SEBUAH motor servo bertindak seperti aktuator putar yang terutama digunakan untuk mengubah input listrik menjadi akselerasi mekanis. Motor ini bekerja berdasarkan mekanisme servo di mana umpan balik posisi digunakan untuk mengontrol kecepatan & lokasi akhir motor. Motor servo berputar & mendapatkan sudut tertentu berdasarkan input yang diterapkan. Motor servo berukuran kecil tetapi sangat hemat energi. Motor ini diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti motor servo ac & motor servo dc tetapi perbedaan utama antara kedua motor ini adalah sumber tenaga yang digunakan. Kinerja a motor servo DC terutama tergantung pada voltase saja sedangkan motor servo AC bergantung pada voltase & frekuensi. Artikel ini membahas salah satu jenis motor servo – an motor servo AC – bekerja dengan aplikasi.
Apa itu Motor Servo AC?
Suatu jenis servomotor yang menghasilkan output mekanis dengan menggunakan input listrik AC dalam bentuk kecepatan sudut yang tepat disebut motor servo AC. Daya keluaran yang diperoleh dari servomotor ini terutama berkisar dari watt hingga beberapa 100 watt. Frekuensi pengoperasian motor servo ac berkisar antara 50 hingga 400 Hz. Diagram motor servo AC ditunjukkan di bawah ini.
Fitur utama motor servo ac terutama meliputi; ini adalah perangkat berbobot lebih sedikit, memberikan stabilitas dan keandalan dalam operasi, kebisingan tidak dihasilkan saat beroperasi, memberikan karakteristik kecepatan torsi linier, dan penurunan biaya perawatan saat cincin selip & sikat tidak ada.
Silakan merujuk ke tautan ini untuk mengetahui lebih banyak tentang Jenis Motor Servo AC
Konstruksi Motor Servo AC
Umumnya motor servo AC adalah motor induksi dua fasa. Motor ini dibangun dengan menggunakan stator dan a rotor seperti motor induksi biasa. Umumnya stator motor servo ini memiliki struktur laminasi. Stator ini mencakup dua belitan yang ditempatkan terpisah 90 derajat di ruang angkasa. Karena variasi fase ini, medan magnet putar dihasilkan.
Belitan pertama dikenal sebagai belitan utama atau juga dikenal sebagai belitan fase tetap atau referensi. Di sini, belitan utama diaktifkan dari sumber suplai tegangan konstan sedangkan belitan lain seperti belitan kontrol atau fasa kontrol diaktifkan oleh tegangan kontrol variabel. Tegangan kontrol ini hanya disuplai dari penguat servo.
Umumnya, rotor tersedia dalam dua tipe tipe sangkar tupai & tipe drag cup. Rotor yang digunakan pada motor ini adalah rotor tipe sangkar normal termasuk batang aluminium yang dipasang pada slot & dihubung pendek melalui ring ujung. Celah udara dijaga minimum untuk penyambungan fluks maksimum. Jenis lain dari rotor seperti drag cup terutama digunakan di mana inersia dari sistem berputar menjadi rendah. Jadi ini membantu dalam mengurangi konsumsi daya.
Prinsip Kerja Servomotor AC
Prinsip kerja motor servo ac adalah; pertama, tegangan ac konstan diberikan pada belitan utama motor servo starter dan terminal stator lainnya dihubungkan hanya ke transformator kontrol di seluruh belitan kontrol. Karena tegangan referensi yang diterapkan, poros generator sinkron akan berputar dengan kecepatan tertentu & memperoleh posisi sudut tertentu.
Selain itu, poros trafo kontrol memiliki posisi sudut tertentu dibandingkan dengan titik sudut poros generator sinkron. Sehingga perbandingan dua posisi sudut akan memberikan sinyal error. Lebih khusus lagi, tingkat tegangan untuk posisi poros ekuivalen dievaluasi yang menghasilkan sinyal kesalahan. Jadi sinyal kesalahan ini berkomunikasi dengan level tegangan saat ini di trafo kontrol. Setelah itu sinyal ini diberikan ke servo amplifier sehingga menghasilkan tegangan kontrol yang tidak merata.
Dengan tegangan yang diberikan ini, sekali lagi rotor mencapai kecepatan tertentu, memulai revolusi & mempertahankan hingga nilai sinyal kesalahan mencapai nol sehingga mencapai posisi motor yang diinginkan dalam servomotors AC.
Fungsi Transfer Motor Servo AC
Fungsi transfer motor servo ac dapat didefinisikan sebagai rasio L.T (Laplace Transform) dari variabel output terhadap L.T (Laplace Transform) dari variabel input. Jadi model matematis yang menyatakan persamaan diferensial yang memberitahukan output daya ke input daya sistem.
Jika T.F. (fungsi transfer) dari sistem apa pun diketahui, maka respons keluaran dapat dihitung untuk berbagai jenis input untuk mengenali sifat sistem. Demikian pula, jika fungsi transfer (T.F) tidak diketahui, maka dapat ditemukan secara eksperimental dengan hanya menerapkan input yang diketahui ke perangkat & mempelajari output dari sistem.
Motor servo AC adalah motor induksi dua fase yang artinya memiliki dua belitan seperti belitan kontrol (belitan medan utama) dan belitan referensi (belitan menggembirakan).
Jadi kita perlu mengetahui fungsi transfer motor servo ac yaitu θ(s)/ec(s). Di sini 'θ(s)/' adalah output dari sistem sedangkan ex(s) adalah input dari sistem.
Untuk mengetahui fungsi transfer motor, kita perlu mengetahui torsi yang dihasilkan oleh motor 'Tm' dan torsi yang dihasilkan oleh beban 'Tl'. Jika kita menyamakan kondisi kesetimbangan seperti
Tm = Tl, maka kita dapat memperoleh fungsi transfer.
Misalkan, Tm = torsi yang dikembangkan oleh motor.
Tl = torsi yang dikembangkan oleh beban atau torsi beban.
'θ' = perpindahan sudut.
'ω' = d θ/dt = kecepatan sudut.
'J' = momen inersia beban.
'B' adalah dashpot dari beban.
Di sini dua konstanta yang dipertimbangkan adalah K1 & K2.
'K1' adalah kemiringan tegangan fase kontrol vs karakteristik torsi.
'K2' adalah kemiringan karakteristik torsi kecepatan.
Di sini, torsi yang dikembangkan oleh motor dilambangkan dengan
Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)
Torsi beban (TL) dapat dimodelkan dengan mempertimbangkan persamaan torsi keseimbangan.
Torsi yang diterapkan = torsi berlawanan karena J,B
Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)
Kita tahu bahwa kondisi kesetimbangan Tm = Tl.
K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B
Terapkan persamaan transformasi Laplace ke persamaan di atas
K1Ec(s) – K2 S θ(S) = J S^2θ (S) + B S θ(S)
K1Ec(s) = JS^2θ (S) + BSθ(S)+ K2S θ(S)
K1Ec(s) = θ (S)[J S^2 + BS + K2S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/ J S^2 + BS + K2S
= K1/ S [B + JS + K2]
= K1/ S [B + K2 + JS]
= K1/ S (B + K2) [1 + (J/ B + K2) *S]
T.F = θ (S)Ec(s) = K1/(B + K2) / S[1 + (J/ B + K2) *S]
T.F = Km / S[1 + (J/ B + K2) *S] => Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
T.F = Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)
Dimana, Km = K1/ B + K2 = konstanta penguatan motor.
Tm = J/ B + K2 = konstanta waktu motor.
Metode Kontrol Kecepatan Motor Servo AC
Umumnya, servo motor memiliki tiga metode kontrol seperti kontrol posisi, kontrol torsi & kontrol kecepatan.
Metode kontrol posisi digunakan untuk menentukan besar kecilnya kecepatan putar di seluruh sinyal frekuensi input eksternal. Sudut revolusi ditentukan oleh no. pulsa. Posisi dan kecepatan motor servo dapat ditentukan secara langsung melalui komunikasi. Karena posisi metode dapat memiliki kontrol yang sangat ketat terhadap posisi & kecepatan, maka metode ini biasanya digunakan dalam aplikasi pemosisian.
Pada metode kontrol torsi, torsi keluaran motor servo diatur dengan input analog pada alamat. Itu dapat mengubah torsi hanya dengan mengubah analog secara real time. Selain itu, juga dapat mengubah nilai pada alamat relatif melalui komunikasi.
Dalam mode kontrol kecepatan, kecepatan motor dapat dikontrol oleh input & pulsa analog. Jika ada persyaratan presisi & tidak ada kekhawatiran tentang torsi yang begitu banyak maka mode kecepatan lebih baik.
Karakteristik Motor Servo AC
Karakteristik kecepatan torsi motor servo ac ditunjukkan di bawah ini. Dalam karakteristik berikut, torsi berubah dengan kecepatan tetapi tidak linier karena terutama bergantung pada rasio reaktansi (X) terhadap perlawanan (R). Nilai rasio yang rendah ini melibatkan motor yang memiliki resistansi tinggi & reaktansi rendah, dalam kasus seperti itu, karakteristik motor lebih linier daripada nilai rasio tinggi untuk reaktansi (X) terhadap resistansi (R).
Keuntungan
Keunggulan motor servo AC antara lain sebagai berikut.
- Karakteristik kontrol kecepatan motor ini bagus.
- Mereka menghasilkan lebih sedikit panas.
- Mereka menawarkan efisiensi tinggi, lebih banyak torsi per bobot, keandalan & kebisingan RF yang berkurang.
- Mereka membutuhkan lebih sedikit perawatan.
- Mereka memiliki harapan hidup yang lebih lama jika tidak ada komutator.
- Motor ini mampu menangani lonjakan arus yang lebih tinggi pada mesin industri.
- Pada kecepatan tinggi, mereka menawarkan torsi yang lebih konstan.
- Ini sangat andal.
- Mereka memberikan kinerja kecepatan tinggi.
- Ini sangat cocok untuk aplikasi beban yang tidak stabil.
Kerugian motor servo AC antara lain sebagai berikut.
- Kontrol motor servo AC lebih sulit.
- Motor ini dapat rusak karena beban berlebih yang konstan.
- Gearbox seringkali diperlukan untuk mentransmisikan daya pada kecepatan tinggi.
Aplikasi
Aplikasi motor servo AC meliputi yang berikut ini.
- Motor servo AC berlaku di mana pengaturan posisi signifikan & biasanya ditemukan di perangkat semikonduktor, robot, pesawat terbang & peralatan mesin.
- Motor ini digunakan dalam instrumen yang beroperasi pada mekanisme servo seperti di komputer & perangkat kontrol posisi.
- Motor servo AC digunakan dalam peralatan mesin, mesin robotika & sistem pelacakan.
- Motor servo ini digunakan di berbagai industri karena efisiensi & keserbagunaannya.
- Motor servo AC digunakan di sebagian besar mesin & peralatan umum seperti pemanas air, oven, pompa, kendaraan Off-road, peralatan di taman, dll.
- Banyak peralatan & perkakas yang digunakan setiap hari di sekitar rumah digerakkan oleh motor servo AC.
Demikian sekilas tentang ac motor servo - bekerja dengan aplikasi. Motor ini digunakan dalam banyak aplikasi seperti instrumen yang beroperasi pada mekanisme servo dan juga peralatan mesin, sistem pelacakan & robotika. Ini pertanyaan untuk Anda, apa itu motor induksi?
