交流伺服電機

交流伺服電機電機01基本常識歷史與優(yōu)點構(gòu)造基本應(yīng)用目錄03020405基本類型具體參數(shù)控制情況比較目錄070608基本信息伺服電機內(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)反饋值與目標值進行比較，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)）基本常識基本常識交流伺服電機的基本常識交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)主要可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成90度電角度的兩相繞組。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動機是一種兩相的交流電動機。交流伺服電動機使用時，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓Uf，控制繞組兩端施加控制電壓Uk。當定子繞組加上電壓后，伺服電動機很快就會轉(zhuǎn)動起來。通入勵磁繞組及控制繞組的電流在電機內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向決定了電機的轉(zhuǎn)向，當任意一個繞組上所加的電壓反相時，旋轉(zhuǎn)磁場的方向就發(fā)生改變，電機的方向也發(fā)生改變。為了在電機內(nèi)形成一個圓形旋轉(zhuǎn)磁場，要求激磁電壓Uf和控制電壓UK之間應(yīng)有90度的相位差，常用的方法有：1）利用三相電源的相電壓和線電壓構(gòu)成90度的移相2）利用三相電源的任意線電壓3）采用移相絡(luò)4）在激磁相中串聯(lián)電容器構(gòu)造構(gòu)造交流伺服電機定子的構(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。歷史與優(yōu)點歷史與優(yōu)點歷史20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。優(yōu)點⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)?；緫?yīng)用基本應(yīng)用物料計量粉狀物料的計量，常用螺桿計量的方式．通過螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)的多少來達到計量的目的。為了提高計量的精度，要求螺桿的轉(zhuǎn)速可調(diào)、位置定位準確，如果用交流伺服電機來驅(qū)動螺桿，利用交流伺服電機控制精度高、矩頻特性好的優(yōu)點可以達到快速精確計量同樣．對粘稠體物料的計量，可以采用交流伺服電機來驅(qū)動齒輪泵，通過齒輪泵的一對齒輪的嚙合來進行計量。橫封裝置在制袋式自動包裝機械中，橫封裝置是一個重要的機構(gòu)，它不僅要求定位準確，還要求橫向封臺時橫封輪的線速度與薄膜供送的速度相等，而且在橫封輪對滾后，橫封輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)增大，即以較快的速度相分離。傳統(tǒng)的方法是通過偏心輪或曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)等機械的方式來實現(xiàn)的，這樣不僅機構(gòu)復(fù)雜、可靠性低，且調(diào)整十分麻煩。如果用交流伺服電機來驅(qū)動橫封輪，可以利用交流伺服電機優(yōu)良的運動性能，通過交流伺服電機的非恒速運動來滿足橫向封口的要求，提高工作質(zhì)量和效率。供送物料包裝機械供送物料的工作方式有間歇式和連續(xù)式兩類?；绢愋突绢愋烷L期以來，在要求調(diào)速性能較高的場合，一直占據(jù)主導(dǎo)地位的是應(yīng)用直流電動機的調(diào)速系統(tǒng)。但直流電動機都存在一些固有的缺點，如電刷和換向器易磨損，需經(jīng)常維護。換向器換向時會產(chǎn)生火花，使電動機的最高速度受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制，而且直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高。而交流電動機，特別是鼠籠式感應(yīng)電動機沒有上述缺點，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電機小，使得動態(tài)響應(yīng)更好。在同樣體積下，交流電動機輸出功率可比直流電動機提高10﹪～70﹪，此外，交流電動機的容量可比直流電動機造得大，達到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。現(xiàn)代數(shù)控機床都傾向采用交流伺服驅(qū)動，交流伺服驅(qū)動已有取代直流伺服驅(qū)動之勢。異步型異步型交流伺服電動機指的是交流感應(yīng)電動機。它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動機。其結(jié)構(gòu)簡單，與同容量的直流電動機相比，質(zhì)量輕1/2，價格僅為直流電動機的1/3。缺點是不能經(jīng)濟地實現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電吸收滯后的勵磁電流。因而令電功率因數(shù)變壞。這種鼠籠轉(zhuǎn)子的異步型交流伺服電動機簡稱為異步型交流伺服電動機，用IM表示。同步型同步型交流伺服電動機雖較感應(yīng)電動機復(fù)雜，但比直流電動機簡單?？刂魄闆r控制情況在控制策略上，基于電機穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的電壓頻率控制方法和開環(huán)磁通軌跡控制方法都難以達到良好的伺服特性，當前普遍應(yīng)用的是基于永磁電機動態(tài)解耦數(shù)學模型的矢量控制方法，這是現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的核心控制方法。雖然人們?yōu)榱诉M一步提高控制特性和穩(wěn)定性，提出了反饋線性化控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制等理論，還有不依賴數(shù)學模型的模糊控制和神經(jīng)元絡(luò)控制方法，但是大多在矢量控制的基礎(chǔ)上附加應(yīng)用這些控制方法。還有，高性能伺服控制必須依賴高精度的轉(zhuǎn)子位置反饋，人們一直希望取消這個環(huán)節(jié)，發(fā)展了無位置傳感器技術(shù)(SensorlessControl)。至今，在商品化的產(chǎn)品中，采用無位置傳感器技術(shù)只能達到大約1:100的調(diào)速比，可以用在一些低檔的對位置和速度精度要求不高的伺服控制場合中，比如單純追求快速起停和制動的縫紉機伺服控制，這個技術(shù)的高性能化還有很長的路要走。具體參數(shù)具體參數(shù)精度步進電機的步距角一般為1．8。(兩相)或0．72。(五相)，而交流伺服電機的精度取決于電機編碼器的精度。以伺服電機為例，其編碼器為l6位，驅(qū)動器每接收2的16次方=65536個脈沖，電機轉(zhuǎn)一圈，其脈沖當量為360‘/65536=0，0055；并實現(xiàn)了位置的閉環(huán)控制．從根本上克服了步進電機的失步問題。矩頻特性步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，其工作轉(zhuǎn)速一般在每分鐘幾十轉(zhuǎn)到幾百轉(zhuǎn)。而交流伺服電機在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000r/min或3000r/min)以內(nèi)為恒轉(zhuǎn)矩輸出，在額定轉(zhuǎn)速以E為恒功率輸出。過載能力以松下交流伺服電機為例。加速性能步進電機空載時從靜止加速到每分鐘幾百轉(zhuǎn)，需要200~400ms：交流伺服電機的加速性能較好．比較比較步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的。在國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。精度不同兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGERLAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角（如果采用步進電機細分驅(qū)動器，還可以將其細分至更小，比如1.8度/512細分=0.度）。交流伺服電機的控制精度由電機