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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(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(xì)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,反應(yīng)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(dāng)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(fù)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(dāng)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S0>1,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(dāng)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
1000W(小慣量)通用型 MSME102GCG+MDDHT3530 脈沖型 MSME102GCG+MDDHT3530E
1000W(中慣量)通用型 MDME102GCG+MDDHT3530 脈沖型 MDME102GCG+MDDHT3530E
1000W(大慣量)通用型 MHME102GCG+MDDHT3530 脈沖型 MHME102GCG+MDDHT3530E
1000W帶剎車(小慣量)通用型 MSME102GCH+MDDHT3530 脈沖型 MSME102GCH+MDDHT3530E
1000W帶剎車(中慣量)通用型 MDME102GCH+MDDHT3530 脈沖型 MDME102GCG+MDDHT3530E
1000W帶剎車(大慣量)通用型 MHME102GCH+MDDHT3530 脈沖型 MHME102GCH+MDDHT3530E
1500W(小慣量)通用型 MSME152GCG+MDDHT5540 脈沖型 MSME152GCH+MDDHT5540E
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1500W帶剎車(小慣量)通用型 MSME152GCH+MDDHT5540 脈沖型 MSME152GCH+MDDHT5540E
1500W帶剎車(中慣量)通用型 MDME152GCH+MDDHT5540 脈沖型 MDME152GCH+MDDHT5540E
1500W帶剎車(大慣量)通用型 MHME152GCH+MDDHT5540 脈沖型 MHME152GCH+MDDHT5540E
2000W小慣量通用型 MSME202GCG+MEDHT7364 脈沖型 MSME202GCG+MEDHT7364E
2000W中慣量通用型 MDME202GCG+MEDHT7364 脈沖型 MDMA202GCG+MEDHT7364E
2000W大慣量通用型 MHME202GCG+MEDHT7364 脈沖型 MHME202GCH+MEDHT7364E
2000W帶剎車小慣量通用型 MSME202GCH+MEDHT7364 脈沖型 MSME202GCH+MEDHT7364E
2000W帶剎車中慣量通用型 MDME202GCH+MEDHT7364 脈沖型 MDME202GCH+MEDHT7364E
2000W帶剎車大慣量通用型 MHME202GCH+MEDHT7364 脈沖型 MHME202GCH+MEDHT7364E
3000W小慣量通用型 MSME302GCG+MFDHTA390 脈沖型 MSME302GCG+MFDHTA390E
3000W中慣量通用型 MDME302GCG+MFDHTA390 脈沖型 MDME302GCG+MFDHTA390E
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3000W帶剎車中慣量通用型 MDME302GCH+MFDHTA390 脈沖型 MDME302GCH+MFDHTA390E
3000W帶剎車大慣量通用型 MHME302GCH+MFDHTA390 脈沖型 MHME302GCH+MFDHTA390E
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(dāng)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(dāng)電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、380V;當(dāng)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)。
伺服電機工作原理
1.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(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)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(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,可以達(dá)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(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,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(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??刂茝?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(hù),效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環(huán)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,zui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饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,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))。