异步伺服系统(伺服异步电动机)

海潮机械 2023-01-26 03:55 编辑:admin 272阅读

1. 伺服异步电动机

交流伺服电动机有三种控制方式,它们分别是幅值控制、相位控制和幅相控制。

幅值控制:控制电压和励磁电压保持相位差 90 度,只改变控制电压幅值。

相位控制:相位控制时控制电压和励磁电压均为额定电压,通过改变控制电压和励磁电压相位差,实现对伺服电机的控制。

幅相控制:对幅值和相位都进行控制,通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压相位差控制伺服电机的转速。

2. 同步伺服电机与异步伺服电机

前者加工一件时间相等,后者可调快慢。

3. 伺服异步电机和普通异步电机

省电30%。

同步伺服:电机效率高,体积小:比普通异步电机效率高10%左右,比同功率的普通异步电机体积减少54%。

噪音低,惯量小:噪音比普通电机低10分贝左右,转子惯量小使电机加速性能好。

寿命比普通电机长:转子没有电流使轴承温升低,提高了电机运行寿命。

电机性能高,省电:应用高性能磁钢使电机运行性能好,很多场合能比普通电机省电30%

效率高,体积小:比普通异步电机效率高10%左右,比同功率的普通异步电机体积减少54%。

噪音低,惯量小:噪音比普通电机低10分贝左右,转子惯量小使电机加速性能好。

寿命比普通电机长:转子没有电流使轴承温升低,提高了电机运行寿命。

电机性能高,省电:应用高性能磁钢使电机运行性能好,很多场合能比普通电机省电30%。

4. 伺服异步电动机接线图

三相异步电机主要由转子线圈、定子铁芯、机体、机座、接线端子组成。 按转子的结构可分为两大类:鼠笼型转子异步电动机(如Y型电机)和绕线型转子电动机。

5. 交流异步伺服电动机

首先简单说说电机的分类:伺服电机分为交流伺服和直流伺服,其中交流伺服又有同步和异步之分。永磁同步电机其实就是同步交流伺服电动机的一种。所谓永磁同步电机就是转子上不是线圈或感应材料,而是永磁体。控制此类电机要使用专门的伺服驱动器,如三晶S3000B。

6. 伺服异步电动机工作原理

三相异步电动机的旋转原理

三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场,三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道,但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的,三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度,这样,当在定子绕组中通入三相电源时,定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期,旋转磁场在空间旋转一周,即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为:n=60f/P式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是:每分钟转数。根据此式我们知道,电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关.

单相交流电动机只有一个绕组,转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时,电动机就会产生一个交变磁场,这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化,但在空间方位上是固定的,所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场,当转子静止时,这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩,使得合成转矩为零,所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转),这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小;转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了,转子所产生的总的电磁转矩将不再是零,转子将顺着推动方向旋转起来。

7. 同步伺服电动机

——————————————————————— 先说工作原理: 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 而伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。 —————————————————————— 区别1: 控制的方式不同 步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的,一个脉冲对应一个步距角。 伺服电机是通过控制脉冲时间的长短控制转动角度的。 区别2:所需的工作设备和工作流程不同 步进电机所需的供电电源(所需电压由驱动器参数给出),一个脉冲发生器(现在多半是用板块),一个步进电机,一个驱动器(驱动器设定步距角角度,如设定步距角为 0.45°,这时,给一个脉冲,电机走 0.45°);其工作流程为步进电机工作一般需要两个脉冲:信号脉冲和方向脉冲。 伺服电机所需的供电电源是一个开关(继电器开关或继电器板卡),一个伺服电机;其工作流程就是一个电源连接开关,再连接伺服电机。 区别3 : 低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。 区别4 :矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在 300~600r/min。 交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为 2000 或 3000 r/min)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。 区别5: 过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。 以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额转矩的 3倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。 (步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转 矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象) 区别6: 速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要 200~400ms。 交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA400W 交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速 3000 r/min。仅需几 ms,可用于要求快速启停的控制场合。 —————————————————————— 参考文献: 《步进电机和伺服电机的比较》,王 勇 ,2010,西部煤化工