Las características de par - velocidad del servomotor DC son sus indicadores básicos de rendimiento, lo que determina directamente su efecto de aplicación en automatización industrial, mecanizado de precisión y otros campos. Esta curva característica generalmente presenta las características de dos segmentos de la "zona de par constante" y la "zona de Potencia constante", y su optimización requiere una política integral desde tres aspectos: diseño del motor, estrategia de control y coincidencia del sistema.
Análisis de la curva característica de par y velocidad
En la zona de par constante, el motor hace que el par electromagnético sea lineal con la corriente de la armadura manteniendo el flujo constante de la brecha de aire (como el motor de imán permanente) o ajustando la corriente de excitación (como el motor de excitación alternativa), cuando la velocidad disminuye linealmente con el aumento del par de carga y las características mecánicas son duras, adecuadas para escenarios de baja velocidad y alto par. Cuando la velocidad supera la calificación, el aumento de la fuerza electromotriz inversa hace que la corriente de la armadura sea limitada, y el par disminuye con el aumento de la velocidad, entrando en la zona de Potencia constante, cuando la Potencia de salida del motor tiende a estabilizarse, pero la atenuación del par en la zona de alta velocidad puede afectar la respuesta dinámica.
Estrategia de optimización
Optimización del diseño del motor
El uso de imanes permanentes en lugar de devanados de excitación puede eliminar la pérdida de excitación, aumentar la relación de inercia del PAR y hacer que el motor emita un par más alto en el mismo volumen. Por ejemplo, los motores de imán permanente ND - fe - B pueden lograr un rango de regulación de velocidad más amplio en el sistema de alimentación de máquinas cnc. Además, la optimización del diseño de la ranura del núcleo de hierro de la armadura, utilizando ranuras oblicuas o cuñas de ranura magnética, puede reducir la onda de par de la ranura y mejorar la estabilidad a baja velocidad.
Actualización del algoritmo de control
Se introducen algoritmos de control vectorial o de control de par directo para lograr un ajuste rápido y preciso del par desacoplando el PAR y los componentes de flujo magnético. Por ejemplo, en aplicaciones conjuntas robóticas, el uso del control predictivo del modelo puede compensar por adelantado las fluctuaciones de par causadas por cambios repentinos en la carga, reduciendo el tiempo de respuesta dinámica. En combinación con el control difuso o los algoritmos de red neuronal, los parámetros de control se pueden ajustar adaptativamente para hacer frente a la perturbación de los parámetros o la interferencia externa.
Coincidencia de parámetros del sistema
Optimizando la relación de inercia entre la carga y el rotor del motor a través de la coincidencia de inercia, generalmente se recomienda que la inercia de carga sea 1 - 3 veces la inercia del rotor del motor para evitar oscilaciones durante el proceso de aceleración / desaceleración. Por ejemplo, en las máquinas de perforación de placas de circuito impreso, el uso de motores de corriente continua de pequeña inercia y el emparejamiento de reductores de velocidad pueden lograr la compatibilidad de posicionamiento de alta velocidad y ajuste fino de baja velocidad. Además, optimizar la rigidez de la cadena de transmisión y reducir la brecha de engranajes o la deformación elástica del tornillo puede reducir el efecto de retraso de la transmisión mecánica en la transmisión del par.
Casos de aplicación típicos
En la conducción del eje principal de la máquina cnc, el servomotor de corriente continua de gran inercia combinado con la tecnología de regulación de velocidad de campo débil puede proporcionar un alto par en la zona de baja velocidad para satisfacer las necesidades de corte, mientras que en la zona de alta velocidad se puede lograr una regulación de velocidad de amplio alcance reduciendo la corriente de excitación. Los datos experimentales muestran que el rango de regulación de velocidad del sistema optimizado puede alcanzar 1: 5000, la fluctuación del PAR se reduce y la precisión de posicionamiento se mejora a ± 0001 mm.