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伺服电机的分类及原理

时间:2024-03-16 08:31:07    作者:服务与支持

  “伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”能够理解为绝对服从控制信号指挥的电机:在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能即时停转。

  伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

  交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf,接恒定交流电压,利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化,达到控制电机运行的目的。交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度较高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%~15%和小于15%~25%)等特点。

  优点:速度控制精确,转矩速度特性很硬,控制原理简单,使用起来更便捷,价格便宜。

  直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E为电枢反电动势,K为常数,j为每极磁通,Ua、Ia为电枢电压和电枢电流,Ra为电枢电阻,改变Ua或改变φ,均可控制直流伺服电动机的转速,但一般都会采用控制电枢电压的方法,在永磁式直流伺服电动机中,励磁绕组被永久磁铁所取代,磁通φ恒定。**直流伺服电动机拥有非常良好的线性调节特性及快速的时间响应。

  优点:速度控制特性良好,在整个速度区内可实现平滑控制,几乎无振荡,90%以上的高效率,发热少,高速控制,高精确度位置控制(取决于编码器精度),额定运行区域内,可实现恒力矩,惯量低,低噪音,无电刷磨损,免维护(适用于无尘、易爆环境)。

  缺点:控制较复杂,驱动器参数需要现场调整PID参数确定,需要更加多的连线。

  有刷电机成本低,结构相对比较简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对使用环境有要求,通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  无刷电机体积小重量轻,出力大响应快,速度高惯量小,力矩稳定转动平滑,控制复杂,智能化,电子换相方式灵活,可以方波或正弦波换相,电机免维护,高效率节约能源,电磁辐射小,温升低寿命长,适用于各种环境。

  交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,其功率范围大,功率能做到很大,大惯量,最高转速低,转速随功率增大而匀速下降,适用于低速平稳运行场合

  伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器将反馈信号传给驱动器,对反馈值与目标值作比较,从而调整转子转动的角度,伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  交流伺服电机的性能要好一些,因为交流伺服是正弦波控制,转矩脉动小;而无刷直流伺服是梯形波控制。但无刷直流伺服实现控制最简单,便宜。

  永磁交流伺服驱动技术的迅猛发展使直流伺服系统面临被淘汰的危机[/p][p=30,2,left]20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继不断推出新的交流伺服电机和伺服驱动器系列新产品。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展趋势,使直流伺服系统面临被淘汰的危机。

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁仅0.2-0.3mm,空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比,有两个显著特点:

  1. 起动转矩大:由于转子电阻大,使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度较高的特点。

  2. 运行范围宽:运行平稳、噪音小。[/p][p=30,2,left]3、无自转现象:运转中的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立马停止运转。

  伺服电动机也称为执行电动机,在控制管理系统中用作执行元件,将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,以驱动控制对象。其最大的特点: 有控制电压时转子立即旋转,无控制电压时转子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。 可分为两类:直流伺服电动机和交流伺服电动机

  分类及编码器工作原理 /

  玻璃转子流量计属于瞬时的流量测量仪表。因为其使用还有安装简单、结构和读数方便、价格低,较其它仪表方便,直观。因此被广泛地应用在工业各部门还有科研单位。 一、玻璃转子流量计的种类 玻璃转子流量计根据用途和适应范围可分为:普通型、带筋维管型,微小流量以及小外形型、耐腐型、实验室型、保温型、报警型还有耐高压型八个系列。 普通型玻璃转子流量计广泛地应用在化工、石油、轻工、医药、环保、食品及计量测试、科学研究等部门,测量单相的非脉动流体(液体或气体)的流量。 耐腐玻璃转子流量计是有比较强的耐腐性能,可检测酸(氢氟酸除外)、碱、氧化剂还有其它腐蚀性的气体或者液体的流量,适用于化工、制药、造纸、污水处理等行业。 依照国家所制订

  流量计的种类及选型 /

  爱特梅尔公司 (Atmel® Corporation) 宣布在其领先市场的 AT91SAM ARM 微处器下一代产品中使用 ARM® Cortex™-M3 32 位 RISC 处理器。这一举措重申了爱特梅尔对 ARM 架构的承诺,补充了 ARM7TDMI® 、 ARM926EJ-S™ 及 ARM1176JZ-S™ 处理器的授权许可。 爱特梅尔计划推出的 AT91SAM3 闪存 MCU 系列,将结合 Cortex-M3 处理器与 AT91SAM 系列微控制器领先市场的优秀系统实现特性,这包括了多层内部总线,这是专为系统外设与分布式外设数据控制器

  伺服电机控制方式有脉冲、模拟量和通讯这三种,在不同的应用场景下,我们该如何明智的选择伺服电机的控制方式呢? 1、伺服电机脉冲控制方式 在一些小型单机设备,选用脉冲控制实现电机的定位,应该是最常见的应用方式,这种控制方式简单,易于理解。 基本的控制思路:脉冲总量确定电机位移,脉冲频率确定电机速度。选用了脉冲来实现伺服电机的控制,翻开伺服电机的使用手册,一般会有如下这样的表格: 都是脉冲控制,但是实现方式并不一样: 第一种,驱动器接收两路(A、B路)高速脉冲,通过两路脉冲的相位差,确定电机的旋转方向。如上图中,如果B相比A相快90度,为正转;那么B相比A相慢90度,则为反转。 运行时,这种控制的两相脉冲为交替状,因此我们也叫

  方式 /

  人们对工业机器人并不陌生,跟着社会的发展,工业机器人在我们的生活中得到愈来愈普遍的应用,并发挥着慢慢的变大的作用。伺服作为工业机器人的核心部件,为满足工业机器人的操作要哪一些条件? 第一,快速反应。从接收指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应缩短。对指令信号的响应时间越短,伺服电机系统的灵敏度越高,快速响应性能越好,一般是以伺服电机的机电时间常数来说明伺服电机的快速响应性能。 第二,启动转矩的惯量比大。当传动负载时,要求机器人的伺服电机启动转矩大,转动惯量小。 再次,控制特性的连续性和直线性,电机转速可随控制信号的改变而连续变化,有时要求转速与控制信号成正比或近似成比例。其次,速度调节范围宽。可在:1000~10

  今天给大家带来一篇关于电动汽车转子油冷电机方案的解读,详细的介绍了油路设计中各个变量的优化过程并对各个方案进行了对比分析。本文对其设计过程进行解读,希望对大家解决实际问题起到一定的帮助。 一、油路走向 首先,来看一下我们要探讨的电机油冷的整体方案,其油路的走向如下图所示: 这个方案与传统方案相对,特殊的地方在于,在一般的定子水冷方案的基础上,增加了转子的冷却油路。冷却油从前盖流进机壳,在定子铁芯形成环形油路,由后盖汇集到转子内部,从转子内部到达前盖的出口。 二、电机油冷结构 为实现以上油路,电机前后盖和机壳的结构如下图所示: 值得一提的是电机机壳的轴向油道采用了多个进出口的方式,这样油道的流阻比较小。 另外,对转子来说,采用了

  油冷电机方案 /

  整定的目的:为何整定?何时需要整定? 从本质上来说,伺服系统的工作就是将指令输入和输出的误差减小到零。而将误差减小到零试图花费多大的“力气”取决于系统是被如何整定的。简单地说,整定就是调节伺服系统对于任意给定误差的反应以使系统获得给定响应。在大多数高性能伺服应用中,目标是获得对于误差的高响应速率(又称带宽),并在运转和停转时维持误差尽可能小。当然,很多应用需要较慢的响应速率;在系统运动中总会存在一定的跟踪误差。一个整定好的系统不一定要尽量快地消除误差,而是要对误差做出机器设计者所期望的反应。 一般而言,在伺服系统安装到机器上之前,应对其来测试并确认系统空载运转平稳。如果在按装和加载前系统运行roughly,那么安装之后能实现

  器的参数整定 /

  三相交流伺服电机应用广泛,但经过长时间运行后,会发生各种故障。及时判断故障原因,进行相应处理,是防止故障扩大,保证设备正常运行的一项重要工作。 01 电机编码器报警 01故障原因 ①接线错误; ②电磁干扰; ③机械振动导致的编码器硬件损坏; ④现场环境导致的污染; 02故障排除 ①检查接线并排除错误; ②检查屏蔽是不是到位,检查布线是不是合理并解决,必要时增加滤波器加以改善; ③检查机械结构,并加以改进; ④检查编码器内部是否受到污染、腐蚀(粉尘、油污等),加强防护; 03安装及接线标准 ①尽量使用原装电缆; ②分离电缆使其尽量远离污染接线,特别是高污染接线; ③尽可能始终使用内部电源。若使用开关电源,则应使用滤波器,确保电源达到

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