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浅谈伺服电机的工作原理(www.fooconn.com)
发布时间: 2018年10月31日 【字体: 】 文章来源:本站原创

   很多朋友对“伺服”不是特别了解,那什么是“伺服”?“伺服”最早源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机:在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能即时停转。

   伺服电动机的被控对象的转距和转速受信号电压控制,信号电压的大小和极性改变时,电机的转动速度和方向也跟着变化。伺服电动机分类交流伺服电动机和直流伺服电动机。交流伺服电动机原理与两相交流异步电机相同,定子上装有两个绕组—励磁绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组在空间相隔90°。接线:励磁绕组的接线 控制绕组的接线励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场

   伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。

工作原理

伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移

因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

直流和交流伺服电机

1、直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

3、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)。

交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:

交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。

永磁交流伺服电机

永磁交流伺服电机同直流伺服电动机比较的主要优点有:

⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。

⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小,易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

直流伺服电动机与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。

直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中,它的输出功率一般为1-600W。它的用途很多,如随动系统中的位置控制等。

交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100W,电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛,如用在自动控制、温度自动记录等系统中。