Servo Motor

Servo motor kontrolü kullanım amacına uygun olarak motor hız kontrolü, motor moment kontrolü veya motor konum kontrolü olarak sınıflara ayrılmaktadır. Servo motor konum kontrolünde motor üzerinde bulunan konum sensörü (enkoder) bilgilerine ve çözünürlüğüne bağlı olarak hız, moment ve pozisyon kontrolü gerçekleştirilmektedir. Motor ve sürücü uyumlu sistemlerde sürücüye gönderilen komutlar dahilinde hareket gerçekleştirilmektedir.

Sürücü için hazırlanan bilgisayar kullanıcı arayüzü ile dijital giriş ve çıkış adresleri ile analog giriş ve çıkış adresleri işaretlenmektedir. Ayrıca lojik seviye durum bilgisine göre komutların çalışması kodlanmaktadır. Enkoder çözünürlüğü ve mevcut denetleyici kazançları ayarlandıktan sonra sürücü PLC’den gelecek emirlere göre hareket etmektedir. Opsiyonel olarak takılan geçici paneller kullanılarak el ile kontrolde gerçekleştirilebilir. Günümüzde yaygın olarak robotik uygulamalarda, CNC tezgah uygulamalarında, hassas konum kontrolü gerektiren sistemlerde servo motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Yaygın olarak yeni nesil PLC alt yapıları altmış dört eksene kadar hareket kontrolü sağlayan sürücü ve PLC donanımlarını destekler hale gelmiştir.

Büyük güçlü AC (alternatif akım) servo motorlar iki ya da üç fazlı olarak üretilmektedir. Bu tip motorların rotorları, doğal mıknatıslı ya da kısa devre çubuklu olmaktadır. İki ya da üç fazlı servo motorların çalışma prensibi, senkron ya da asenkron tip motorlara çok benzemektedir. Üç fazlı servo motorların hız kontrolü, pals frekans çevirici devresi üzerinden PWM (darbe genişlik modülasyonu) devreleriyle yapılmaktadır. Küçük güçlü (1- 10 Watt) AC servo motorlar ise minik boyutlu olarak iki faz ile çalışabilecek şekilde üretilir. Bunların iç yapısında aralarında, 90 derece elektriksel açı yapacak şekilde yerleştirilmiş iki bobin ve sincap kafesine benzer rotor vardır. Servo motorların rotorları, savrulma ve atalet momentlerinin küçük olabilmesi için uzun; çapları ise küçük yapılır. Stator sargılarına uygulanan gerilimlerin frekansı 50-60-400-1000 Hz olabilir.

İki fazlı servo motorların sargılarının biri referans, diğeri ise kontrol sargısı olarak da adlandırılır. Referans sargısına sabit değerli, sabit frekanslı alternatif akım uygulanır. Kontrol sargısına ise yükselteç devresinden gelen kontrol gerilimi verilir. Kontrol sargısına uygulanan akım, faz kaydırma devreleriyle 90 derece kaydırılarak uygulanır.

Servo Sürücü

Servo motorların çalıştırılması için kendisi ile uyumlu sürücüden enerji beslemesinin gerçekleştirilmesi gerekir. Motor üretici firmalar motor eşdeğer devreleri ile uyumlu
sürücüleri üreterek kullanıcının ihtiyaçlarına uygun haberleşme protokolleri kullanmaktadır.

Schneider marka servo motorlar Lexium olarak tanımlı sürücüler ile çalıştırılmaktadır. Motorda kullanılan enkoder ve haberleşme protokolüne göre motor hareketlerinin çözünürlüğü değiştirilmektedir. Motor ve miline bağlı enkoder uygulaması sebebiyle motora özel sürücü üretilmektedir. Faklı marka motor ve sürücüler birbirleri ile uyumlu çalışmamaktadır. Cihaz üzerinde PLC ile haberleşecek değişik haberleşme protokolleri mevcuttur. Modbus, Canbus, Profibus, Profinet, Devicenet gibi protokoller yaygın olarak kullanılmakta olup üretici firmaya göre çeşitliliker arz etmektedir.

CANopen özelliği kontrol sisteminde entegrasyon mimarileri için tasarlanmıştır. Bu özellik çeşitli cihazlar (sürücüler için açıklık ve birlikte çalışabilirlik için, motor sürücüleri için, akıllı sensörler için, vs.). Bir katmanlı CANopen bağlantı çözümü, maliyetleri azaltır ve kontrol sistemi mimarisinin optimize çalışmasını sağlar. Gerektiğinde başka bir cihaz eklemek veya cihaz kaldırmak kolaydır.

Servo motor sürücüleri bir fazlı veya üç fazlı şehir elektrik şebekesinden beslenir. Motorun gücüne göre besleme gerilimi değişmektedir. 2.2 kW’a kadar bir fazlı servo sürücüler mevcut olup daha yüksek güçlü uygulamalarda üç faz besleme gereklidir. Şebekede oluşabilecek gerilim dalgalanmaları sürücüde tolere edilebilmektedir. Kısa süreli geçişler problem oluşturmaz iken, uzun süreli veya büyük genlikli gerilim değişimlerinde sürücü korumaya geçerek hareketi durdurmaktadır.

Kaynak: Y.Beşyaprak YL Tezi.