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交流伺服电机的结构和控制原理

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-21 1:00:58 * 浏览: 19
与普通电动机一样,交流伺服电动机也由定子和转子组成。定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,并且两个绕组在空间上相隔90度。伺服电机内部的转子为永磁体,驱动gS控制的u / V / W三相电,形成电磁场转子,在磁场作用下旋转,电机的编码器反馈信号为提供给驱动器,并根据反馈值和目标驱动器将这些值进行比较以调整转子旋转的角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度(行数)。交流伺服电动机和单相感应电动机的工作原理之间没有本质区别。但是,交流伺服电动机必须具有克服交流伺服电动机所谓的“旋转”现象的性能,也就是说,如果没有控制信号,则不应旋转,特别是在已经旋转的情况下,控制信号消失后,应立即停止旋转。普通感应电动机旋转后,如果控制信号消失,它通常会继续旋转。当电动机处于静止状态时,如果控制绕组不具有控制电压,则仅励磁绕组通电以产生脉动磁场。脉动磁场可以被认为是两个圆形的旋转磁场。两个圆形旋转磁场以相同的大小和转速沿相反的方向旋转。既定的正向和反向旋转磁场分别切开笼式绕组(或杯壁),并感应出相同大小和相反相位的电动势。电流(或涡流),这些电流等于相应磁场产生的转矩,方向相反,合成转矩为零,伺服电机转子无法旋转。一旦控制系统收到偏差信号,控制绕组就会接收相应的控制电压。通常,电动机内部产生的磁场是椭圆形的旋转磁场。椭圆旋转磁场可以认为是由两个圆形旋转磁场组成。两个圆形旋转磁场具有不同的振幅(与原始椭圆形旋转磁场转向相同的正旋转磁场,与原始转向相反的反向磁场较小),但以相同的速度沿相反方向旋转。它们削减了由转子绕组感应的电势和电流,并且产生的电磁转矩也沿相反方向,大小不同(正向旋转较大,反向旋转较小),组合转矩不为零,因此伺服电动机沿正向磁场方向旋转。随着信号增加,磁场接近圆形。此时,正磁场及其转矩增大,反向磁场及其转矩减小,并且合成转矩变大。如果负载扭矩恒定,则转子速度会增加。如果控制电压的相位发生变化,即相移为180o,则旋转磁场的转向将反转,合成转矩方向也将反转,伺服电机将反转。如果控制信号消失,则仅励磁绕组通电,伺服电动机产生的磁场将成为脉动磁场,转子将迅速停止。为了使交流伺服电动机的控制信号消失,具有立即停止旋转的功能,并且其转子电阻特别大,其临界滑移率大于1。在电动机运行期间,如果控制信号降至“零”,则励磁电流仍然存在,并且在气隙中会产生脉动磁场。该脉动磁场可以看作是正向旋转磁场和反向旋转磁场的组合。一旦控制信号消失,气隙磁场就转换为脉动磁场,可以看作是正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成,电动机按照合成特征曲线。由于转子的惯性,工作点从点A移至点B,此时电机产生的制动转矩与转子的原始旋转方向相反。转子在负载转矩和制动转矩的作用下快速停止。必须指出的是,普通的两相和三相异步电动机通常以对称状态运行,而非对称运行是故障状态。交流伺服电机可以通过不同程度的不对称操作进行控制。这是交流伺服电动机和普通异步电动机之间的根本区别。就伺服驱动器的响应速度而言,转矩模式计算量最小,驱动器对控制信号,位置模式计算量的响应最快,驱动器对控制信号的响应最慢。当对运动的动态性能有很高的要求时,需要实时调整电动机。然后,如果控制器本身很慢(例如PLC或低端运动控制器),则由位置控制。如果控制器运行速度更快,则可以使用速度模式将位置环从驱动器移至控制器,从而减少驱动器的工作量并提高效率(例如大多数中高端运动控制器),有更好的上位控制。也可以通过转矩来控制,并且速度环也从驱动器中移除。通常,这只是高端专用控制器来执行此操作,此时,根本不需要伺服电机。换句话说:1.转矩控制:转矩控制模式是通过外部模拟输入或直接地址的分配来设置电动机轴的外部输出转矩。具体的性能是例如对应于5Nm的10V。当外部模拟量设置为5V时,电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载低于2.5Nm,则电机正向旋转,外部负载等于2.5Nm,电机不旋转,并且当电机负载大于2.5Nm时,电机反转(通常在重力负载下产生)。可以通过实时更改模拟设置或通过通讯更改相应地址的值来更改设置转矩。该应用主要用于对材料应力有严格要求的卷绕和退绕装置,例如拉丝装置或纤维拉丝装置。扭矩设置会根据绕组半径的变化而变化,以确保材料的应力不会减小。随着绕组半径的变化,转矩将发生变化。 2.位置控制:位置控制模式通常通过外部输入脉冲的频率确定转速。脉冲数用于确定旋转角度。一些伺服器可以通过通讯直接分配速度和位移。由于位置模式对速度和位置具有严格的控制,因此通常应用于定位设备。数控机床,印刷机械等应用。3.速度模式:旋转速度可以通过模拟输入或脉冲频率进行控制。当控制上位控制装置的外环PID时,也可以定位速度模式,但是必须使用位置信号或电动机的直接负载。位置信号被提供给上反馈进行计算。位置模式还支持直接负载外环检测位置信号。此时,电机轴端的编码器仅检测电机转速,位置信号由直接最终负载端检测装置提供。这具有减少中间传输过程的优点。该误差提高了整个系统的定位精度。想了解伺服电机和伺服驱动器,请加微信13659870081