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2018年一次說清電機(jī)分類匯報(bào)人:圖惜詳細(xì)的電機(jī)分類講解序言
很多工程師(包括圖惜)長(zhǎng)期都沒有弄清楚無刷電機(jī)和有刷電機(jī)有什么區(qū)別?同步電機(jī)和異步電機(jī)有什么區(qū)別?伺服電機(jī)是否都是交流電機(jī)?伺服電機(jī)是否都是同步電機(jī)?步進(jìn)電機(jī)屬于直流電機(jī)還是交流電機(jī)?舵機(jī)是否屬于伺服電機(jī)?……
先賢曾經(jīng)說過:知識(shí)如果不系統(tǒng),那和段子有什么區(qū)別?
但是圣賢書上那長(zhǎng)篇大論的文字,那故弄玄虛的術(shù)語(yǔ),那似是而非的解釋,真是看得人云里霧里。小編也曾在網(wǎng)上搜了很久,沒有找到比較系統(tǒng)講解從電機(jī)構(gòu)造和原理上分類的,于是自己費(fèi)了好多功夫查詢整理出來一份。本文嘗試用平俗的語(yǔ)言來解釋系統(tǒng)性的知識(shí),并采用大量的動(dòng)畫和圖片生動(dòng)形象的來表達(dá)晦澀的知識(shí)。由于本人知識(shí)有限,難免出現(xiàn)很多紕漏錯(cuò)誤,請(qǐng)各位專家達(dá)人指正,請(qǐng)不吝賜教。詳細(xì)的電機(jī)分類講解1,一張圖說清電機(jī)基本種類自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件、檢測(cè)元件單相同步應(yīng)用極少詳細(xì)的電機(jī)分類講解2,直流電機(jī)——有刷電機(jī)讀過中學(xué)物理的學(xué)霸學(xué)渣都知道,為了研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)受力的那點(diǎn)事,我們把左手都練成了斷掌,這也正是直流電機(jī)的原理。所有電機(jī)都是由定子和轉(zhuǎn)子組成,在直流電機(jī)中,為了讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來,需要不斷改變電流方向,否則轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)半圈,這點(diǎn)就像自行車腳踏板。所以直流電機(jī)需要換向器。廣義的直流電機(jī)包括有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。
有刷電機(jī)又稱直流電機(jī)或碳刷電機(jī),常說的直流電機(jī)就是指有刷直流電機(jī),它采用機(jī)械換向,外部磁極不動(dòng)內(nèi)部線圈(電樞)動(dòng),換向器和轉(zhuǎn)子線圈一起旋轉(zhuǎn),電刷和磁鐵都不動(dòng),于是換向器和電刷摩擦摩擦,完成電流方向的切換。(視頻傳送門)。有刷電機(jī)缺點(diǎn):1、機(jī)械換向產(chǎn)生的火花引起換向器和電刷摩擦、電磁干擾、噪聲大、壽命短。2、可靠性差、故障多,需要經(jīng)常維護(hù)。3、由于換向器存在,限制了轉(zhuǎn)子慣量,限制了最高轉(zhuǎn)速,影響了動(dòng)態(tài)性能。
既然它這么多缺點(diǎn)為什么還被普遍應(yīng)用,因?yàn)樗ちΩ?、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易維護(hù)(即換碳刷)、便宜。詳細(xì)的電機(jī)分類講解2,直流電機(jī)——無刷電機(jī)
無刷電機(jī)在某些領(lǐng)域也稱直流變頻電機(jī)(BLDC),它采用電子換向(霍爾傳感器),線圈(電樞)不動(dòng)磁極動(dòng),此時(shí)永磁鐵可以在線圈外部也可以在線圈內(nèi)部,于是有了外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)之分。無刷電機(jī)構(gòu)造與永磁同步電機(jī)相同。
不過,單個(gè)的無刷電機(jī)不是一套完整的動(dòng)力系統(tǒng),無刷基本必須通過無刷控制器也就是電調(diào)的控制才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)。真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器(也就是電調(diào))。一般地,無刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種,一種是方波,另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無刷電機(jī),后一種叫交流伺服電機(jī),確切地講是交流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。(視頻傳送門)嗯,猜都能猜到,有刷電機(jī)的缺點(diǎn)就是無刷電機(jī)的有點(diǎn)。它具有高效率、低能耗、低噪音、超長(zhǎng)壽命、高可靠性、可伺服控制、無級(jí)變頻調(diào)速(可達(dá)很高轉(zhuǎn)速)等優(yōu)點(diǎn),它相對(duì)比有刷直流電機(jī)體積小的多,控制比異步交流電機(jī)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大過載能力強(qiáng),至于缺點(diǎn)嘛……就是比有刷的貴、不好維護(hù)。無刷電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同,有可以分為內(nèi)轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)和外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子都是三相的,價(jià)格較貴。外轉(zhuǎn)子通常使用的是單相的,價(jià)格親民,大批量生產(chǎn)已經(jīng)接近碳刷電機(jī),因此近年來得到廣泛應(yīng)用。外轉(zhuǎn)子三相的價(jià)格已經(jīng)接近內(nèi)轉(zhuǎn)子的價(jià)格。外轉(zhuǎn)子型詳細(xì)的電機(jī)分類講解2,直流電機(jī)——調(diào)速原理
直流電機(jī)的調(diào)速:所謂調(diào)速,即通過調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得所需扭矩。直流(有刷)電機(jī)通過調(diào)節(jié)電壓、串接電阻、改變勵(lì)磁都可以調(diào)速,但是實(shí)際以調(diào)節(jié)電壓最為方便也最為常用,目前主要使用PWM調(diào)速,PWM其實(shí)就是通過高速的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)直流的調(diào)壓,一個(gè)周期內(nèi),開的時(shí)間長(zhǎng),平均電壓就高,關(guān)的時(shí)間長(zhǎng),平均電壓就低,調(diào)起來很方便,只要開關(guān)速度夠快,電網(wǎng)的諧波就少,且電流更為連續(xù)。但是電刷和換向器長(zhǎng)期磨損,同時(shí)在換向的時(shí)候有巨大的電流變化,非常容易產(chǎn)生火花,換向器和電刷限制了直流電動(dòng)機(jī)的容量和速度,使得直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速遇到了瓶頸。
對(duì)于無刷直流電機(jī),調(diào)速的時(shí)候表面上只控制了輸入電壓,但電機(jī)的自控變頻調(diào)速系統(tǒng)(無刷直流電機(jī)本身自帶轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器等轉(zhuǎn)子位置信號(hào)獲取裝置,使用此裝置的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)來控制變壓變頻調(diào)速裝置的換相時(shí)刻)自動(dòng)根據(jù)變壓控制了頻率,用起來和直流(有刷)電機(jī)幾乎一樣,非常方便。由于轉(zhuǎn)子采用永磁體,不需要專門的勵(lì)磁繞組,在同等容量的情況下,電機(jī)體積更小,重量更輕,效率更高,結(jié)構(gòu)更緊湊,運(yùn)行更可靠,動(dòng)態(tài)性能更好,在電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。詳細(xì)的電機(jī)分類講解3,三相交流電機(jī)——異步電機(jī)交流電機(jī)分為同步電機(jī)和異步電機(jī),同步電機(jī)多用于發(fā)電機(jī),異步電機(jī)多用于電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的外殼是定子,定子上有三相對(duì)稱交流繞組,由于三相電順序變化,形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng),磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度就是同步轉(zhuǎn)速。同步轉(zhuǎn)速n=60f/p,f是頻率,p是極對(duì)數(shù),比如對(duì)于接入國(guó)家電網(wǎng)50Hz的2極電動(dòng)機(jī)(即極對(duì)數(shù)為1對(duì)),那么轉(zhuǎn)速n=60*50/1=3000r/min。同理,4極,6極,8極電機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500,1000,750。三相合成合成磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)
異步電機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,轉(zhuǎn)子為閉合線圈,比如鼠籠式。轉(zhuǎn)子線圈將切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流,最后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這樣轉(zhuǎn)子就變成了一個(gè)電磁鐵,將跟隨定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn),所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必然<定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這樣才能切割磁感線。即轉(zhuǎn)子的異步轉(zhuǎn)速<同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)存在轉(zhuǎn)速差,所以稱之為異步電機(jī)。
不同廠家生產(chǎn)的異步電機(jī)額定轉(zhuǎn)速略有差異,2極電機(jī)約2800+r/min,4極,6極,8極異步約為1400+,950+,700+。異步電機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)速高,有負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速下降。
異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,運(yùn)行可靠?jī)r(jià)格便宜,得到廣泛應(yīng)用。詳細(xì)的電機(jī)分類講解3,三相交流電機(jī)——同步電機(jī)
同步電機(jī):如果讓轉(zhuǎn)子速度=定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度,就成為了同步電機(jī),此時(shí)就需要把定子變成一個(gè)電磁鐵或永磁鐵,即給定子通電,此時(shí)不需要再切割磁感線就能旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度相同,即形成同步電機(jī)。
同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比異步電機(jī)復(fù)雜,價(jià)格高,在生產(chǎn)生活中應(yīng)用不如異步電機(jī)廣泛,主要用作發(fā)電機(jī)上,現(xiàn)在火電站,水電站、汽輪機(jī)、水輪機(jī)基本都是同步電機(jī)。詳細(xì)的電機(jī)分類講解3,三相交流電機(jī)——異步電機(jī)的調(diào)速
異步電機(jī)的調(diào)速:理論上異步電動(dòng)機(jī)控制交流電頻率、電壓、或者轉(zhuǎn)子的電阻、電機(jī)的磁極分布都可以調(diào)速,但是實(shí)際上實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速用調(diào)節(jié)頻率和電壓的方法實(shí)現(xiàn)。由于調(diào)壓調(diào)速范圍不大,一般只能用在調(diào)速要求不高的場(chǎng)合,應(yīng)用并不廣泛。
交-交變頻:將交流電直接通過電力電子器件變換為另一個(gè)頻率的交流電,最高輸出頻率不能超過輸入頻率的一半,所以一般只用在低轉(zhuǎn)速、大容量的系統(tǒng)中,可以省去龐大的齒輪減速箱。
變頻調(diào)速:說到變頻,大家可能都聽說過。變頻調(diào)速的全稱是變壓變頻調(diào)速(VVVF),也就是在改變頻率的時(shí)候改變電壓,這樣異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍就足夠大了。變頻器可以分為兩個(gè)大類:交交變頻和交直交變頻。
交-直-交變頻器將交流電先整流變成直流,再通過逆變器變成可控頻率和電壓的交流,配合PWM技術(shù),這種變頻器可以實(shí)現(xiàn)大范圍的變壓變頻。對(duì)于電動(dòng)汽車來講,異步電動(dòng)機(jī)皮實(shí)耐用,過載能力強(qiáng),控制算法又如此成熟,完全可以拿來用。詳細(xì)的電機(jī)分類講解3,三相交流電機(jī)——同步電機(jī)的調(diào)速
同步電機(jī)的調(diào)速:同步機(jī)沒有轉(zhuǎn)差率,在結(jié)構(gòu)確定的情況下,控制電壓不能改變轉(zhuǎn)速,所以在變頻器出現(xiàn)之前,同步電動(dòng)機(jī)是完全不能調(diào)速的。變頻器的出現(xiàn)讓交流同步電動(dòng)機(jī)也有了巨大的調(diào)速范圍,因其轉(zhuǎn)子也有獨(dú)立勵(lì)磁(永磁體或者電勵(lì)磁),其調(diào)速范圍要比異步電動(dòng)機(jī)更寬,同步電動(dòng)機(jī)煥發(fā)了新的生機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)可以分為他控變頻調(diào)速和自控變頻調(diào)速。對(duì)于他控變頻調(diào)速,和異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速類似,也可以根據(jù)其數(shù)學(xué)模型采用SVPWM等控制方式來實(shí)現(xiàn)控制,其性能還要優(yōu)于普通交流異步電動(dòng)機(jī)。自控變頻同步電動(dòng)機(jī)在發(fā)展過程中曾經(jīng)有多種名字,比如無換向器電機(jī);當(dāng)采用永磁體且輸入三相正弦波時(shí),可以稱為正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī);而如果輸入方波,那么就可以稱為梯形波永磁同步電動(dòng)機(jī),沒錯(cuò),這就是類似于之前說的的無刷直流機(jī)(BLDM),大家是不是感覺饒了個(gè)大圈有轉(zhuǎn)回去了,但是你現(xiàn)在對(duì)于變頻變速的理解一定更深一步了,所以無刷直流電機(jī)時(shí)采用直流輸入,但是使用了同步電機(jī)的變頻技術(shù)(結(jié)構(gòu)與永磁同步電機(jī)相同),在Model3上就采用了直流無刷電機(jī)。詳細(xì)的電機(jī)分類講解4,單相交流異步電機(jī)——單相交流串勵(lì)電機(jī)(有刷)單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī),俗稱串勵(lì)電機(jī)或通用電機(jī)(UniversalMotor國(guó)外叫法,因交直流通用而得名),電樞繞組和勵(lì)磁繞組串聯(lián)在一起工作。單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)又叫做交直流兩用串勵(lì)電動(dòng)機(jī),它既可以使用交流電源工作,也可以使用直流電源工作?;緵]有應(yīng)用不做介紹(a)交流電流變化曲線;(b)電流為正半波時(shí),轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向(c)電流為負(fù)半波時(shí),轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是由于它轉(zhuǎn)速高、起動(dòng)力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉(zhuǎn)、適用電壓范圍很廣,可以用調(diào)壓的方法來調(diào)速,簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。因而在電動(dòng)工具中得到廣泛的應(yīng)用,如角磨機(jī)、手電鉆等。單相串勵(lì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)同直流串勵(lì)電機(jī)十分相似,主要的區(qū)別在于單相串勵(lì)電機(jī)的定子鐵心必須由硅鋼片疊壓而成,而直流的磁極既可以由疊壓而成,又可以做成整體結(jié)構(gòu)。單相串勵(lì)電機(jī)的調(diào)速,大多數(shù)采用調(diào)節(jié)電壓的方法,就是改變電動(dòng)勢(shì)。
單相串勵(lì)電機(jī)的電壓調(diào)速方法采用的可控移相調(diào)壓,利用可控硅的觸發(fā)電壓滯后于輸入電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的移相觸發(fā)。在實(shí)現(xiàn)方法上有硬件和軟件方式。采用調(diào)節(jié)電壓方法,采用可控硅調(diào)速技術(shù),具有線路簡(jiǎn)單,元件體積小等特點(diǎn),是一種可控硅簡(jiǎn)單有效的方法?;疽呀?jīng)淘汰詳細(xì)的電機(jī)分類講解4,單相交流異步電機(jī)——單相交流鼠籠式電機(jī)(無刷)
罩極電機(jī)由鼠籠轉(zhuǎn)子和定子(運(yùn)行繞組+組短路環(huán))組成,工藝簡(jiǎn)單,運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定,但由于短路環(huán)發(fā)熱原因要額外消耗電能,所以已經(jīng)基本淘汰。
單相電流通過電樞繞組時(shí)產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)而不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),所以單相異步電動(dòng)機(jī)不能自起動(dòng)。為了解決起動(dòng)問題,單相交流供電的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上往往做成兩相的。主繞組由單相電源直接供電;副繞組在空間上與主繞組差90°(電角度,等于機(jī)械角度被電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)除)。副繞組串聯(lián)電容或電阻后再接到單相交流電源,使其中通過的電流和主繞組中的電流有一定的相位差。使合成磁場(chǎng)成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),甚至可能接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)因此獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?;疽呀?jīng)淘汰利用電阻分相方法的電動(dòng)機(jī)價(jià)格低廉,例如副繞組用較細(xì)的導(dǎo)線繞制即可,但分相效果較差,且電阻上要消耗能量。這種電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)并達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后,通常由裝在電動(dòng)機(jī)軸上的離心式開關(guān)將副繞組自動(dòng)切除,以減少電阻上的損耗、提高運(yùn)行效率。一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合,如小型車床、小型電冰箱等,缺點(diǎn)是不能調(diào)速速。電容描述優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)調(diào)速應(yīng)用電容運(yùn)轉(zhuǎn)副繞組中串聯(lián)較小的工作電容,它始終和副繞組串聯(lián)。效率和功率因數(shù)都較。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大串聯(lián)電感、電容或用繞組抽頭等方式調(diào)速電扇、洗衣機(jī)等對(duì)起動(dòng)要求不高的場(chǎng)合電容起動(dòng)副繞組中串聯(lián)較大的起動(dòng)電容,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到70~85%額定轉(zhuǎn)速時(shí),用離心式起動(dòng)開關(guān)自動(dòng)切斷副繞組。較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流。運(yùn)行時(shí)的效率和功率因數(shù)都較低,小型空氣壓縮機(jī)、往復(fù)式水泵及其他需要滿載起動(dòng)的小型機(jī)械雙值電容副繞組中串聯(lián)有兩個(gè)并聯(lián)的電容。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70~85%時(shí)斷開此起動(dòng)大電容;小工作電容始終和副繞組串聯(lián)。兼顧以上兩點(diǎn)。常采用與三相異步電動(dòng)機(jī)相同的機(jī)座號(hào)和外型尺寸系列,以便用戶選用。價(jià)格較高家用電器、泵、農(nóng)業(yè)機(jī)械、木工機(jī)械、小型車床負(fù)載大而不穩(wěn)定的地方
利用電容分相,效果較好,有可能在電動(dòng)機(jī)某一工作點(diǎn)時(shí),使電機(jī)合成磁場(chǎng)接近于圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從而獲得較好的工作特性。為使分相異步電動(dòng)機(jī)獲得較好的起動(dòng)性能或較好的運(yùn)行特性或兩者兼有,其所需的電容(量值)是不同的,可分為三種詳細(xì)的電機(jī)分類講解5,步進(jìn)電機(jī)——開環(huán)步進(jìn)電機(jī)
(開環(huán))步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制電機(jī),應(yīng)用極為廣泛。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速和停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。(視頻傳送門)集成反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,即驅(qū)動(dòng)器,將直流電變成分時(shí)供電的多相時(shí)序控制電流。步進(jìn)電機(jī)雖然由直流電流供電,但是不能理解為直流電機(jī),直流電機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力電機(jī),而步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰频拈_環(huán)控制電機(jī)。詳細(xì)的電機(jī)分類講解5,步進(jìn)電機(jī)——步進(jìn)伺服對(duì)比注意步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合--每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000r/min,最佳工作區(qū)間是150~500r/min,(閉環(huán)步進(jìn)可達(dá)1500)。2相步進(jìn)電機(jī)在60~70r/min容易出現(xiàn)低速共振現(xiàn)象,產(chǎn)生振動(dòng)和噪音,需要通過改變減速比、增加細(xì)分?jǐn)?shù)、添加磁性阻尼器等方式避免。細(xì)分精度注意事項(xiàng),當(dāng)細(xì)分等級(jí)大于4后,步距角的精度不能保證,精度要求高,最好換用相數(shù)更多(即步距角更?。┑牟竭M(jìn)電機(jī)或閉環(huán)步進(jìn)、伺服電機(jī)。
(開環(huán))步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的7不同:A控制精度——伺服電機(jī)控制精度可以根據(jù)編碼器設(shè)置,精度更高;B低頻特性——步進(jìn)電機(jī)低頻容易振動(dòng),伺服電機(jī)不會(huì);C矩頻特性——步進(jìn)電機(jī)隨轉(zhuǎn)速提高力矩變小,所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在<1000r/min,伺服電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)(一般3000r/min)內(nèi)都能輸出額定力矩,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出,最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/min;D過載能力——步進(jìn)電機(jī)不能過載,伺服電機(jī)最大力矩可過載3倍;E運(yùn)行性能——步進(jìn)電機(jī)為開環(huán)控制,伺服電機(jī)時(shí)閉環(huán)控制;F速度響應(yīng)——步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間0.15~0.5s,伺服電機(jī)0.05~0.1,最快可0.01s達(dá)到額定3000r/min;G效率指標(biāo)——步進(jìn)電機(jī)效率約60%,伺服電機(jī)約80%;實(shí)際使用中會(huì)發(fā)現(xiàn):伺服電機(jī)貴,貴出很多,所以同步電機(jī)應(yīng)用更廣泛,特別是在定位精度要求不是很高的同步帶傳動(dòng)、平帶輸送機(jī)等場(chǎng)合經(jīng)常使用步進(jìn)電機(jī)。詳細(xì)的電機(jī)分類講解5,步進(jìn)電機(jī)——閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)
閉環(huán)步進(jìn)電機(jī):除了開環(huán)步進(jìn)電機(jī),還有在電機(jī)尾部添加了編碼器,可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制是采用位置反饋和(或)速度反饋來確定與轉(zhuǎn)子位置相適應(yīng)的相位轉(zhuǎn)換,可大大改進(jìn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能。沒有失步現(xiàn)象的伺服系統(tǒng)。編碼器步進(jìn)電機(jī)2,比普通伺服產(chǎn)生更大的扭矩。彌補(bǔ)普通步進(jìn)系統(tǒng)失步、低速振動(dòng)不足。3,在100%負(fù)載情況下也可可產(chǎn)生高扭矩,無失步運(yùn)行,無需像普通步進(jìn)系統(tǒng)一樣考慮扭矩?fù)p失等問題。4,應(yīng)用閉環(huán)驅(qū)動(dòng),效率可增到7.8倍,輸出功率可增到3.3倍,速度可增到3.6倍??傻玫奖乳_環(huán)控制更高的運(yùn)行速度,更穩(wěn)定、更光滑的轉(zhuǎn)速。5,步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)會(huì)完全靜止,無普通伺服的微振動(dòng)現(xiàn)象。需要低成本、高精度定位的場(chǎng)合,可取代通用伺服系統(tǒng)的應(yīng)用。閉環(huán)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì):1,高速響應(yīng),相對(duì)于服電機(jī),閉環(huán)步進(jìn)對(duì)定位指令具有非常強(qiáng)的跟隨性,因此定位時(shí)間非常短。在頻繁啟停的應(yīng)用中,可顯著縮短定位時(shí)間。詳細(xì)的電機(jī)分類講解5,步進(jìn)電機(jī)——步進(jìn)閉環(huán)伺服對(duì)比總結(jié):閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)具有低成本、高效、無抖動(dòng)、無停止微振動(dòng)、高剛性、無整定、高速、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)等特點(diǎn),是替代高成本伺服系統(tǒng)、低端開環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)等性價(jià)比最高的解決方案
閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)根據(jù)負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)繞組電流大小,發(fā)熱和振動(dòng)小于開環(huán)步進(jìn),有編碼器反饋所以精度高于普通步進(jìn)電機(jī),電機(jī)響應(yīng)比開環(huán)步進(jìn)慢比伺服電機(jī)快,運(yùn)行過程中存在位置誤差,誤差會(huì)在指令停止后數(shù)毫秒逐漸降低。高速力矩比開環(huán)步進(jìn)大,常見應(yīng)用在0-1500rpm場(chǎng)合。詳細(xì)的電機(jī)分類講解6,伺服電機(jī)——普通伺服電機(jī)
伺服電機(jī)(servomotor)也叫執(zhí)行電機(jī),可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。與步進(jìn)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)不同的是,伺服電機(jī)由于把控制電路放到了電機(jī)之外,里面的電機(jī)部分就是標(biāo)準(zhǔn)的直流電機(jī)或交流感應(yīng)電機(jī)。伺服電機(jī)靠脈沖來定位,伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖,就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度。電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,編碼器都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的反饋脈沖,反饋脈沖和伺服驅(qū)動(dòng)器接收的脈沖形成閉環(huán)控制,這樣伺服驅(qū)動(dòng)器就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。最常用種類結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途直流有刷成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易需要維護(hù)(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾、矩形波控制脈動(dòng)大有清潔要求和高速、大轉(zhuǎn)矩場(chǎng)合不適用直流無刷小而輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定,免維護(hù),壽命長(zhǎng),效率高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射小比刷直流價(jià)格貴矩形波控制脈動(dòng)大適用各種場(chǎng)合交流同步結(jié)構(gòu)同直流無刷免維護(hù),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),功率范圍大,可輸出大轉(zhuǎn)矩,正弦波控制,停電可發(fā)電制動(dòng)最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。應(yīng)用最廣交流異步免維護(hù),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),可輸出高速與大轉(zhuǎn)矩,正弦波控制隨著功率增大而快速降低,停電不能發(fā)電制動(dòng)應(yīng)用較少詳細(xì)的電機(jī)分類講解6,伺服電機(jī)——普通伺服電機(jī)
伺服電機(jī)的控制:一般工業(yè)用的
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