서보모터 펌프 작동 원리

서보모터 펌프는 최근 등장한 새로운 유압식 가변 속도 제어 제품입니다. 서보모터(AC 또는 DC)와 유압 정량 또는 가변 펌프로 구성됩니다. 서보 모터 펌프는 유압 시스템의 동력원을 구성하여 유압 펌프 가변 제어 밸브 (펌프 제어 압력 밸브, 부하 감지 밸브, 전력 조절 밸브, 비례 밸브 또는 스위칭 디지털 밸브 등) 또는 유압 제어 밸브 대신 유압 시스템의 속도를 조절하여 압력 손실을 줄이기 위해 유압 시스템 흐름 조절을 수행하는 조절 프로세스로 인해 전기 모터 속도 조절 방법을 사용하여 에너지 절약 과정의 조절 흐름을 수행하도록 제공합니다.

서보 모터는 정방향 및 역방향 회전 모두에 적합하며 부드러운 작동을 제공합니다. 응답 시간은 플라스틱 기계 산업과 같은 일부 산업 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 결과적으로 서보 모터, 드라이브 및 내부 기어 펌프의 조합은 고급 속도 제어 기술 응용 제품의 개발로 이어졌습니다. 이 장비는 다양한 유형의 기계에 적용할 수 있습니다. 플라스틱 기계, 다이캐스팅 기계, 신발 가죽 기계 등이 여기에 포함됩니다. 또한 섬유 기계, 유압 프레스 및 유압 엔지니어링 기계에도 적합합니다. 특히 에너지 절약형 전환이 시급한 고에너지 소비 기계에 적합합니다. 이와 관련하여 일본, 독일 제품은 더 성숙하고 시장에서 상당한 브랜드 효과를 창출했습니다.

컵 로터 AC 서보 모터의 구조는 외부 고정자, 컵 로터, 내부 고정자 및 펄스 카운터의 네 부분으로 구성됩니다. 그림 2-9는 단방향 유도 모터와 다른 로터 부분만 보여줍니다.

이 둘의 가장 분명한 차이점은 서보모터 권선에 제어 권선이 있다는 것입니다. 제조업체는 회 전자를 비자성 전도성 재료(예: 구리)로 만들고 내부 고정자는 자기 회로로 작동합니다. 여자 권선은 제어 권선의 제어 전압 U에 의해 제어됩니다. 여자 권선에 제어 전압 \( U \)을 인가하면 커패시터와 직렬로 2상 회전 자기장을 생성합니다. 커패시턴스를 적절히 선택하면 두 권선 사이의 전류 위상차를 90°에 가깝게 만들 수 있습니다. 그러면 이 회전 자기장은 두 개의 원형 회전 자기장의 합성으로 간주할 수 있습니다. 그러나 이 두 개의 원형 회전 자기장의 속도는 동일하고 반대 방향이지만 진폭은 동일하지 않습니다.

이때 로터 권선에 의해 유도되는 전위와 전류를 차단합니다. 이때 발생하는 전자기 토크는 반대 방향을 향하며 크기가 달라집니다(정방향 로터는 더 큰 토크를 경험하고 역방향 로터는 더 작은 토크를 경험합니다). 결과적으로 합성 토크가 0이 아니므로 서보 모터가 순방향 자기장 방향으로 회전하게 됩니다. 제어 권선 신호 \( U \)가 향상되면 자기장이 원형 자기장에 가까워집니다. 결과적으로 순방향 자기장과 그 토크는 증가하고 역방향 자기장과 그 토크는 감소합니다. 이러한 합성 토크의 증가는 부하 토크가 일정하다고 가정할 때 로터 속도의 상승으로 이어집니다.

(U \)의 위상이 180° 이동(극성 변화)과 같이 바뀌면 회전 자기장이 반대 방향으로 회전합니다. 결과적으로 발생하는 합성 토크도 반대 방향이 되며, 결과적으로 서보 모터의 회전 방향이 반대됩니다. 제어 신호가 사라지고 여자 권선에만 전류가 공급되면 서보 모터는 맥동 자기장을 생성합니다. 이는 생성된 자기장에 제어 신호가 부족하기 때문에 발생합니다. 맥동 자기장으로 나뉘는 양의 회전 자기장과 음의 회전 자기장에 의해 생성되는 합성 토크 \( T \)는 회전 방향과 반대 방향을 가리키게 됩니다. 따라서 제어 권선 전압을 0으로 제어하면 모터는 즉시 정지합니다. 이것이 서보모터 속도 제어의 메커니즘입니다.

개발자들은 브러시리스 DC 모터와 영구 자석 동기식 모터 시스템을 포함한 통합 설계로 서보 모터를 발전시키고 있습니다. 이러한 통합 모터는 속도 조절 및 서보 애플리케이션에서 주류가 되고 있습니다. 또한 그림 2-10은 서보 펌프 파워 스테이션의 특성 곡선을 보여줍니다. 그리고 펄스 폭 변조(PWM) 기술은 모터 제어 디지털화의 기본입니다.

전자 유압식 서보 에너지 절약 시스템에는 몇 가지 주요 구성 요소가 포함될 수 있습니다. 전자 유압식 서보 드라이브와 3상 AC 영구 자석 동기 모터로 구성됩니다. 또한 이 시스템에는 고성능 전문 서보 펌프와 압력 센서가 다른 구성 요소와 함께 포함되어 있습니다. 이 시스템은 벡터 제어, 약한 자기 제어 및 특수 PID 제어 알고리즘을 채택하여 정밀한 조절을 달성할 수 있습니다. 이러한 기술을 통해 시스템은 전체 작업 공정에 필요한 압력과 유량을 정확하게 제어할 수 있습니다. 이 접근 방식은 고압 스로틀링과 관련된 에너지 손실을 제거합니다.

그 결과 에너지 및 전력 절감을 달성하는 동시에 시스템 오일의 온도를 낮춥니다. 최고 효율은 65%에 달하고 평균 효율은 30% 이상입니다. 표 2-19에는 서보 펌프와 피스톤 가변 펌프의 성능 비교가 나와 있습니다. 이 표에서 볼 수 있듯이 서보 펌프는 플런저형 가변 펌프에 비해 약간 더 높은 압력 및 유량 응답을 제공합니다. 또한 소음을 효과적으로 제어하고 에너지를 잘 절약하며 반복성이 높고 저속 저압 특성을 개선합니다.

표 2-19 서보 펌프와 피스톤 가변 펌프 성능 비교

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