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伺服电机功能及作用_伺服电机参数设置

时间:2022-08-19 13:30:02 单相电机加电容电阻180w的电机配多大电容单相单机启动电容单相单电容电机电机

摘要:交流伺服电机定子的结构与电容分相式单相异步电机基本相似.定子上有两个位置相差90°一个是励磁绕组Rf,它总是连接到交流电压Uf另一个是控制绕组L,连接控制信号电压Uc。因此,交流伺服电机又称两个伺服电机。

关键词:伺服电机 单相异步电机 性能比较

交流伺服电机的转子通常是鼠笼式的,但为了使伺服电机具有较宽的调速范围和线性机械特性,没有旋转现象和快速响应性能,与普通电机相比,转子电阻大,旋转惯性小。目前,应用广泛的转子结构有两种形式:一种是由高电阻导电材料制成的鼠笼转子。为了减少转子的旋转惯性,转子很细;另一种是由铝合金制成的空心杯形转子。杯壁很薄,只有0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子转动惯性小,反应快,而且运行平稳,因此被广泛使用。

二、永磁交流伺服电机

自20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术发展突出,国家知名电气制造商推出了自己的交流伺服电机和伺服驱动系列产品,并不断改进和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原有的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。

与直流伺服电机相比,永磁交流伺服电机的主要优点是:

⑴无电刷和换向器,工作可靠,维护要求低。

⑵定子绕组散热更方便。

⑶惯性小,容易提高系统的快速性。

⑷适用于高速大力矩工作状态。

⑸体积和重量在同功率下较小。

2.伺服电机与单相异步电机相比

虽然交流伺服电机的工作原理与分相式单相异步电机相似,但前者的转子电阻远大于后者。因此,与单机异步电机相比,伺服电机有三个显著特点:

(1)起动转矩大

与普通异步电机的转矩特性曲线相比,转子电阻大,差异明显。它可以使临界转差率S0>1.这不仅使扭矩特性(机械特性)更接近线性,而且具有较大的启动扭矩。因此,当定子有控制电压时,转子立即旋转,即启动快,灵敏度高。

(2)操作范围广

(3)无自转现象

伺服电机正常运行,只要失去控制电压,电机就会立即停止运行。当伺服电机失去控制电压时,它处于单相运行状态。由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场和转子功能产生的两个扭矩特性(T1-S1、T2-S2曲线、合成转矩特性(T-S曲线)

交流伺服电机运行平稳,噪音低。但控制特性为非线性,由于转子电阻大、损耗大、效率低,体积大、重量重,仅适用于0.5-100W小功率控制系统。

性能比较

三、伺服电机与步进电机的性能比较

步进电机作为一种开环控制系统,与现代数字控制技术有着本质的联系。步进电机广泛应用于国内数字控制系统。随着全数字交流伺服系统的出现,交流伺服电机越来越多地应用于数字控制系统。为了适应数字控制的发展趋势,步进电机或全数字交流伺服电机主要用于运动控制系统。虽然两者在控制模式上相似(脉冲串和方向信号),但在性能和应用上存在很大差异。现在比较两者的使用性能。

1.控制精度不同

两相混合步进电机的步距角一般为1.8°、0.9°,五相混合步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。还有一些高性能步进电机通过细分后步距较小。例如,三洋公司生产的二相混合步进电机的步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,两相和五相混合步进电机的步距角兼容。

电机轴后端的旋转编码器保证了交流伺服电机的控制精度。以三洋全数字交流伺服电机为例。对于带有标准2000线编码器的电机,脉冲当量为360,因为驱动器采用了四倍频技术°/8000=0.045°。对于带17位编码器的电机,驱动器每接收131072个脉冲电机,即脉冲当量为360°/131072=0.0027466°,是步距角为1.8°步进电机脉冲当量的1/655。

2.低频特性不同

步进电机在低速时容易发生低频振动。振动频率与负载和驱动性能有关,一般认为振动频率是电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机工作原理决定的低频振动现象对机器的正常运行非常不利。当步进电机在低速工作时,一般应使用阻尼技术来克服低频振动现象,如在电机上添加阻尼器或驱动器上使用细分技术。

交流伺服电机运行非常稳定,即使在低速时也不会振动。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械刚度不足,系统内部具有频率分析功能,可检测机械共振点,便于系统调整。

3.矩频特性不同

步进电机的输出扭矩随着转速的增加而下降,在较高的速度下会急剧下降,因此其最高工作速度一般为300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即其额定转速(一般为2万RPM或3000RPM)额定转矩可以在额定转速以上输出恒功率输出。

4.过载能力不同

步进电机一般不具备过载能力,交流伺服电机过载能力强。以三洋交流伺服系统为例,具有速度过载和扭矩过载能力。最大转矩是额定转矩的两到三倍,可用于克服启动时惯性负载的惯性转矩。由于步进电机没有这种过载能力,为了克服这种惯性扭矩,通常需要选择更大的扭矩电机,机器在正常工作期间不需要这么大的扭矩,所以扭矩浪费。

5.不同的操作性能

步进电机的控制是开环控制。如果启动频率过高或负载过大,则容易丢失或堵塞。如果停止时速度过高,则容易过度冲洗。因此,为了保证其控制精度,应处理升降问题。交流伺服驱动系统为闭环控制。驱动器可以直接取样电机编码器的反馈信号,形成位置环和速度环。一般来说,步进电机不会丢失或过度冲洗,控制性能更可靠。

综上所述,交流伺服系统在许多性能上都优于步进电机。但在一些要求较低的情况下,步进电机经常被用作执行电机。因此,在控制系统的设计过程中,应综合考虑控制要求、成本等因素,选择合适的控制电机。

(作者:石家庄铁路运输学校)

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