para a máquina ou sistema robótico. A sofisticação do controlador de movimento determina a complexidade e a precisão dos movimentos que o sistema servo pode realizar.

Como eles trabalham juntos

O synergy between these components is what makes an AC servo system so powerful. The motion controller sends a desired motion command to the Servo acionamento CA . O servoacionamento em seguida, calcula a tensão e a corrente necessárias para aplicar ao Servo motor CA . À medida que o motor se move, o dispositivo de feedback relata continuamente sua posição real e velocidade de volta ao servo acionamento. O servoconversor compara esse feedback com os valores comandados e faz ajustes instantâneos, garantindo que o motor siga com precisão o caminho desejado. Este ciclo de feedback contínuo é a essência do controle de circuito fechado, garantindo alta precisão, repetibilidade e resposta dinâmica, mesmo sob condições de carga variadas.

A compreensão desses componentes fundamentais fornece uma base sólida para projetar, implementar e manter soluções de automação de alto desempenho.