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什麽是伺服電機,伺服電機知識彙總

作者:电子发烧友  来源:www.51juicy.cn/  更新时间:2020-04-22 10:48:57  点击次数:

  什麽是伺服電機,伺服電機知識彙總

  “伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機”可以理解爲絕對服從控制信號指揮的電機:在控制信號發出之前,轉子靜止不動;當控制信號發出時,轉子立即轉動;當控制信號消失時,轉子能即時停轉。

  伺服電機是自動控制裝置中被用作執行元件的微特電機,其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。

  伺服電機分爲交流伺服和直流伺服兩大類

  交流伺服電機的基本構造與交流感應電動機(異步電機)相似。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf,接恒定交流電壓,利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化,達到控制電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節特性的非線性度指標嚴格(要求分別小于10%~15%和小于15%~25%)等特點。

  直流伺服電機基本構造與一般直流電動機相似。電機轉速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E爲電樞反電動勢,K爲常數,j爲每極磁通,Ua、Ia爲電樞電壓和電樞電流,Ra爲電樞電阻,改變Ua或改變φ,均可控制直流伺服電動機的轉速,但一般采用控制電樞電壓的方法,在永磁式直流伺服電動機中,勵磁繞組被永久磁鐵所取代,磁通φ恒定。直流伺服電動機具有良好的線性調節特性及快速的時間響應。

  直流伺服電機的優點和缺點

  優點:速度控制精確,轉矩速度特性很硬,控制原理簡單,使用方便,價格便宜。

  缺點:電刷換向,速度限制,附加阻力,産生磨損微粒(無塵易爆環境不宜)

  交流伺服電機的優點和缺點

  優點:速度控制特性良好,在整個速度區內可實現平滑控制,幾乎無振蕩,90%以上的高效率,發熱少,高速控制,高精確度位置控制(取決于編碼器精度),額定運行區域內,可實現恒力矩,慣量低,低噪音,無電刷磨損,免維護(適用于無塵、易爆環境)

  缺點:控制較複雜,驅動器參數需要現場調整PID參數確定,需要更多的連線。

  直流伺服電機分爲有刷和無刷電機。

  有刷電機成本低,結構簡單,啓動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),産生電磁幹擾,對使用環境有要求,通常用于對成本敏感的普通工業和民用場合。

  無刷電機體積小重量輕,出力大響應快,速度高慣量小,力矩穩定轉動平滑,控制複雜,智能化,電子換相方式靈活,可以方波或正弦波換相,電機免維護,高效節能,電磁輻射小,溫升低壽命長,適用于各種環境。

  交流伺服電機也是無刷電機,分爲同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,其功率範圍大,功率可以做到很大,大慣量,最高轉速低,轉速隨功率增大而勻速下降,適用于低速平穩運行場合。

  伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器將反饋信號傳給驅動器,對反饋值與目標值進行比較,從而調整轉子轉動的角度,伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數)。

  什麽是伺服電機?有幾種類型?工作特點是什麽?

  答:伺服電動機又稱執行電動機,在自動控制系統中用作執行元件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

  伺服電機分爲直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓爲零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

  交流伺服電機和無刷直流伺服電機在性能上有什麽區別?

  答:交流伺服電機的性能要好一些,因爲交流伺服是正弦波控制,轉矩脈動小;而無刷直流伺服是梯形波控制。但無刷直流伺服實現控制比較簡單,便宜。

  永磁交流伺服驅動技術的迅猛發展使直流伺服系統面臨被淘汰的危機。

  20世紀80年代以來,隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展,永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展,各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機和伺服驅動器系列産品。交流伺服系統已成爲當代高性能伺服系統的主要發展方向,使直流伺服系統面臨被淘汰的危機。

  永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較,主要優點有:

  ⑴無電刷和換向器,運行更可靠,免維護。

  ⑵定子繞組發熱大大減少。

  ⑶慣量小,系統快速響應性好。

  ⑷高速大力矩工作狀態好。

  ⑸相同功率下體積小重量輕。

  永磁交流伺服系統的興起和現狀

  自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年貿易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電機驅動系統開始,標志著新一代交流伺服技術已經成熟。到1980年代中後期,各大公司都已有了完整的系列産品,整個伺服裝置市場都轉向了交流系統。早期的模擬系統在諸如零漂、抗幹擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,尚不能完全滿足運動控制的要求,近年來隨著微處理器、新型數字信號處理器(DSP)的應用,出現了數字控制系統,控制部分可由軟件完成。到20世紀90年代以後,全數字正弦波控制的永磁交流伺服電機驅動系統在傳動領域中的地位進一步上升。

  目前高性能的電伺服系統大多采用永磁同步型交流伺服電動機,控制驅動器多采用快速、准確定位的全數字位置伺服系統。

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