KHÁI QUÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHÍNH XÁC - HỆ SERVO

1.1 Các đặc điểm của hệ truyền động Servo – Khái quát

- Việc phân loại các chuyển động do các hệ truyền động điện tạo nên có thể được thực hiện như sau :

+ Các chuyển động quay hay thẳng chủ yếu để thắng momen cản của đối tượng TĐ (ví dụ: trong máy móc xử lý và gia công, trong máy công cụ).

Bộ ĐK tốc độ quay giúp thích ứng công suất cơ lấy từ động cơ với đối tượng TĐ. Phạm vi tốc độ quay của mục tiêu này thường nhỏ và thường chỉ cần tỷ lệ 1 : 10 là đủ. Vì đó cũng thường là nhiệm vụ chính của hệ TĐ, tất nhiên còn thêm cả các nhiệm vụ khác, ta hay gọi đó là hệ TĐ chính (ví dụ) của một máy công cụ.Trọng tâm khi thiết kế thường nhằm đạt được hiệu suất tốt cho quá trình biến đổi năng lượng.

+ Các chuyển động quay hay thẳng chủ yếu để ĐK đặt vị trí cho phôi, dụng cụ hay chi tiết máy của đối tượng TĐ (ví dụ: TĐ cho các trục Robot, TĐ đẩy của máy công cụ, TĐ
kéo trong hệ thông máy cán). Các hệ TĐ thuộc phạm trù này được gọi là hệ TĐ chính xác (hệ TĐ Servo). Hệ TĐ Servo thường cần phạm vi ĐK tốc độ rất rộng (tới 1:10000). Đối với chúng trọng tâm thiết kế thường nằm ở đòi hỏi có độ chính xác và động học cao ( = chất lượng) đối với quá trình chuyển động.
Đối với nhiều hệ thống TĐ, có thể phải giải quyết kết hợp cả hai nhiệm vụ (ví dụ: TĐ kéo phục vụ chuyển động từ A tới B, nhưng đôi khi cũng cần để ĐK đặt vị trí chính xác cho xe được kéo tại điểm dừng, ví dụ: tại một bến tầu điện ngầm hiện đại)

1.2 Các đòi hỏi đối với hệ truyền động Servo

Dải công suất có giới hạn trên khoảng 30 kW. Vì hệ TĐ không cần được thiết kế cho chế độ dài hạn, mà thường chỉ để vận hành ở chế độ ngắn hạn lặp lại với chu kỳ đóng tương đối nhỏ (ED, tr), số liệu về công suất không còn ý nghĩa ưu tiên nữa. Quan trọng hơn là giá trị mômen danh định Mb mà hệ TĐ có thể tạo nên và khả năng quá tải mômen ngắn hạn (Mmax/Mb), gắn liền với tốc độ quay tối đa Nmax cũng như phạm vi ĐK tốc độ quay, bao gồm cả hai chiều và tốc độ quay bằng không. Số liệu về khả năng độ chính xác chạy đồng đều ở tốc độ quay thấp tới mức nào, cần được bổ sung vào tài liệu kỹ thuật. Đối với ĐK đặt vị trí hay đặt góc còn cần thêm cả các số liệu về độ phân giải của vị trí.
Hiện tại có thể coi các thông số danh định sau đây là giá trị định hướng cho hệ TĐ Servo:
- Mômen quay danh định Mb: tới 200 Nm (đôi khi có thể tới 500 Nm)
- Quá tải mômen quay Mmax/Mb: 3 ... 10
- Giới hạn trên của tốc độ quay Nmax: 20.000 min-1
- Độ phân giải đo vị trí trục động cơ: tối đa 4.600.000 bước ứng với 0.00010
- Giới hạn dưới của tốc độ quay vẫn bảo đảm quay tròn đều: 0.01 min-1
- Khả năng lặp lại của chuyển động thẳng phía sau hộp số: 0.1 µm
Xu hướng hiện tại là các hệ TĐ không cổ góp ít phải bảo dưỡng, sử dụng động cơ ĐB kích thích vĩnh cửu (PMSM) dưới dạng BL-DC (Brushless DC-Motor) hoặc động cơ XC3P-ĐB kích thích ngoài. Loại động cơ MC kích thích vĩnh cửu chỉ còn ưu thế về giá trong các hệ TĐ với mômen quay nhỏ (< 1 Nm).

Truyền động bước chiếm lĩnh vài phạm vi ứng dụng nhất định có đòi hỏi giá thấp, mômen quay nhỏ (< 10 Nm) và tốc độ quay không cao (< 1500 min-1). Ví dụ: truyền động chính xác trong kỹ thuật xe cơ giới. Ta luôn phải nhớ đến truyền động trực tiếp không hộp số cũng như TĐ trực tiếp dùng động cơ tuyến tính.

1.3 Đặc điểm của hệ TĐ Servo

♦ Khả năng quá tải về mômen quay cao (Mmax/Mb ≈ 4 ... 10)
♦ Khả năng giá tốc lớn (dω/dt|max = Mmax/Jges), vốn được coi là đặc điểm quan trọng của các kết cấu trục chuyển động, dẫn đến đòi hỏi động cơ và các kết cấu đi kèm (hộp số, côn nối) cần phải có quán tính nhỏ (FI nhỏ)
♦ Công suất động tối đa lớn (limit dynamic power) theo định nghĩa (Biến thiên của công suất L = Mmax ⋅ |dω /dt|max)
♦ Thông thường cần có một phạm vi rộng ĐK tốc độ tuyến tính (kể cả tốc độ quanh điểm đứng im )
♦ Mặt khác, hệ thống cần có một độ bền dẻo nhất định để có thể truyền lực hoặc mômen và có tần số cộng hưởng riêng lớn, nhằm ngăn ngừa các kích thích dao động xoắn. Đòi hỏi này đi ngược lại với các yêu cầu khác, khiến ta phải đi tìm một giải pháp dung hòa tối ưu

Nếu bạn muốn tìm hiểu về Tự động hóa trong nhà máy và Giải pháp hệ thống, hãy liên hệ với chúng tôi. Với phương châm làm việc chuyên nghiệp, tận tâm Bảo An Automation luôn cam kết mang tới cho khách hàng sản phẩm với chất lượng tốt nhất, giá thành hợp lý và đảm bảo giao hàng đúng tiến độ.