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淺談伺服電機的工作原理(www.erlaiy.com)
發布時間: 2018年10月31日 【字體: 】 文章來源:本站原創

   很多朋友對“伺服”不是特別了解,那什么是“伺服”?“伺服”最早源于希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機”可以理解為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。

   伺服電動機的被控對象的轉距和轉速受信號電壓控制,信號電壓的大小和極性改變時,電機的轉動速度和方向也跟著變化。伺服電動機分類交流伺服電動機和直流伺服電動機。交流伺服電動機原理與兩相交流異步電機相同,定子上裝有兩個繞組—勵磁繞組和控制繞組。勵磁繞組和控制繞組在空間相隔90°。接線:勵磁繞組的接線 控制繞組的接線勵磁繞組中串聯電容C的目的是為了產生兩相旋轉磁場

   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。

工作原理

伺服系統(servo mechanism)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,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,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。

直流和交流伺服電機

1、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。

永磁交流伺服電機

永磁交流伺服電機同直流伺服電動機比較的主要優點有:

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,易于提高系統的快速性。

⑷適應于高速大力矩工作狀態。

⑸同功率下有較小的體積和重量。

直流伺服電動機與直流電動機基本相同。為減小轉動慣量做得細長一些。

直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。經常用在功率稍大的系統中,它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多,如隨動系統中的位置控制等。

交流伺服電機的輸出功率一般為0.1-100W,電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應用很廣泛,如用在自動控制、溫度自動記錄等系統中。

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