فوریه
سروو موتور DC (سروو موتور جریان مستقیم) | تئوری سروو موتور DC
همانطور که می‌دانیم هر موتور الکتریکی می‌تواند به عنوان سروو موتور مورد‌استفاده قرار‌گیرد ، اگر توسط سروو مکانیزم کنترل‌شود به همین ترتیب ، اگر ما یک موتور DC را با استفاده‌از سرومکانیسم کنترل‌کنیم ، آن را به عنوان سروو موتور DC می‌نامیم. انواع مختلفی از موتور DC وجود دارد ، مانند موتور شانت DC ، موتور سری DC ، موتور DC با تحریک جداگانه ، موتور DC آهنربا دائم ، موتور DC بدون جاروبک و غیره .در بین موتورهای DC تحریک جداگانه ، موتور DC آهنربای دائم و موتور DC بدون جاروبک به عنوان موتور سروو استفاده‌می‌شود.
سروو موتور جریان مستقیم با تحریک جداگانه
تئوری سروو موتور DC
موتورهایی که به عنوان موتورهای سروو دی سی مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرند ، معمولاً دارای منبع جداگانه DC برای سیم‌پیچ میدان و سیم‌پیچ آرمیچر هستند. کنترل را می‌توان با کنترل جریان میدان یا کنترل جریان آرمیچر انجام داد. کنترل میدان نسبت به کنترل آرمیچر از مزایای خاصی برخوردار‌است و از طرف دیگر کنترل آرمیچر نیز برخی از مزایای خاص نسبت به کنترل میدان را دارد. بسته به کاربردهای خاص مشخص می‌شود که کدام نوع کنترل باید روی موتور سروو موتور DC اعمال‌شود.
بیایید اصول کار سروو موتور DC را برای کنترل میدان و کنترل آرمیچر یک به یک در نظر بگیریم.
نظریه کنترل سروو موتور DC با میدان
شکل زیر نمودار شماتیک یک موتور سروو DC کنترل‌شده با میدان‌را نشان می‌دهد. در این ساختار میدان موتور DC تحریک توسط سیگنال خطای تقویت‌شده تحریک‌می‌شود و سیم‌پیچ آرمیچر توسط یک منبع جریان ثابت انرژی‌دار می‌شود.
میدان در زیر نقطه زانویی از منحنی اشباع مغناطیسی کنترل می‌شود. در آن بخش از منحنی تغییرات mmf با جریان تحریک متغیر خطی‌است. این بدان معناست که گشتاور توسعه‌یافته در موتور DC مستقیماً با جریان میدان در زیر نقطه زانویی از منحنی اشباع مغناطیسی متناسب و خطی‌است.
از معادله گشتاور کلی موتور DC مشخص شده‌است که ، گشتاور T ∝ φIa. که ، φ شار میدان و Ia جریان آرمیچر است. اما در موتور سروو کنترل‌شده DC ، آرمیچر توسط منبع جریان ثابت تحریک‌می‌شود ، بنابراین Ia در اینجا ثابت‌است. از این رو ، T ∝ φ
از آنجا که میدان این سروو موتورDC با سیگنال خطای تقویت‌شده تحریک‌می‌شود ، گشتاور موتور یعنی چرخش موتور می‌تواند توسط سیگنال خطای تقویت‌شده کنترل‌شود. اگر جریان آرمیچر ثابت به اندازه کافی بزرگ باشد ، هر تغییر کوچکی در جریان تحریک باعث تغییر متناسب گشتاور در شافت موتور می‌شود.
جهت چرخش را می‌توان با تغییر قطبیت میدان تغییر داد. جهت چرخش را می‌توان با استفاده از موتور میدان تقسیم‌شده DC نیز تغییر داد که در آن سیم‌پیچ میدان به دو قسمت تقسیم‌می‌شود ، نیمی از سیم‌پیچ در جهت عقربه های ساعت و نیمی دیگر در جهت خلاف عقربه‌‍های ساعت پیچیده می‌شوند.
همچنین
سیگنال خطای تقویت‌شده مطابق شکل زیر به نقطه اتصال این دو نیمه میدان تغذیه‌می‌شود. میدان مغناطیسی هر دو نیمه سیم‌پیچ با یکدیگر مخالف هستند. در حین کار موتور ، قدرت میدان مغناطیسی یکی از این دو نیمه سیم‌پیچ ها از آن یکی قوی تر می شود که مقدار آن بستگی به مقدار سیگنال خطای تقویت‌شده تغذیه‌شده به این دو نیمه سیم‌پیج دارد. به همین دلیل ، سروو موتور DC مطابق با ولتاژ سیگنال خطای تقویت شده در یک جهت خاص می‌چرخد.
نقطه ضعف اصلی موتورهای سرووکنترل شده‌‍با میدان ، این‌است که پاسخ دینامیک به خطا کندتر‌است و آن به دلیل ثابت زمانی طولانی تر مدار میدان القایی‌است. این میدان یک الکترومغناطیس‌است ، بنابراین در اصل یک مدار بسیار القایی‌است و از این رو به دلیل تغییر ناگهانی ولتاژ سیگنال خطا ، جریان از طریق میدان پس از مدت معینی بسته به ثابت زمان مدار میدان به مقدار پایدار خود می رسد. به همین دلیل است که از ساختار سرو با کنترل میدان عمدتاً در کاربردهای کوچک موتور سروو استفاده‌می‌شود. مهمترین مزیت استفاده از طرح کنترل میدان این‌است که ، از آنجا که موتور توسط میدان کنترل می‌شود – نیاز به کنترل قدرت بسیار پایین تر از توان نامی موتور‌است.
نظریه کنترل موتور سروو توسط آرمیچر
شکل زیر نمودار شماتیک یک موتور سروو کنترل شده با آرمیچر را نشان می‌دهد. در اینجا آرمیچر با سیگنال خطای تقویت شده فعال می‌شود و میدان توسط یک منبع ثابت تحریک می‌شود
این میدان در خارج از نقطه زانویی از منحنی اشباع مغناطیسی عمل‌‍می‌کند. در این بخش از منحنی ، برای تغییر زیاد در جریان مغناطیسی ، تغییر بسیار کمی در mmf در قسمت میدان موتور وجود دارد. این باعث می‌شود که موتور سروو نسبت به تغییر جریان میدان حساسیت کمتری داشته‌باشد. در واقع برای موتور سروو کنترل‌شده با آرمیچر ، ما نمی‌خواهیم که موتور به هر تغییر جریان میدان پاسخ دهد.
باز هم ، در اشباع، شار میدان حداکثر‌است. همانطور که قبلاً گفتیم ، معادله گشتاور کلی موتور DC ، T ∝ φIaاست. اگر φ به اندازه کافی بزرگ باشد ، برای هر تغییر کوچکی در جریان آرمیچر Ia ، یک تغییر زیاد در گشتاور موتور وجود خواهد‌داشت. این بدان معنی‌است که سروو موتور نسبت به جریان آرمیچر بسیار حساس می‌شود.
از آنجایی که آرمیچر موتور DC کمتر القایی و مقاومت بیشتری دارد ، ثابت زمانی سیم‌پیچ آرمیچر به اندازه کافی کوچک‌است. این امر باعث تغییر سریع جریان آرمیچر به دلیل تغییر ناگهانی ولتاژ آرمیچر می‌شود. به همین دلیل‌است که پاسخ دینامیکی موتور سروو دی سی کنترل‌شده با آرمیچر بسیار سریعتر از موتور سروو موتور کنترل شده DC است. با چرخش قطبیت سیگنال خطا می‌توان جهت چرخش موتور را به راحتی تغییر‌داد.
سروو موتورDC جریان مستقیم مغناطیس دائم
کنترل میدان در مورد موتور DC آهنربای دائمی امکان پذیر نیست زیرا میدان در اینجا آهنربای دائمی‌است. اصل کار سرو موتور DC در این حالت مشابه سروو موتور با کنترل آرمیچر است.
مقالات مرتبط :
کنترل کننده سروو موتور یا درایور سروو موتور
سروو مکانیسم | تئوری و اصول کار سروو موتور
لینک زبان اصلی مقاله :