沖壓作業(yè)技能知識:伺服電機(jī)基礎(chǔ)知識
2024-02-26
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伺服電機(jī)是自動控制裝置中被用作執(zhí)行元件的微特電機(jī),其功能是將電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。 交流伺服電機(jī)的基本構(gòu)造與交流感應(yīng)電動機(jī)(異步電機(jī))相似。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf,接恒定交流電壓,利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化,達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格(要求分別小于10%~15%和小于15%~25%)等特點(diǎn)。 直流伺服電機(jī)基本構(gòu)造與一般直流電動機(jī)相似。電機(jī)轉(zhuǎn)速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E為電樞反電動勢,K為常數(shù),j為每極磁通,Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流,Ra為電樞電阻,改變Ua或改變φ,均可控制直流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速,但一般采用控制電樞電壓的方法,在永磁式直流伺服電動機(jī)中,勵磁繞組被永久磁鐵所取代,磁通φ恒定。直流伺服電動機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時間響應(yīng)。 直流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):速度控制精確,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,控制原理簡單,使用方便,價格便宜。 缺點(diǎn):電刷換向,速度限制,附加阻力,產(chǎn)生磨損微粒(無塵易爆環(huán)境不宜) 交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):速度控制特性良好,在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制,幾乎無振蕩,90%以上的高效率,發(fā)熱少,高速控制,高精確度位置控制(取決于編碼器精度),額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi),可實現(xiàn)恒力矩,慣量低,低噪音,無電刷磨損,免維護(hù)(適用于無塵、易爆環(huán)境) 缺點(diǎn):控制較復(fù)雜,驅(qū)動器參數(shù)需要現(xiàn)場調(diào)整PID參數(shù)確定,需要更多的連線。 有刷電機(jī)成本低,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(hù),但維護(hù)方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對使用環(huán)境有要求,通常用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。 無刷電機(jī)體積小重量輕,出力大響應(yīng)快,速度高慣量小,力矩穩(wěn)定轉(zhuǎn)動平滑,控制復(fù)雜,智能化,電子換相方式靈活,可以方波或正弦波換相,電機(jī)免維護(hù),高效節(jié)能,電磁輻射小,溫升低壽命長,適用于各種環(huán)境。 交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動控制中一般都用同步電機(jī),其功率范圍大,功率可以做到很大,大慣量,最高轉(zhuǎn)速低,轉(zhuǎn)速隨功率增大而勻速下降,適用于低速平穩(wěn)運(yùn)行場合 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制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(jī)自帶的編碼器將反饋信號傳給驅(qū)動器,對反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,從而調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度,伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。 什么是伺服電機(jī)?有幾種類型?工作特點(diǎn)是什么? 答:伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī),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(jī)軸上的角位移或角速度輸出。 伺服電機(jī)分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)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。 交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在性能上有什么區(qū)別? 答:交流伺服電機(jī)的性能要好一些,因為交流伺服是正弦波控制,轉(zhuǎn)矩脈動小;而無刷直流伺服是梯形波控制。但無刷直流伺服實現(xiàn)控制比較簡單,便宜。 永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)[/p][p=30, 2, left]20世紀(jì)80年代以來,隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展,永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展,各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)。
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