交流伺服与直流伺服有什么不同,它们都有什么特点?( 三 )


交流伺服电机
交流伺服电机包含编码器,它与控制器一起提供闭环控制和反馈 。通常,交流伺服电机都有更先进的设计,同时配备更优良的轴承,交流伺服电机的工作电压更高,因此扭矩也更大,精度也更高,同时能完全按照应用场景的要求进行控制 。交流伺服电机主要运用于机器人、自动化装备和CNC等机械设备上 。
角度可调伺服电机
这是一种常见的伺服电机,比如180度伺服电机,90度伺服电机等 。这类电机通过在齿轮机构上设置限位装置,从而实现最大角度的限定 。多见于遥控汽车、遥控船模、遥控飞机、模型机器人等产品上 。
360度伺服电机
此类电机外观与固定角度电机差不多,区别在于它没有固定角度,可以360度连续旋转 。控制信号智能控制旋转的方向和速度,而不能设置固定的位置,也就是说360度伺服电机不能设置角度 。这种电机多用于移动机器人的驱动马达 。
直线伺服电机
直线伺服电机类似于角度可调伺服电机,但是它有一个额外的齿轮来使输出轴实现往复运动 。这类电机不太常见,据查在一些高端模型上偶有见到 。
交流伺服电机的工作原理交流伺服电机驱动是最新发展起来的新型伺服系统,也是当前机床进给驱动系统方面的一个新动向 。该系统克服了直流驱动系统中电机电刷和整流子要经常维修、电机尺寸较大和使用环境受限制等缺点 。它能在较宽的调速范围内产生理想的转矩,结构简单,运行可靠,用于数控机床等进给驱动系统为精密位置控制 。
交流伺服电机的工作原理与两相异步电机相似
。然而
,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 。特别是当它已在转动时,如果控制信号消失,它立即停止转动 。而普通的感应电动机转动起来以后,若控制信号消失,它往往不能立即停止而要继续转动一会儿 。
交流伺服电机也是由定子和转子构成 。定子上有励磁绕组和控制绕组,这两个绕组在空间相差90°电角度 。若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 。例如,负载转矩一定,改变控制信号,就可以改变磁场的椭圆度,从而控制伺服电机的转速 。交流伺服电机的控制方式有三种:幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制 。图5--11所示为这三种控制方法的电气原理和矢量图
交流伺服电机与三相交流异步电动机的区别是什么?交流伺服电机与三相交流异步电动机的区别在于:
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36° 。也有一些高性能的步进电机步距角更小 。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其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°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角 。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证 。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036° 。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒 。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655 。
二、低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象 。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半 。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利 。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等 。
交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象 。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整 。
三、矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM 。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出 。