交流伺服控制电机伺服电机控制原理

伺服电机servomotor当掌握信号发出时，转子马上转动；当掌握信号消逝时，转子能即时停转。电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电机分为沟通伺服和直流伺服两大类沟通伺服电机的根本构造与沟通感应电动机〔异步电机〕相像。在定子上有两个相空间位移 90°电角度的励磁绕组 Wf和掌握绕组WcoWf，接恒定沟通电压，利用施加到Wc上的沟通电压或相位的变化，到达掌握电机运行的目的。沟通伺服电机具有运行稳定、可控性好响应快速灵敏度高以及机械特性和调整特性的非线性度指标严格〔要求分别小于10％～15％和小于15％～25％〕等特点。直流伺服电机根本构造与一般直流电动机相像。电机转速n＝E／K1j＝〔Ua－IaRa〕／K1j，式中EKj磁通，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻，转变Ua或转变φ的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ响应。直流伺服电机的优点和缺点价格廉价。缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)沟通伺服电机的优点和缺点决于编码器精度，额定运行区域内，可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护〔适用于无尘、易爆环境〕PID多的连线。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机本钱低，构造简洁，启动转矩大，调速范围宽，掌握简洁，需要维护，但维护便利〔换碳刷，产生电磁干扰，对使用环境有要求，通常用于对本钱敏感的一般工业和民用场合。无刷电机体积小重量轻，出力大响应快，速度高惯量小，力矩稳定转动平滑，掌握简单，智能化，电子换相方式敏捷，可以方波或正弦波换相，电机免维护，高效节能，电磁辐射小，温升低寿命长，适用于各种环境。一般都用同步电机，其功率范围大，功率可以做到很大，大惯量，最高转速低，转速随功率增大而匀速下降，适用于低速平稳运行场合。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器掌握U/V/W三相电形成电磁伺服电机的精度打算于编码器的精度〔线数。什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？答：伺服电动机又称执行电动机，在自动掌握系统中用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。沟通伺服电机和无刷直流伺服电机在性能上有什么区分？答：沟通伺服电机的性能要好一些，由于沟通伺服是正弦波掌握，转比较简洁，廉价。永磁沟通伺服驱动技术的迅猛进展使直流伺服系统面临被淘汰的危机20世纪80统面临被淘汰的危机。永磁沟通伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，运行更牢靠，免维护保养。⑵定子绕组发热大大削减。⑶惯量小，系统快速响应性好。⑷高速大力矩工作状态好。⑸一样功率积小重量轻。永磁沟通伺服系统的兴起和现状自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC1980年月中后期，各统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、牢靠性、精度和柔性等方型数字信号处理器〔DSP〕的应用，消灭了数字掌握系统，掌握局部可由软件完成。到20世纪90年月以后，全数字正弦波掌握的永磁沟通伺服电机驱动系统在传动领域中的地位进一步上升。如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。永磁沟通伺服系统各主要生产商概况日本安川电机制作所推出的小型沟通伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床〔最高转速为1000r/min，力矩为0.25～2.8N.m，R系列适用于机器人〔最高转速为3000r/mi，力矩为0.01～0.16N.。之后又推出HCG20世纪90年月先后推出了的D系列和R的8051单片机掌握，改为正弦波驱动的80C、154CPU和门阵列芯片掌握，力矩波动由24％降低到7％，并提高了牢靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列〔功率范围为0.05～6kW〕较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等方面的不同需求。以生产机床数控装置而著名的日本法那克〔Fanuc〕公司，在20世纪80年月中期也推出了S系列〔13个规格〕和L系列〔5个规格〕L系列有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。〔HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS、东芝精机〔SM、大隈铁工所(BL永磁沟通伺服系统的竞争行列。德国力士乐公司〔Rexroth〕Indramat分部的MAC792个规格。〔Siemens〕公司的IFT5系列三相永磁沟通伺服电动8个机座号98种规格。据称该系列沟通伺服电动机与一样输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列，6个轴的电动机掌握。德国宝石〔BOSCH〕公司生产铁氧体永磁的SD系列〔17个规格SE〔8沟通伺服电动机和ServodynSM系列的驱动掌握器。美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould电子公司一个分部MotionControlDivisio，生产M600服电动机和A600系列的伺服驱动器，后合并到AEG，恢复Gettys名称，并推出A700美国AB〔ALLEN-BRADLEY〕公司驱动分部生产的1326型铁氧体永磁沟通伺服电动机和1391型沟通PWM伺服掌握器，电机包括330个规格。I.D.〔IndustrialDrives〕是美国著名的科尔摩根〔Kollmorgen〕的工业驱动分部，曾生产BR-210、BR-310、BR-510三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出〔Goldlin〔小惯量M〔中惯量〕和EB〔防爆型〕三大类，有10、20、40、60、80五种机座号，每大类有42个规格，全部承受钕铁硼永磁材料，力矩范围为0.84～111.2N.m，功率范围为0.54～15.7kW。配套驱动器有BDS4〔模拟型、BDS5〔数字型、含位置掌握〕和SmartDrive〔数字型55AGoldline系列代表了当代永磁沟通伺服技术最水平。爱尔兰的Inland原为Kollmorgen生产BHT1100、2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁沟通伺服电动机和八种掌握器。法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列〔长型〕和GC系列〔短型〕沟通伺服电动机共14个规格，并生产AXODYN系列驱动器。前苏联为数控机床和机器人伺服掌握开发了两个系列的沟通伺服电动机。其中ДBy系列承受铁氧体永磁，有两个机座号，每个机座号有3种铁心长度，各有两种绕组数据，共12个规格，连续力矩范围为～35N.2ДBy6个机座号170.1～170N.m3ДБ型掌握器。近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列沟通伺服系统，其中永磁沟通伺服电动机有MSMA系列小惯量型，功率从0.03～5kW18种规格；中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA0.75～4.5kW23种规格,MHMA系列大惯量电动机的功率范围从0.5～5kW，有7种规格。韩国三星公司近年开发的全数字永磁沟通伺服电动机及驱动系FAGA沟通伺服电动机系列有CSMCSMGCSMZCSMD、CSMFCSMSCSMHCSMNCSMX15W～5kW。现在常承受功率变化率〔Powerrate〕这一综合指标作为伺服电态响应性能。功率变化率表示电动机连续〔额定〕力矩与转子转动惯量之比。国I.D的Goldline系列为最正确，德国Siemens的IFT5系列次之。伺服电机原理沟通伺服电动机沟通伺服电动机定子的构造根本上与电容分相式单相异步电动机相像.其定子上装有两个位置互差90Rf，它始终接在沟通电压Uf上；另一个是掌握绕组L，联接掌握信号电压Uc。所以沟通伺服电动机又称两个伺服电动机。有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得瘦长；另一种是承受铝合金制成的空心杯形转子，杯壁0.2-0.3mm平稳，因此被广泛承受。磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的状况下，电动机的机将反转。沟通伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然式异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大：由于转子电阻大，使转矩特性〔机械特性〕更转子马上转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。2、运行范围宽：运行平稳、噪音小。3、无自转现象：运转中的伺服电动机，只要失去掌握电压，电机马上停顿运转。什么叫做掌握电机或“周密传动微特电机”？能够满足以下要求：1、 能频繁启动、停顿、制动、反转及低速运行，且机械强度高、耐热等级高、绝缘等级高。2、 快速相应力量好，转矩较大，转动惯量小，时间常数小。3、 带有驱动器和掌握〔如伺服电机步进电机掌握性能良好。4、 高牢靠性，高精度。“周密传动微特电机”的类别、构造和性能1、沟通伺服电机笼型两相沟通伺服电机〔瘦长笼型转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流小、小功率伺服、低速运转不够平滑〕非磁性杯型转子两相沟通伺服电机〔空心杯转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流较大、小功率伺服、低速运转平滑〕〔性近似线性、转子转动惯量大、齿槽效应小、运行平稳〕同步型永磁沟通伺服电机〔由永磁同步电机、测速机及位置检3相或2动器；调速范围宽、机械特性由恒转矩区和恒功率区组成，可连续堵转，快速相应性能好，输出功率大，转矩波动小；有方波驱动和正弦波驱动两种方式，掌握性能好，为机电一体化产品〕异步型三相沟通伺服电机〔转子与笼型异步电机相像，必需配驱动器，承受矢量掌握，扩大了恒功率调速范围，多用于机床主轴调速系统〕2、直流伺服电机印制绕组直流伺服电机〔盘形转子、盘形定子轴向粘接柱状磁钢，转子转动惯量小，无齿槽效应，无饱和效应，输出转矩大〕线绕盘式直流伺服电机〔盘形转子、定子轴向粘接柱状磁钢，转子转动惯量小，掌握性能优于其他直流伺服电机，效率高，输出转矩大〕杯型电枢永磁直流电机〔空心杯转子，转子转动惯量小，适用于增量运动伺服系统〕无刷直流伺服电机〔定子为多相绕组，转子为永磁式，带转子位置传感器，无火花干扰，寿命长，噪声低〕3、力矩电机直流力矩电机〔扁平构造，极数槽数换向片数串联导体数多；输出转矩大，低速或堵转下可连续工作，机械和调整特性好，机电时间常数小〕无刷直流力矩电机〔与无刷直流伺服电机构造相像，但为扁平状，极数槽数串联导体数多；输出转矩大，机械和调整特性好，寿命长，无火花，噪声低〕笼型沟通力矩电机〔笼型转子，扁平构造，极数槽数多，启动转矩大，机电时间常数小，可长期堵转运行，机械特性较软〕实心转子沟通力矩电机〔铁磁材料实心转子，扁平构造，极数槽数多，可长期堵转，运行平滑，机械特性较软〕4、步进电机反响式步进电机〔定转子均由硅钢片叠成，转子铁心上无绕组，定子上有掌握绕组；步距角小，启动与运行频率较高，步距角精度较低，无自锁力矩〕永磁步进电机〔永磁式转子，径向磁化极性；步距角大，启动与运行频率低，有保持转矩，消耗功率比反响式小，但须供正、负脉冲电流〕混合式步进电机〔永磁式转子，轴向磁化极性；步距角精度高，有保持转矩，输入电流小，兼有反响式和永磁式两者的优点〕5、开关磁阻电机〔定转子均由硅钢片叠成，都为凸极式，与极数相方向与电流方向无关，调速范围小，噪声大，机械特性由恒转矩区、恒功率区、串励特性区三局部组成〕6、直线电机〔构造简洁，导轨等可作为二次导体，适用于直线往复运动；高速伺服性能好，功率因数和效率高，恒速运行性能优〕沟通异步伺服电机的规格与性能工程规格与性能构造型式笼型感应电动机冷却方式小型机：全封闭；中型机：全封闭外扇冷型与防护强迫通风型额定功率0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw额定转矩0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M额定转速3000r/min；3000r/min；2000r/min额定电压80-120V；120V；150V瞬时最大转矩500%能率4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s转子GD 0.0001-0.005kg；0.01-0.15kg；0.15-0.32kg适用负载GD 电动机GD的5倍频率特性50-100HZ电源电压三相沟通80-200V掌握方式晶体管式等效正弦波PWM调速范围1比1000调速精度负载变动〔0%-100%〕‹±0.1%；电源变动〔±10%〕‹±0.1%冷却方式小型机用自冷式；中型机用强制风冷式保护功能过电压，过电流，过载，速度，温升，编码器适用环境环境空气温度0-50851000米以下沟通永磁伺服电机的规格与性能工程规格与性能电源〔6.3-48V60-120V主要构成设备两相或三相永磁同步电机，电力三极管沟通器〔