伺服电机原理

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伺服器的工作原理2010-03-29 09:44:47| 分类: 供配电类 | 标签: |字号大

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我对伺服器的理解(整理):举个简单点的例子,就像你要去拿一样东西,通过眼睛看,脑子想,然后手去拿。编码器就是眼睛,起反馈作用,马达是手,控制器是脑袋。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置;简单的说,编码器收集伺服电机的信息,然后反馈给伺服驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整电机转子的角度,伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

速度控制: 步进电机的运转速度会与输入的脉冲速度成等比例的关系,所以在脉冲的速度愈快时,步进电机的转速也会跟着加快;脉波速度愈慢时,电机的转速自然也跟着变慢。电机的运转速度(RPM)与脉冲速度(PPS,又称Hz)间的关系式如下:电机的运转速度(RPM)= 脉冲速度(PPS或 Hz) × 60 ÷ 步进电机分割数/圈分割数/圈说明:1.RPM为一般电机的速度单位,即 rev / min,为每分钟电机所转的圈数;PPS为步进、伺服电机的速度单位,即pulse per second,为每秒所送出的脉冲数。2.由于RPM与PPS的单位不同,所以于转换的过程中要先将PPS的秒钟乘以60变为分钟 。3.步进电机分割数/圈,又代表要3.步进电机分割数/圈,又代表要让电机转一圈所必须送出的脉冲数。4.上述公式拆解后之单位表示为→ rev/min = pulse/sec ×60 ×1/分割数实例:五相半步级角0.36°时(即1000分割/圈)(1)电机的运转速度600RPM时,即相当于脉冲速度10,000PPS。(2)脉冲速度3,000PPS,即相当于(2)脉冲速度3,000PPS,即相当于电机的运转速度180RPM。位置控制: 步进电机不需要位置传感器(SENSOR),就可依照输入的脉冲数决定移动量,并将负载顺利、正确的送达指定位置点上。而移动量的大小,是依照电机分辨率的大小与输入的脉冲数来决定。脉冲数(PULSE)与移动量间的关系式如下: 位置移动量( °)= 步进电机分辨率( °)× 输入的关系式如下: 位置移动量( °)= 步进电机分辨率( °)× 输入脉冲数实例:二相全步级角1.8°时*当输入1000个脉冲数(即1000PULSE),此时之移动量会是1800°,刚好为5圈




伺服电机原理 伺服电机工作原理 上网时间 : 2010-11-11伺服电机原理 伺服电机工作原理

伺服电机原理


一、交流伺服电动机

交流伺服电动机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。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:

1、起动转矩大

由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。

2、运行范围较广

3、无自转现象

正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)

交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

伺服电机工作原理


1.伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的

脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一
来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

2.交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

3.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。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

什么是伺服电机?有几种类型?工作特点是什么?

答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,

请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别?

答:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。

永磁交流伺服电动机

20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服

电动机比较,主要优点有:

⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。


⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小,易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

伺服电机安装使用注意事项


一、伺服电机油和水的保护

A:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。

B:如果伺服电机连接到一个减速齿轮,使用伺服电机时应当加油封,以防止减速齿轮的油进入伺服电机

C:伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。

二、伺服电机电缆→减轻应力

A:确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷,尤其是在电缆出口处或连接处。

B:在伺服电机移动的情况下,应把电缆(就是随电机配置的那根)牢固地固定到一个静止的部分(相对电机),并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它,这样弯曲应力可以减到最小。

C:电缆的弯头半径做到尽可能大。

三、伺服电机允许的轴端负载

A:确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。

B:在安装一个刚性联轴器时要格外小心,特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损

C:最好用柔性联轴器,以便使径向负载低于允许值,此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。

D:关于允许轴负载,请参阅“允许的轴负荷表”(使用说明书)。

四、伺服电机安装注意

A:在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时,不要用锤子直接敲打轴端。(锤子直接敲打轴端,伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏)

B:竭力使轴端对齐到最佳状态(对不好可能导致振动或轴承损坏)。









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编码器的线数 和 分辨率是一个概念
比如2500线的编码器 实际是 2048线 2的11次方 所以叫11位的编码器
也叫2500线的编码器。
精度是个什么呢,就是每次电机旋转位置的误差,误差小精度就高。
一圈360度2048个脉冲 11位
一圈360度65536个脉冲 16位编码器
这么看来位数高的编码器,把360度分的份数就小,用360度 除以脉冲。
目前有18位编码器,20位编码器,32位编码器。
20位以上的绝对值编码器是 进口限制品。因为可以军用,所以进口不到。
位数高的编码器读数可以精

确,但是精度就具体情况具体分析了。
就好像手表一样,一块只有分针,时针的手表
和一块秒针,分针,时针的手表。
读时
间一个可以读到秒,一个只能读到分。
但是走一年后,也许只有分针,时针的表和标准时间比不慢也不快---------精度高
而能读到秒针那个走一天慢一秒,那一年后它就比标准时间慢了365秒。-----精度低

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