伺服電機(jī)具體有什么作用,?伺服電機(jī)應(yīng)用電路介紹,!
電機(jī)伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置,。伺服電機(jī)可以控制速度,,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。
伺服電機(jī)是一種 閉環(huán) 伺服機(jī)構(gòu),,它使用位置反饋來控制其運(yùn)動(dòng)和最終位置,。控制輸入是代表輸出軸指令位置的信號(hào)(模擬或數(shù)字),。
電機(jī)與某種類型的位置編碼器配對(duì)以提供位置和速度反饋,。在最簡單的情況下,,僅測(cè)量位置。將測(cè)量的輸出位置與命令位置(控制器的外部輸入)進(jìn)行比較,。如果輸出位置與要求的位置不同,,則會(huì)生成一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào),然后根據(jù)需要將電動(dòng)機(jī)沿任一方向旋轉(zhuǎn),,以將輸出軸移至適當(dāng)?shù)奈恢谩kS著位置的接近,,誤差信號(hào)減小到零,,并且電動(dòng)機(jī)停止。
伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,,并能快速反應(yīng),,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,,且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小,、線性度高等特性,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出,。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類,,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降,。
伺服電機(jī)是電機(jī)的一種,在自動(dòng)化設(shè)備的組成中占有重要地位,,它的作用是:伺服電機(jī)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,,可控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,。電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,,并能快速反應(yīng),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,,用作執(zhí)行元件,,且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高,、始動(dòng)電壓等特性,,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出,。
相較于普通電機(jī),伺服電機(jī)響應(yīng)速度快,,在點(diǎn)到點(diǎn)快速定位的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合,,伺服控制技術(shù)可以提供大力矩輸出,使得系統(tǒng)具有極高動(dòng)態(tài)響應(yīng),,大大超越了電機(jī),。
由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同,所以應(yīng)用也不大相同:
1,、在速度控制和力矩控制的場(chǎng)合要求不是很高的一般用變頻器,,也有在上位加位置反饋信號(hào)構(gòu)成閉環(huán)用變頻進(jìn)行位置控 制的,精度和響應(yīng)都不高,。
2,、在有嚴(yán)格位置控制要求的場(chǎng)合中只能用伺服來實(shí)現(xiàn),還有就是伺服的響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變頻,,有些對(duì)度的精度和響應(yīng) 要求高的場(chǎng)合也用伺服控制,,能用變頻控制的運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合幾乎都能用伺服取代,關(guān)鍵是兩點(diǎn):一是價(jià)格伺服遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 變頻,,二是功率的原因:變頻zui大的能做到幾百KW,,甚至更高,而伺服zui大就幾十KW,。
伺服電機(jī)通常用作步進(jìn)電機(jī)的高性能替代產(chǎn)品,。步進(jìn)電機(jī)具有內(nèi)置的輸出步長,因此具有控制位置的固有能力,。這通常使它們無需任何反饋編碼器即可用作開環(huán)位置控制,,因?yàn)樗鼈兊尿?qū)動(dòng)信號(hào)指定了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的步數(shù),但是為此,,控制器需要“知道”步進(jìn)電機(jī)的位置開機(jī),。因此,在xxx次加電時(shí),,控制器將必須啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)并將其旋轉(zhuǎn)到已知位置,,例如直到啟動(dòng)終端限位開關(guān)為止。在打開噴墨打印機(jī)時(shí)可以觀察到這一點(diǎn); 控制器會(huì)將噴墨打印機(jī)的托架向左和向右移動(dòng),,以建立最終位置,。無論通電時(shí)的初始位置如何,伺服電動(dòng)機(jī)都將立即旋轉(zhuǎn)至控制器指示的任何角度,。
步進(jìn)電機(jī)缺乏反饋會(huì)限制其性能,,因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)只能驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力范圍內(nèi)的負(fù)載,否則負(fù)載下的失步可能會(huì)導(dǎo)致定位錯(cuò)誤,并且系統(tǒng)可能必須重新啟動(dòng)或重新校準(zhǔn),。伺服電機(jī)的編碼器和控制器是額外的成本,,但相對(duì)于基本電機(jī)的容量,它們可以優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能(在速度,、功率和精度方面均達(dá)到最佳),。在大型系統(tǒng)中,強(qiáng)勁的電機(jī)占系統(tǒng)成本的比例越來越大,,伺服電機(jī)具有優(yōu)勢(shì),。
伺服電機(jī)應(yīng)用電路介紹
伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置,。
伺服可作為交流或直流電動(dòng)機(jī),。初期一樣伺服直流電動(dòng)機(jī),因?yàn)橹挥蓄愋偷牟倏v大電流是通過序列連年,。隨著晶體管成為能夠操縱大電流和開關(guān)的大電流在更高的頻率,,交流伺服電機(jī)成為更常常地利用。初期伺服是專為伺服放大器,。今天,,一類是電機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用,籌措,,可能利用伺服放大器或變頻操縱器,,這意味著電動(dòng)機(jī)可用于伺服系統(tǒng)在一個(gè)應(yīng)用程序,,并利用變頻驅(qū)動(dòng)器在另一應(yīng)用程度,。有些公司還要求任何閉環(huán)系統(tǒng),不利用步進(jìn)電機(jī)問服系統(tǒng),,因此它是可能的一個(gè)簡單的交流感應(yīng)電機(jī)是連接到一個(gè)速度操縱器,,被稱為伺服電機(jī)。
伺服電機(jī)可以控制速度,,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。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,,并能快速反應(yīng),,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,,且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小,、線性度高等特性,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出,。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類,,其主要特點(diǎn)是,當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降,。
自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上正式推出MAC永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),,這標(biāo)志著此種新一代交流伺服技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。到20世紀(jì)80年代中后期,,各公司都已有完整的系列產(chǎn)品,。整個(gè)伺服裝置市場(chǎng)都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂,、抗干擾,、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,,尚不能完全滿足運(yùn)動(dòng)控制的要求,,近年來隨著微處理器、新型數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的應(yīng)用,,出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng),,控制部分可完全由軟件進(jìn)行,分別稱為直流伺服系統(tǒng),、三相永磁交流伺服系統(tǒng),。
直流伺服電動(dòng)機(jī)
1、結(jié)構(gòu):與直流電動(dòng)機(jī)基本相同,。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長一些,。
2、工作原理:與直流電動(dòng)機(jī)相同,。
3,、供電方式:他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電:
U1為勵(lì)磁電壓,,U2為電樞電壓,。
直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣:
由機(jī)械特性可知:
(1)U1(即磁通¢)不變時(shí),一定的負(fù)載下,,U2↑,n↑,。
(2)U2=0時(shí),電機(jī)立即停轉(zhuǎn),。
反轉(zhuǎn):電樞電壓的極性改變,,電機(jī)反轉(zhuǎn)。
交流伺服電機(jī)定子
該電機(jī)的定子為層壓結(jié)構(gòu),,其兩個(gè)繞組在空間中分別以90電氣角纏繞,。被稱為主繞組的繞組電壓源(也稱為基準(zhǔn)或固定相)被激發(fā)。另一個(gè)繞組稱為控制帶繞組(或控制相),,由可變控制電壓供電,,該電壓與主繞組兩端的電壓相差90度,。控制電壓由伺服放大器提供,。
交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子通常為鼠籠式,,直徑小,長度長,,以保持盡可能低的機(jī)械慣性,。為了獲得盡可能線性的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性,它具有高電阻,。對(duì)于極低功率應(yīng)用,,使用拖杯轉(zhuǎn)子(圖2)進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)子的慣性。這種類型的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子的一種特殊形式,,其中導(dǎo)體為拖曳杯形,,由非磁性導(dǎo)電材料(如銅、鋁或合金)制成,。開槽轉(zhuǎn)子疊片由一組固定的環(huán)形疊片代替,,這為磁通量提供了一個(gè)低磁阻路徑。
壽命長,、重量輕,、扭矩重量比高、可靠性高,、無無線電噪聲,、驅(qū)動(dòng)電路簡單。交流伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器伺服,、計(jì)算機(jī),、跟蹤和制導(dǎo)系統(tǒng)、自平衡記錄儀,、遠(yuǎn)程定位設(shè)備,、過程控制器,、機(jī)器人,、機(jī)床專用機(jī)床以及許多其他需要精確角運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中。
伺服電機(jī)的最好類型之一,,是用數(shù)字比例遙控系統(tǒng),。實(shí)際上這些裝置是由三部份組成:
采用集成電路、伺服電機(jī),、減速齒輪盒電位器機(jī)構(gòu),。圖24是這種系統(tǒng)的方塊圖。電路的驅(qū)動(dòng)輸入,,是用周期為15ms而脈沖寬度為1~2ms的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng),。輸入脈沖的寬度,,控制伺服機(jī)械輸出的位置。例如:1ms脈寬,,位置在最左邊;1.5ms在中是位置,,2ms在最右邊的位置