交流變頻電機與交流伺服電機的區分

2022-09-01 07:24:03 字數 2766 閱讀 1236

1. 交流伺服電機和變頻器加普通交流電機的工作原理基本相同,都是屬於交-直-交電壓型電機驅動器,只是技術指標要求差別大,所以在電機和驅動器設計方面有很大的差別;

2. 伺服系統主要用於需要快速跟蹤、超寬的調速範圍、精確定位、超低速大力矩等應用場合,比如精密數控工具機、高速包裝機、高階紡織、包裝印刷機械等機械製造和配套行業;其主要技術指標是:瞬態力矩要達到2.

5-3倍額定力矩,調速範圍要超過1:2000-10000,必須採用編碼器作為速度和位置反饋,為了保證停車定位,電機有的自帶抱閘;伺服電機有直流電機和交流電機兩種,直流伺服其實是特殊的直流電機,但目前交流永磁同步電機應用已佔主導;主要以中小功率為主(幾百瓦-幾十個kw),效能優異也帶來了**高這個缺點;所以其應用面受到影響;但隨著伺服系統的**逐步下滑及裝置的公升級,越來越多的伺服會應用到各行各業來;從功能看,伺服的功能主要是:1、速度控制 2、轉矩控制 3、位置控制(含定位和跟蹤);從控制看,伺服一般是三環系統:

外環位置環,內環依次為速度還和電流環

3. 其實現實應用中大多數裝置對電機的控制效能要求不高,對比伺服:其調速範圍一般是:

1:100(無編碼器)/1:1000(帶編碼器),最大轉矩:

1.5倍額定即可;電機和驅動器的技術難度、方案及配置、**都大幅度降低;而且功率範圍寬,從幾百瓦到上千kw不等;由於應用在各行各業,所以變頻器的功能特別豐富,為了滿足特定行業的需求,許多廠家都在開發行業專用型變頻器,比較典型的有:電梯專用變頻器、供水專用變頻器等;**低,覆蓋範圍寬是變頻器的主要特點;電機可以是非同步電機,也可以是同步電機;一般變頻器只包括速度控制和電流控制兩個環節;

4. 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;

5. 變頻電機採用「專用變頻感應電動機+變頻器」的交流調速方式,使機械自動化程度和生產效率大為提高裝置小型化、增加舒適性,目前正取代傳統的機械調速和直流調速方案;

6. 交流伺服的技術本身就是借鑑並應用了變頻的技術,在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻的pwm方式模仿直流電機的控制方式來實現的,也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環節:變頻就是將工頻的50、60hz的交流電先整流成直流電,然後通過可控制門極的各類電晶體(igbt,igct等)通重載波頻率和pwm調節逆變為頻率可調的波形類似於正余弦的脈動電,由於頻率可調,所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p ,n轉速,f頻率, p極對數);

7. 簡單的變頻器只能調節交流電機的速度,這時可以開環也可以閉環要視控制方式和變頻器而定,這就是傳統意義上的v/f控制方式;現在很多的變頻已經通過數學模型的建立,將交流電機的定子磁場uvw3相轉化為可以控制電機轉速和轉矩的兩個電流的分量,現在大多數能進行力矩控制的著名品牌的變頻器都是採用這樣方式控制力矩,uvw每相的輸出要加霍爾效應的電流檢測裝置,取樣反饋後構成閉環負反饋的電流環的pid調節;abb的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉矩控制技術,具體請查閱有關資料;這樣可以既控制電機的速度也可控制電機的力矩,而且速度的控制精度優於v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時候控制精度和響應特性要好很多;

8. 驅動器方面:伺服驅動器在發展了變頻技術的前提下,在驅動器內部的電流環,速度環和位置環(變頻器沒有該環)都進行了比一般變頻更精確的控制技術和演算法運算,在功能上也比傳統的變頻強大很多,主要的一點可以進行精確的位置控制;通過上位控制器傳送的脈衝序列來控制速度和位置(當然也有些伺服內部整合了控制單元或通過匯流排通訊的方式直接將位置和速度等引數設定在驅動器裡),驅動器內部的演算法和更快更精確的計算以及效能更優良的電子器件使之更優越於變頻器;

9. 電機方面:伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高於變頻器驅動的交流電機(一般交流電機或恆力矩、恆功率等各類變頻電機),也就是說當驅動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時,伺服電機就能根據電源變化產生響應的動作變化,響應特性和抗過載能力遠遠高於變頻器驅動的交流電機,電機方面的嚴重差異也是兩者效能不同的根本;就是說不是變頻器輸出不了變化那麼快的電源訊號,而是電機本身就反應不了,所以在變頻的內部演算法設定時為了保護電機做了相應的過載設定;當然即使不設定變頻器的輸出能力還是有限的,有些效能優良的變頻器就可以直接驅動伺服電機;

10. 交流電機一般分為同步和非同步電機

10.1 交流同步電機:就是轉子是由永磁材料構成,所以轉動後,隨著電機的定子旋轉磁場的變化,轉子也做響應頻率的速度變化,而且轉子速度 = 定子速度,所以稱「同步」;

10.2 交流非同步電機:轉子由感應線圈和材料構成;轉動後,定子產生旋轉磁場,磁場切割定子的感應線圈,轉子線圈產生感應電流,進而轉子產生感應磁場,感應磁場追隨定子旋轉磁場的變化,但轉子的磁場變化永遠小於定子的變化,一旦等於就沒有變化的磁場切割轉子的感應線圈,轉子線圈中也就沒有了感應電流,轉子磁場消失,轉子失速又與定子產生速度差又重新獲得感應電流;所以在交流非同步電機裡有個關鍵的引數是轉差率就是轉子與定子的速度差的比率;

10.3 對應交流同步和非同步電機變頻器就有相映的同步變頻器和非同步變頻器,伺服電機也有交流同步伺服和交流非同步伺服,當然變頻器中交流非同步變頻更常見,而伺服電機中則交流同步伺服常見;

11. 由於變頻器和伺服在效能和功能上的不同,所以應用也不大相同:

11.1 在速度控制和力矩控制的場合要求不是很高的一般用變頻器,也有在上位加位置反饋訊號構成閉環用變頻進行位置控制的,精度和響應都不高;現有些變頻也接受脈衝序列訊號控制速度的,但好象不能直接控制位置;

11.2 在有嚴格位置控制要求的場合中只能用伺服來實現,還有就是伺服的響應速度遠遠大於變頻,有些對速度的精度和響應要求高的場合也用伺服控制,能用變頻控制的運動的場合幾乎都能用伺服取代,關鍵是兩點:一是**上伺服遠遠高於變頻,二是功率的原因:

變頻最大的能做到幾百kw,甚至更高,伺服最大就幾十kw;

步進電機與交流伺服電機的區別

綜上所述,交流伺服系統在許多效能方面都優於步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求 成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。應用場合 伺服交流永磁同步電機在結構與伺服無刷直流電機上幾乎沒有區別,只是在驅動方式上不同,前者採用正弦電...

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