Сервопривод — это мотор с обратной связью, который точно отрабатывает команды системы управления. В отличие от обычного двигателя, сервопривод постоянно сравнивает заданные параметры с реальными и корректирует свое поведение. Такая схема позволяет контролировать положение вала, скорость вращения и крутящий момент с высокой точностью. Сервоприводы незаменимы в станках с ЧПУ, робототехнике, упаковочных линиях и везде, где требуется прецизионное движение.

Сервоприводы переменного и постоянного тока

По типу питания сервоприводы делятся на две группы.

• Приводы переменного тока строятся на базе трехфазного синхронного двигателя с постоянными магнитами на роторе. Статорные обмотки получают трехфазное напряжение и создают вращающееся магнитное поле. Магниты ротора взаимодействуют с этим полем и вращаются синхронно с ним. Энкодер на валу Heidenhain передает данные о положении ротора сервоусилителю. Тот сравнивает сигнал энкодера с управляющей командой, вычисляет рассогласование и формирует напряжение, которое устраняет разницу между заданным и реальным положением. Такие приводы применяют в мощном промышленном оборудовании.

• 

• Приводы постоянного тока проще по конструкции и работают в устройствах малой мощности: моделях, манипуляторах, бытовой автоматике. Внутри корпуса находятся коллекторный мотор, редуктор, потенциометр и управляющая плата. Редуктор снижает скорость вращения и увеличивает момент на выходном валу. Потенциометр измеряет угол поворота и передает сигнал плате. Та сравнивает его с входящими импульсами и включает или выключает мотор, пока вал не займет нужное положение.

Режимы управления

Сервоприводы переменного тока работают в трех основных режимах.

• Управление положением используют для точного позиционирования. Система контролирует угол поворота вала и перемещает его в заданную точку. Команды поступают в виде импульсов: квадратурных со сдвигом фаз на 90 градусов, импульсов направления или сигналов «скорость + направление». Датчики обратной связи Renishaw обеспечивают субмикронную точность позиционирования в таких системах.
• Управление скоростью задает частоту вращения вала. Аналоговый сигнал определяет скорость, а его полярность — направление. В этом режиме настраивают параметры разгона и торможения, верхний и нижний пределы скорости.
• Управление моментом поддерживает заданный крутящий момент на валу независимо от скорости. Двигатель может вращаться или стоять под нагрузкой. Датчик тока измеряет реальный момент, а система корректирует питание обмоток.

Рекуперация энергии

Когда нагрузка тормозит вал или вращает его в обратную сторону, двигатель переходит в генераторный режим. Энергия торможения возвращается в звено постоянного тока и накапливается на конденсаторах. Если ее слишком много, напряжение на конденсаторах растет и может превысить допустимый порог. Тогда избыток энергии сбрасывается в тормозной резистор и рассеивается в виде тепла. Продвинутые сервоусилители умеют отдавать энергию обратно в сеть, что снижает энергопотребление оборудования.

Сервопривод — это связка двигателя, датчика обратной связи и управляющей электроники, которая обеспечивает точный контроль движения. Приводы переменного тока подходят для мощных промышленных задач, постоянного тока — для компактных устройств. Выбор режима управления зависит от задачи: позиционирование, поддержание скорости или момента. Качественные компоненты и грамотная настройка гарантируют стабильную работу оборудования.