交流伺服電機的工作原理

2021-03-04 03:57:58 字數 3348 閱讀 6643

伺服系統(servosystem)亦稱隨動系統,屬於自動控制系統中的一種,它用來控制被控物件的轉角(或位移),使其能自動地、連續地、精確地復規輸入指令的變化規律。它通常是具有負反饋的閉環控制系統,有的場合也可以用開環控制來實現其功能。在實際應用中一般以機械位置或角度作為控制物件的自動控制系統,例如數控工具機等。

使用在伺服系統中的驅動電機要求具有響應速度快、定位準確、轉動慣量較大等特點,這類專用的電機稱為伺服電機。其基本工作原理和普通的交直流電機沒有什麼不同。該類電機的專用驅動單元稱為伺服驅動單元,有時簡稱為伺服,一般其內部包括轉矩(電流)、速度和/或位置閉環。

其工作原理簡單的說就是在開環控制的交直流電機的基礎上將速度和位置訊號通過旋轉編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動器做閉環負反饋的pid調節控制。再加上驅動器內部的電流閉環,通過這3個閉環調節,使電機的輸出對設定值追隨的準確性和時間響應特性都提高很多。伺服系統是個動態的隨動系統,達到的穩態平衡也是動態的平衡。

全數字伺服系統一般採用位置控制、速度控制和力矩控制的三環結構。系統硬體大致由以下幾部分組成:電源單元;功率逆變和保護單元;檢測器單元;數字控制器單元;介面單元。

相對應伺服系統由外到內的";位置"、";速度"、";轉矩";三個閉環,伺服系統一般分為三種控制方式。在使用位置控制方式時,伺服完成所有的三個閉環的控制。在使用速度控制方式時,伺服完成速度和扭矩(電流)兩個閉環的控制。

一般來講,我們的需要位置控制的系統,既可以使用伺服的位置控制方式,也可以使用速度控制方式,只是上位機的處理不同。另外,有人認為位置控制方式容易受到干擾。而扭矩控制方式是伺服系統只進行扭矩的閉環控制,即電流控制,只需要傳送給伺服單元乙個目標扭矩值,多用在單一的扭矩控制場合,比如在小角度裁斷機中,乙個電機用速度或位置控制方式,用來向前傳送材料,另乙個電機用作扭矩控制方式,用來形成恆定的張力。

伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的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反饋訊號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度(線數)。

什麼是伺服電機?有幾種型別?工作特點是什麼?

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,把所收到的電訊號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當訊號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降.。

請問交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什麼區別?

答:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。

但直流伺服比較簡單,便宜。 永磁交流伺服電動機 20世紀80年代以來,隨著積體電路、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推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產品並不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高效能伺服系統的主要發展方向,使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。

90年代以後,世界各國已經商品化了的交流伺服系統是採用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。

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,因此工作可靠,對維護和保養要求低。

⑵定子繞組散熱比較方便。

⑶慣量小,易於提高系統的快速性。

⑷適應於高速大力矩工作狀態。

⑸同功率下有較小的體積和重量。

伺服電機內部的轉於是永磁鐵,驅動gs控制的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反饋訊號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度{線數)。

兩相電機和四相電機有何不同?真正的兩相步進電機在定子上只有2個繞組,有4相出線,一般整步步距角為1.8半步為o。

9」。在驅動器中,只要對兩相繞組電流通斷和電流方向進行控制就可以了。而4相步進電機在定子上有四個繞組,有8根出線,整步為o.

9,半步為0.45 .不過在驅動器中需要劉4個繞組進行控制, 電路的複雜性和成本都明顯增加。所以一般我們都選擇兩相電機配兩相驅動器.如果需要更小的步距角,可以採用細分驅動器。

不過細心的使用者會發現,四通電機公司生產的電機稱為兩相,實際有兩相4線的,也有四相日線的;驅動器中有兩相的卻沒有四相的。這是因為,四相繞組兩兩併聯或串聯後就成為兩相繞組,這樣四相電機就變成兩相電機了,而串聯和併聯會帶來電機.的繞組電阻和電感的成倍變化.從而帶來電機執行效能的明顯變化。一般來說,併聯使用時,電機有較好的加速效能.高速力矩保持得好,但是電機需要輸入2倍『額定電流的電流.發熱較大.對

對驅動器輸出能力的要求相應提高;而在串聯使用時,電機有較好的低速穩定性,雜訊和發熱較小,對驅動器要求不高但是高速力矩損失較大。四通提供的驅動器全部呈兩相的,所以電機也必須改接鹹兩相使用。這就是為什麼我們往往要問客戶電機,希望接成串聯的還是併聯的。

過去我們的8線電機標成四相,但是經常造成客戶誤會.認為四相電機.和兩相驅動器不匹配為了減少類似麻煩,後來將電機均標成兩相的了。所以,我們有晌簡單回答這個問題兩相電機.和四相電機實質上是一回事。兩相和五相的混合式步進電機的應用場合有何一般來說.兩相電機,步距角大.高速特性好,但是存在低速振動區。

而五相電機步距角小,低速執行平穩,所以,在劉電機的運轉精度要求較高,且主要在中低速段(一般低於日oor/min) 的場合應選用五相電機.;反之,若追求電機的高速效能,劉精度及平穩性無太多要求的場合應選用成本較低的兩相電機。另外.五相電機的力矩通常在2nm以上,對小力矩的應用,一般採用兩相電機,而低速平穩性的問題可以通過採用細分驅動器的方式解決。如何控制步進電機的轉動方向?

當您的控制韶(上位機)發出的是雙脈衝[即正負脈衝)或脈衝訊號的幅值不匹配時,需要用我們的訊號模組轉換為5v單脈衝(脈:中加方向)。

(1)輸入為雙脈衝訊號模組的撥碼開關應撥到雙脈:中位置。當發正脈;中的,電機正轉; 當發負脈衝的,電機反轉。正負脈衝不可同時給,具體時序可參照訊號模組說明書。

(2)輸入為單脈衝訊號模組的撥碼開關應撥到單脈衝」位置。當有脈衝輸出時電機轉動。改變方向訊號的高低電平可改變電機轉動方向。

具體時序可參照訊號模組說明書。伺服電機和步進電機相比,有何優勢?和步進電機相比,伺服電機.有以下幾點優勢

(1)實現了位置,速度和力矩的閉環控制.克服了步進電機.失步的問題。

(2)高速效能好,一般額定轉速能達到2000一3000r/m巾。

(3)抗過載能力強,能承受三倍於額定轉矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用。

(4)低速執行平穩.低速執行時不會產生類似於步進電機的步進執行現象。適用於有高速響應要求的

(5)電機加減速的動態相應肘間—般在幾個毫秒之內。

(6)發熱和雜訊明顯降低。如果對動態響應要求比較高,建議選擇電機的轉動慣量最好為負載轉動慣量的2倍,否則只要負載的轉動慣量小於電機的轉動慣量即可。

步進電機.選型步驟:

(1)確定驅動機械裝置

(2)計算負載力矩。

(3)計算

負載慣量。

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