詳解伺服電機詳解

1、伺服電機原理一、交流伺服電動機交流伺服電動機定子的構(gòu)造根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(lián)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(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性， 無“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形

2、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反響迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，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(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲

3、線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S01,這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性機械特性更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制 電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。2、運行范圍較廣3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性T1- S1、T2 - S2曲線以及合成轉(zhuǎn)矩特性T S曲線交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、38

4、0V;當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用 于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。同步電機大多用在大型發(fā)電機的場合。而異步電機那么幾乎全用在電動機場合。 同步電機可以通過勵磁靈活調(diào)節(jié)輸入側(cè)的電壓和電流相位，即功率因數(shù)；異步電機的 功率因數(shù)不可調(diào)，一般在0.75-0.85之間，因此在一些大的工廠，異步電機應(yīng)用較多時，可附加一臺同步電機做調(diào)相機用，用來調(diào)節(jié)工廠與電網(wǎng)接口處的功率因數(shù)。但是,由于同步電機造價高，維護工作量大，

5、現(xiàn)在一般都采用電容補償功率因數(shù)。n另外，一些早期采用晶閘管的變頻器，由于器件沒有自關(guān)斷能力，需要依靠負載換流，這時需要用到同步電機。n同步電機效率較異步電機稍高，在2000KW以上的電動機選型時，一般要考慮是否選用同步電機。但是，同步機因為有勵磁繞組和滑環(huán)，需要操作工人有 較高的水平來控制勵磁，另外，比起異步電機的免維護來，維護工作量較大；所以， 現(xiàn)在2500KW以下的電動機，現(xiàn)在大多項選擇擇異步電機。在功率較小時，效率的差異已 經(jīng)變得微缺乏道了。l在應(yīng)用變頻器時n應(yīng)用變頻器時，需要將電機和電網(wǎng)斷開，將變頻器接入。接入變頻器后，電網(wǎng)側(cè)的功率與電機無關(guān)，只與變頻器有關(guān)。因此，除非用戶原來已經(jīng)有同

6、步 電機，否那么應(yīng)該選用異步電機，因為變頻器和電機的造價都廉價。當然，如果選用早 期的負載換流型變頻器，那么電機必須選用同步電機，這是變頻器對電機的要求。簡單的說：同步和異步電機均屬交流動力電機，是靠50周交流電網(wǎng)供電而轉(zhuǎn)動 .異步電機是定子送入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子受感應(yīng)而產(chǎn)生磁場，這樣兩磁場作用，使得轉(zhuǎn)子跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動.其中轉(zhuǎn)子比定子旋轉(zhuǎn)磁場慢，有個轉(zhuǎn)差，不同步所以稱為異步機.而同步電機定子同異步電機，其轉(zhuǎn)子是人為參加直流電形成不變磁場，這樣轉(zhuǎn)子就跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場一起轉(zhuǎn)而同步，始稱同步電機.異步電機簡單，本錢低.易于安裝，使用和維護.所以受到廣泛使用 .缺點效率低，功率因數(shù)

7、低對電網(wǎng)不 利.而同步電機效率高是容性負載，可改善電網(wǎng)功率因數(shù).多用工礦大型沒備 .同步電機大多用在大型發(fā)電機的場合。而異步電機那么幾乎全用在電動機場合。 同步電機可以通過勵磁靈活調(diào)節(jié)輸入側(cè)的電壓和電流相位，即功率因數(shù)；異步電機的 功率因數(shù)不可調(diào)，一般在0.75-0.85之間，因此在一些大的工廠，異步電機應(yīng)用較多時，可附加一臺同步電機做調(diào)相機用，用來調(diào)節(jié)工廠與電網(wǎng)接口處的功率因數(shù)。但是,由于同步電機造價高，維護工作量大，現(xiàn)在一般都采用電容補償功率因數(shù)。n另外，一些早期采用晶閘管的變頻器，由于器件沒有自關(guān)斷能力，需要依靠負載換流，這時需要用到同步電機。n同步電機效率較異步電機稍高，在2000KW

8、以上的電動機選型時，一般要考慮是否選用同步電機。但是，同步機因為有勵磁繞組和滑環(huán)，需要操作工人有 較高的水平來控制勵磁，另外，比起異步電機的免維護來，維護工作量較大；所以， 現(xiàn)在2500KW以下的電動機，現(xiàn)在大多項選擇擇異步電機。在功率較小時，效率的差異已 經(jīng)變得微缺乏道了。l在應(yīng)用變頻器時n應(yīng)用變頻器時，需要將電機和電網(wǎng)斷開，將變頻器接入。接入變頻器后，電網(wǎng)側(cè)的功率與電機無關(guān)，只與變頻器有關(guān)。因此，除非用戶原來已經(jīng)有同步 電機，否那么應(yīng)該選用異步電機，因為變頻器和電機的造價都廉價。當然，如果選用早 期的負載換流型變頻器，那么電機必須選用同步電機，這是變頻器對電機的要求。簡單的說：同步和異步電

9、機均屬交流動力電機，是靠50周交流電網(wǎng)供電而轉(zhuǎn)動.異步電機是定子送入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子受感應(yīng)而產(chǎn)生磁場，這樣兩磁場作用，使得轉(zhuǎn)子跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動.其中轉(zhuǎn)子比定子旋轉(zhuǎn)磁場慢，有個轉(zhuǎn)差，不同步所以稱為異步機.而同步電機定子同異步電機，其轉(zhuǎn)子是人為參加直流電形成不變磁場，這樣轉(zhuǎn)子就跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場一起轉(zhuǎn)而同步，始稱同步電機.異步電機簡單，本錢低.易于安裝，使用和維護.所以受到廣泛使用.缺點效率低，功率因數(shù)低對電網(wǎng)不利.而同步電機效率高是容性負載，可改善電網(wǎng)功率因數(shù) .多用工礦大型沒備 .一、交流伺服電動機交流伺服電動機定子的構(gòu)造根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

10、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(lián)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(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性， 無“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的

11、轉(zhuǎn)動慣量很小，反響迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，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(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S01,這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性機械

12、特性更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制 電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。2、運行范圍較廣3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性T1- S1、T2 - S2曲線以及合成轉(zhuǎn)矩特性T S曲線交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、380V;當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。

13、但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。伺服電機原理一、交流伺服電動機交流伺服電動機定子的構(gòu)造根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(lián)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(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性， 無“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多

14、的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反響迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，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(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電

15、動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S01,這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性機械特性更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制 電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。2、運行范圍較廣3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性T1- S1、

16、T2 - S2曲線以及合成轉(zhuǎn)矩特性T S曲線交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、380V;當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以 只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。1.伺服主要靠 脈沖來定位，根本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的 功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出

17、對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機 接受的脈沖形成了照應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)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(zhuǎn)動，從而實現(xiàn) 精確的定位，可以到達0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機本錢低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大， 調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便換碳刷，產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境 有要求。因此它可以用于對本錢敏感的普通工業(yè)和民用場合。無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑,力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜，容易實現(xiàn)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

18、低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種 環(huán)境。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(zhuǎn)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(wěn)運行的應(yīng)用。3.伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反響信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反響值與目標值進行比擬，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度線數(shù)。什么是伺服電機？有幾種類型？工作特點是什么？答：伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)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么區(qū)別？答：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比擬簡單，廉價。永磁交流伺服電動機20世紀