La servobomba es un nuevo producto hidráulico de control de velocidad variable que ha aparecido recientemente. Consiste en un servomotor (ya sea AC o DC) y una bomba hidráulica cuantitativa o variable. Las bombas de servomotor constituyen la fuente de alimentación del sistema hidráulico proporciona el uso del método de regulación de velocidad del motor eléctrico para llevar a cabo la regulación del flujo del sistema hidráulico, debido al proceso de regulación en lugar de válvulas de control variable de la bomba hidráulica (válvulas de presión controlada por la bomba, válvulas sensibles a la carga, válvulas de regulación de potencia, válvulas proporcionales, o válvulas digitales de conmutación, etc.), o en lugar de válvulas de control hidráulico para regular la velocidad del sistema hidráulico para reducir la pérdida de presión, de modo que el flujo de la regulación del proceso de ahorro de energía.
El servomotor es adecuado tanto para la rotación hacia delante como hacia atrás y proporciona un funcionamiento suave. Su tiempo de respuesta puede satisfacer los requisitos de algunas aplicaciones industriales, como en la industria de maquinaria para plásticos. Como resultado, la combinación de un servomotor, un accionamiento y una bomba de engranajes interna ha dado lugar al desarrollo de productos de aplicación de tecnología de control de velocidad de alta gama. Este equipo es aplicable a varios tipos de maquinaria. Incluye maquinaria de plástico, maquinaria de fundición a presión, y maquinaria de cuero de zapatos. Además, es adecuado para maquinaria textil, prensas hidráulicas y maquinaria de ingeniería hidráulica. Es especialmente adecuado para la maquinaria de alto consumo de energía que requiere urgentemente la transformación de ahorro de energía. En este sentido, Japón, los productos de Alemania son más maduros, ha producido un efecto de marca considerable en el mercado.
La estructura de un servomotor de CA de rotor de copa consta de cuatro partes: el estator exterior, el rotor de copa, el estator interior y el contador de impulsos. La Figura 2-9 muestra sólo la parte del rotor, que es diferente de un motor de inducción unidireccional.
La diferencia más obvia entre ambos es que tienen un bobinado de control en el devanado del servomotor. El fabricante fabrica el rotor con un material conductor no magnético (por ejemplo, cobre), mientras que el estator interior funciona como circuito magnético. El devanado de excitación está controlado por la tensión de control U del devanado de control. Cuando se aplica la tensión de control \( U \) al devanado de excitación, se crea un campo magnético giratorio bifásico en serie con el condensador. Seleccionando adecuadamente la capacitancia, se puede conseguir que la diferencia de fase de la corriente entre los dos devanados se aproxime a 90°. Este campo magnético giratorio puede considerarse entonces como la síntesis de dos campos magnéticos giratorios circulares. Sin embargo, la velocidad de estos dos campos magnéticos giratorios circulares es la misma, de sentido opuesto, pero la amplitud no es igual.
En este momento, cortan el potencial y la corriente inducidos por el bobinado del rotor. El par electromagnético que generan apunta en dirección opuesta y varía en tamaño (el rotor delantero experimenta un par mayor, mientras que el rotor inverso experimenta un par menor). Como resultado, el par sintético no es cero, haciendo que el servomotor gire hacia la dirección del campo magnético delantero. Con el aumento de la señal del devanado de control \( U \), el campo magnético se aproxima a un campo circular. En consecuencia, el campo magnético delantero y su par aumentan, mientras que el campo magnético inverso y su par disminuyen. Este aumento del par sintético conduce a un aumento de la velocidad del rotor, suponiendo que el par de carga permanece constante.
Si la fase de \( U \) cambia, como por ejemplo desplazándola 180° (cambio de polaridad), el campo magnético giratorio girará en sentido contrario. En consecuencia, el par sintético generado también invertirá su sentido, con lo que el servomotor invertirá su sentido de giro. Si desaparece la señal de control y sólo se aplica corriente al devanado de excitación, el servomotor generará un campo magnético pulsante. Esto ocurre porque el campo magnético producido carece de la señal de control. El par sintético \( T \) producido por los campos magnéticos rotativos positivo y negativo, que se divide en el campo magnético pulsante, apuntará en la dirección opuesta a la dirección de rotación. En consecuencia, el motor se detendrá inmediatamente cuando controle la tensión del devanado de control a cero. Este es el mecanismo de control de velocidad del servomotor.
Los desarrolladores están avanzando los servomotores hacia diseños integrados, incluidos los motores de corriente continua sin escobillas y los sistemas de motores síncronos de imanes permanentes. Estos motores integrados se están convirtiendo en la corriente principal en aplicaciones de regulación de velocidad y servo. Además, la figura 2-10 muestra las curvas características de las centrales eléctricas de servobombas. Y la tecnología de modulación por ancho de pulsos (PWM) es la base de la digitalización del control de motores.
Un servosistema electrohidráulico de ahorro de energía puede incluir varios componentes clave. Consta de un servoaccionamiento electrohidráulico y un motor síncrono trifásico de imanes permanentes de CA. Además, el sistema cuenta con una servobomba profesional de alto rendimiento y un sensor de presión, junto con otros componentes. Mediante la adopción de control vectorial, control magnético débil y un algoritmo de control PID especial, el sistema puede lograr una regulación precisa. Estas técnicas permiten al sistema controlar con precisión la presión y el caudal necesarios durante todo el proceso de trabajo. Este enfoque elimina la pérdida de energía asociada a la estrangulación de alta presión.
Como resultado, se consigue ahorrar energía y potencia al tiempo que se reduce la temperatura del aceite del sistema. El rendimiento más alto alcanza 65%, y el rendimiento medio es superior a 30%. La Tabla 2-19 muestra la comparación de rendimiento entre las servobombas y las bombas de pistón variable. Como muestra esta tabla, la servobomba ofrece respuestas de presión y caudal ligeramente superiores en comparación con la bomba variable de émbolo. Además, controla eficazmente el ruido, ahorra bien energía, tiene una alta repetibilidad y mejora las características de baja presión a baja velocidad.
Tabla 2-19 Comparación del rendimiento de la servobomba y la bomba variable de pistón
| servobomba | bombas de pistón variable | ||
| Características del caudal | linealidad | 1% | 2% |
| histéresis | 1% | 3% | |
| Caudal máximo de respuesta/ms | 85 | 120 | |
| Repetibilidad | 1% | 2% | |
| Características de presión | Presión nominal máxima/MPa | 20 | 25 |
| linealidad | 1% | 3% | |
| histéresis | 1% | 2% | |
| Respuesta de presión máxima/ms | 85 | 120 | |
| Repetibilidad | 1% | 2% | |
| Ruido/dB | 68 | 78 | |
| caudal | pequeño | grande | |
| Ahorro de energía (frente a los sistemas de bombas dosificadoras) | Más de 40% | Más de 20% | |
| Controlabilidad a baja velocidad y baja presión | bien | general | |
| Requisitos de los fluidos hidráulicos | MAS 11 | NAS 9 | |
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