O que é um servoconversor CA?

Um Servo acionamento CA é um dispositivo eletrônico sofisticado que serve como controladou para um Servo motor CA , permitindo controle preciso sobre sua posição, velocidade e torque. Ao contrário dos motores CA padrão, que são projetados para rotação contínua a uma velocidade relativamente constante, os servomotores CA, emparelhados com seus acionamentos, formam um sistema de circuito fechado capaz de controle de movimento altamente dinâmico e preciso. Isso os torna indispensáveis ​​em uma vasta gama de aplicações modernas de automação e robótica.

Como funcionam os servo-drives AC

O princípio fundamental por trás da operação de um servoconversor CA está em seu sistema de controle de malha fechada, que monitora continuamente o estado real do motor e ajusta sua saída para corresponder ao comando desejado. Aqui está um detalhamento do processo:

1. Recepção de sinal de comando: O servoacionamento recebe um sinal de comando de um controlador de nível superior (por exemplo, um PLC, CNC ou controlador de movimento). Este sinal determina o perfil de movimento desejado – seja uma posição alvo, uma velocidade específica ou um torque necessário.

2. Conversão de energia (AC-DC-AC):

   • Retificação (AC para DC): A energia CA de entrada (normalmente rede elétrica trifásica ou monofásica) é primeiro retificada em tensão CC.

   • Inversão (DC para AC): Essa tensão CC é então convertida novamente em uma forma de onda CA de frequência e tensão variáveis usando um inversor, geralmente empregando técnicas de modulação por largura de pulso (PWM). Esta saída CA controlada é o que alimenta o servo motor.

3. Controle Motor: O inversor controla meticulosamente a frequência e a tensão da alimentação CA fornecida ao motor. Ao ajustar estes parâmetros, regula com precisão a velocidade e o torque do motor.

4. Mecanismo de Feedback: Um componente crucial do sistema em malha fechada é o dispositivo de realimentação, normalmente um codificador or resolvedor , montado no servo motor. Este dispositivo fornece informações em tempo real sobre a posição real do motor, velocidade e, às vezes, até corrente (que se relaciona ao torque).

5. Cálculo e correção de erros: O servoconversor compara constantemente os dados de feedback (estado real) com o sinal de comando (estado desejado). Qualquer discrepância entre os dois é calculada como um “erro”. Com base nesse erro, o microprocessador interno do inversor, utilizando algoritmos de controle sofisticados (geralmente um algoritmo de controle de três loops envolvendo loops de corrente, velocidade e posição), ajusta a tensão e a corrente fornecidas ao motor. Este ajuste contínuo minimiza o erro, garantindo que o motor siga com precisão o movimento comandado.

Principais componentes de um sistema de servoacionamento CA

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

• Servo Drive AC (Controlador/Amplificador): O cérebro da operação, recebendo comandos, processando feedback e gerando sinais de potência precisos para o motor.

• Servo motor CA: Um motor elétrico especializado, normalmente um motor síncrono de ímã permanente, projetado para alta capacidade de resposta, alta relação torque/inércia e controle preciso. Possui estator com enrolamentos e rotor com ímãs permanentes.

• Dispositivo de feedback (codificador/resolvedor): Fornece informações em tempo real sobre a posição e velocidade do eixo do motor para o inversor. Os codificadores geram pulsos digitais que representam a rotação, enquanto os resolvedores fornecem sinais analógicos.

• Unidade de fonte de alimentação: Fornece uma fonte de energia estável para o servoacionamento.

• Cabeamento: Conecta o inversor ao motor, ao dispositivo de feedback e à fonte de alimentação.

• Controlador de nível superior: Envia sinais de comando para o servoconversor, orquestrando a sequência geral de movimento (por exemplo, PLC, CNC).

Vantagens dos servo-drives AC

Os servoconversores CA oferecem vantagens significativas em relação aos sistemas tradicionais de controle de motores, tornando-os a escolha preferida para aplicações de alto desempenho:

• Alta precisão e exatidão: O sistema de feedback de circuito fechado permite posicionamento, velocidade e controle de torque extremamente precisos, com desvio mínimo da trajetória desejada.

• Desempenho Dinâmico: Eles permitem aceleração e desaceleração rápidas, tempos de acomodação rápidos e resposta rápida a mudanças em comandos ou cargas.

• Alto torque em baixas velocidades: Servo motor CAs can generate substantial torque even at very low speeds, which is crucial for applications requiring precise movements under varying loads.

• Eficiência: Os modernos sistemas servo AC são altamente eficientes, convertendo uma grande quantidade de energia elétrica em energia mecânica, levando à redução do consumo de energia.

• Flexibilidade e Programabilidade: Os servodrives podem ser programados e ajustados para uma ampla variedade de perfis de movimento, permitindo que se adaptem a diversas tarefas e otimizem o desempenho do sistema.

• Operação suave: Os algoritmos de controle avançados contribuem para uma operação do motor muito suave e estável, mesmo durante movimentos complexos.

Aplicações de servo-drives AC

Devido à sua precisão, desempenho dinâmico e confiabilidade, os servoacionamentos CA são essenciais para inúmeras aplicações industriais e comerciais:

• Robótica Industrial: Essencial para controlar os movimentos precisos de braços e juntas robóticas em operações de fabricação, montagem e pick-and-place.

• Centros de usinagem CNC: Conduza o movimento preciso de ferramentas de corte, fusos e mesas de trabalho em máquinas de controle numérico computadorizado para processamento de metais, marcenaria e outros materiais.

• Máquinas de embalagem: Usado em linhas de embalagem de alta velocidade e precisão para enchimento, selagem, etiquetagem e classificação.

• Máquinas Têxteis: Controle os movimentos precisos de vários componentes em máquinas de tecelagem, tricô e costura.

• Impressoras: Permita registro preciso e manuseio preciso de materiais em aplicações de impressão de alta velocidade.

• Equipamento Médico: Encontrado em robôs cirúrgicos, sistemas de diagnóstico por imagem e automação de laboratório por seus movimentos precisos e repetíveis.

• Fabricação de semicondutores: Crítico para posicionamento altamente preciso de wafers e componentes na fabricação de semicondutores.

• Aeroespacial: Usado em sistemas de controle de vôo e outros mecanismos críticos que exigem movimentos precisos e confiáveis.

• Manuseio de materiais: Empregado em sistemas de transporte, veículos guiados automaticamente (AGVs) e outros equipamentos de manuseio de materiais que exigem movimento controlado.

Em resumo, Servo acionamento CAs são a base do controle de movimento moderno, capacitando as indústrias com a precisão, velocidade e versatilidade necessárias para alcançar processos de produção altamente automatizados e eficientes. Sua evolução contínua promete capacidades ainda maiores e aplicações mais amplas no futuro da automação.