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    伺服電機工作原理及其功能

    欄目: 伺服系統

    發表時間: 2018年03月27日

    伺服電機(servo motor )是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。

    伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制,并能快速反應,在自動控制系統中用作執行元件,且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性,可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。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是當信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。

    外形尺寸:

    工作原理

    1、伺服系統(servomechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解:伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現位移。因為伺服電機本身具備發出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈沖,這樣就和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環,如此一來系統就會知道發了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,從而能夠很精確地控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。

    直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

    有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以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,轉動平滑,力矩穩定??刂茝碗s,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環境。

    2、交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

    3、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信號給驅動器,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于編碼器的精度(線數)。

    交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別: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。

    功能及作用比較

    1.交流伺服電動機

    交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組,一個是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf上;另一個是控制繞組L,聯接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。

    交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性,無“自轉”現象和快速響應的性能,它與普通電動機相比,應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式:一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子,為了減小轉子的轉動慣量,轉子做得細長;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子,杯壁很薄,僅0.2-0.3mm,為了減小磁路的磁阻,要在空心杯形轉子內放置固定的內定子,空心杯形轉子的轉動慣量很小,反應迅速,而且運轉平穩,因此被廣泛采用。

    交流伺服電動機在沒有控制電壓時,定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場,轉子靜止不動。當有控制電壓時,定子內便產生一個旋轉磁場,轉子沿旋轉磁場的方向旋轉,在負載恒定的情況下,電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化,當控制電壓的相位相反時,伺服電動機將反轉。

    2.永磁交流伺服電動機

    永磁交流伺服電機同直流伺服電機比較,主要優點有:

    (1)噪音低,振動小;

    (2)轉矩脈動小,運行平穩,精度高;

    (3)轉動慣量小,響應速度快,易于提高系統的快速性;

    (4)無電刷和換向器,保證電機高速運轉的可靠性,對維護和保養要求低;

    (5)結構緊湊,功率密度高,同功率下有較小的體積和重量;

    (6)適應于高速大力矩工作狀態;

    (7)全密封設計,子繞組散熱比較方便,確保電機在-20℃-40℃室溫下長時間安全可靠地運行;

    (8)外殼防護等級為IP54,絕緣等級為F級,S1工作制。

    更多關于伺服電的文章展示:伺服驅動器的幾種工作模式


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