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伺服电机工作原理与优势

2017-09-28
类别:基础知识
eye 207
文章创建人 拍明
  伺服电机(servo motor ),又称执行电机,是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。它可以使控制速度、位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机可以分为直流伺服电机和交流伺服电机。它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
伺服电机.png

  2.伺服电机工作原理--基本构造

  交流伺服电机也是由定子和转子构成。它的定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似,其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。

伺服电机.png

  3.伺服电机工作原理--是怎样的呢?

  交流伺服电机的工作原理与两相异步电机相似 。但是由于它在数控机床中作为执行元件,将交流电信号转换为轴上的角位移或角速度,所以要求转子速度的快慢能够反映控制信号的相位,无控制信号时它不转动。

  由于定子上的两个绕组在空间相差90°电角度,如果在两相绕组上加以幅值相等、相位差90°电角度的对称电压,则在电机的气隙中产生圆形的旋转磁场。若两个电压的幅值不等或相位不为90°电角度,则产生的磁场将是一个椭圆形旋转磁场。加在控制绕组上的信号不同,产生的磁场椭圆度也不同。

  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。

  测功机主要分为机柜和台架两部分,而台架主要有被测电机,扭矩转速传感器,机械负载。当前多选用伺服电机作为负载。伺服电机将电信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性。

伺服电机工作原理

  图1

  伺服电机可以进行电机对拖,公共直流母线采用单独的整流/回馈装置,为系统提供电能,调速用逆变器直接挂接在直流母线上,当系统工作在电动状态时,逆变器从母线上获取电能;当负载被被测电机反向拖动的时候,伺服电机将会变成发电机,能量通过母线及回馈装置直接回馈给电网,以达到节能、提高设备运行可靠性等目的。

伺服电机工作原理

  图2

  那么问题来了,抛开伺服电机变频电机也可以达到这电能回馈的效果啊。其实是这样的,对于变频电机更加注重的是对于频率的控制,变频电机是可以根据工作需要,通过改变电机的的频率来达到所要的转速要求,但是这种变频电机不具备更好的转矩特性,它只是克服了普通电机不适应PWM调宽波模拟正弦交流电的需要。

伺服电机工作原理

  图3

  在测电机负载特性的时候,国标要求,此试验应尽可能快地进行,以减少试验过程中电机的温度变化。相比而言伺服电机的优越性就得到了极高的诠释。加载变化就需要负载电机对于给定的波形做出快速的响应,它不但具备控制精度高、控制速度快、自带PID调节功能等特点,还可模拟被试电机负载的连续工况变化的情况。在转速或转矩不是特别高或特别低的情况下,都推荐用伺服电机作为测试负载。

  伺服电机作为对拖负载,摆脱了传统测功机只能逐个负载点加载的这一局限性。在行业中ZLG致远电子MPT电机测试平台更是独创“自由加载引擎”技术,以此为核心实现了电机测试过程中的任意负载曲线加载和波形测量,满足对电机和驱动器的瞬态测量需求,让电机测试迈向新的高度。


责任编辑:Davia

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