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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: 2020-02-12 0:46:29 * 浏览: 8
与普通电动机一样,交流伺服电动机也包括定子和转子。定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,并且两个绕组的空间电角度相差90°。伺服电机内部的转子是一个永磁体,它驱动由gS控制的u / V / W三相电形成电磁场。转子在该磁场的作用下旋转。同时,编码器的内置反馈信号被发送到驱动器。比较这些值以调整转子的旋转角度。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没有本质区别。但是,交流伺服电动机必须具有可以克服交流伺服电动机所谓的“旋转”现象的性能,即在没有控制信号的情况下,尤其是在旋转时,如果有控制信号,则不应旋转。信号消失,应立即停止转动。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,如果没有向控制绕组施加控制电压,则仅励磁绕组被激励以产生脉动磁场。脉动磁场可以看作是两个圆形的旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以相同的大小和速度沿相反的方向旋转。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和电流(或涡流)。这些电流和由它们各自的磁场产生的转矩在大小和方向上也相等。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,控制绕组就必须接受相应的控制电压。通常,电动机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。椭圆形旋转磁场可以看作是两个圆形旋转磁场的组合。这两个圆形旋转磁场的振幅不同(正向磁场与原始椭圆形旋转磁场转向相同,幅值较大,而反向磁场与原始转向相反)是小),但以相同的速度沿相反方向旋转。它们减少了由转子绕组感应的电势和电流,并减小了沿相反方向和大小(正向较大而反向较小)产生的电磁转矩。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,正向磁场及其转矩增大,反向磁场及其转矩减小,并且合成转矩变大。如果负载转矩不变,则转子速度会增加。如果控制电压的相位发生变化,即,相位偏移了180o,则旋转磁场的旋转会反向,并且合成转矩的方向也会反向。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具有消除控制信号并立即停止旋转的功能,其转子电阻要特别大,以使其临界滑移率Sk大于1。当控制信号降为“零”时,励磁电流仍然存在,并且在气隙中产生脉动磁场。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组合,电动机按照同步运转。大的特性曲线。由于转子的惯性,工作点从点A移到点B。这时,电动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迅速停止。必须指出的是,普通的两相和三相异步电动机通常在对称状态下工作,非对称运行属于故障状态。交流伺服电机可以依靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电动机和普通异步电动机在运行中的根本区别。从伺服驱动器的响应速度的角度来看,转矩模式计算量最小,对控制信号的驱动响应最快,而位置模式计算量对控制信号的驱动响应最慢。时当对运动的动态性能有较高要求时,需要实时调整电动机。然后,如果控制器本身的操作速度很慢(例如PLC或低端运动控制器),则使用位置控制。如果控制器的运行速度很快,可以使用速度方法将位置环从驱动器移到控制器上,以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) 。如果有更好的上位控制控制器也可以通过转矩控制,并且速度环也从驱动器上卸下。通常,这只能通过高端专用控制器来完成,此时,无需使用伺服电机。换句话说:1.转矩控制:转矩控制模式是通过外部模拟量的输入或直接地址的分配将电机轴的输出转矩设置到外部。例如,如果10V对应于5Nm,则当外部模拟值设置为5V时,电机轴输出为2.5Nm:如果电机轴负载小于2.5Nm,则电机正向旋转,则外部负载等于2.5 Nm,电机不旋转,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来更改设置扭矩,也可以通过通讯来更改相应的地址值。该应用程序主要用于对材料力有严格要求的卷绕和退绕设备,例如拉丝设备或光纤设备。应根据绕组半径的变化随时更改扭矩设置,以确保不影响材料的作用力。将随着绕组半径的变化而变化。 2.位置控制:在位置控制模式下,旋转速度通常由外部输入脉冲的频率决定,旋转角度由脉冲数决定。一些伺服器可以通过通讯直接分配速度和位移。由于位置模式可以严格控制速度和位置,因此通常应用于定位设备。应用领域如CNC机床,印刷机械等。3.速度模式:旋转速度可通过模拟输入或脉冲频率进行控制。速度模式也可以用于在上位控制设备的外环PID控制中进行定位,但是必须加载电动机的位置信号或直接负载。位置信号被反馈到上一级进行计算。位置模式还支持直接检测外部负载位置信号。此时,电机轴端的编码器仅检测电机速度,位置信号由直接最终负载端检测设备提供。这样做的优点是可以减少中间传输过程。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13639875081