伺服電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別
現(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服,但這種電機(jī)受工藝限制,很難做到很大的功率,十幾KW以上的同步伺服價(jià)格及其昂貴,這樣在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用允許的情況下多采用交流異步伺服,這時(shí)很多驅(qū)動(dòng)器就是高端變頻器,帶編碼器反饋閉環(huán)控制。伺服電機(jī)和普通電機(jī)都屬于電機(jī),那么他們之間有什么區(qū)別呢?下面聽小編娓娓道來(lái)。
1.首先如果只看外形的話,他們的外形區(qū)別都不大。但是伺服電機(jī)除了本體以外還必須要有一個(gè)電控柜。所以綜合來(lái)說(shuō),伺服電機(jī)功能更加的強(qiáng)大,可以實(shí)現(xiàn)精確的控制,而普通電機(jī)通電就轉(zhuǎn),沒(méi)電就會(huì)停,無(wú)法滿足現(xiàn)在的高需求。
2.伺服電機(jī)更加先進(jìn),是一款智能產(chǎn)品,它可以按照電控箱里計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言的要求,在額定值轉(zhuǎn)速內(nèi)隨意的調(diào)整轉(zhuǎn)速??梢噪S時(shí)終止、也可以隨時(shí)運(yùn)行、轉(zhuǎn)速可以忽快忽慢,而一般電機(jī)就做不到,所以現(xiàn)在越來(lái)越多的廠家開始選擇伺服電機(jī)了。
3.伺服電機(jī)的使用越來(lái)越廣泛,因?yàn)楣S需求的增長(zhǎng)和勞動(dòng)力價(jià)格的上漲,使得越來(lái)越多的廠家選擇伺服電機(jī),而普通電機(jī)開始變得黯然失色了。
伺服電機(jī)現(xiàn)在應(yīng)用的比較廣泛的就是西門子·臺(tái)達(dá)等品牌了,其中臺(tái)達(dá)因其性能優(yōu)異·性價(jià)比高,現(xiàn)在占有率越來(lái)越高。
伺服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個(gè)必須的內(nèi)部環(huán)節(jié),伺服驅(qū)動(dòng)器中同樣存在變頻(要進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速)。
但伺服將電流環(huán)速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合進(jìn)行控制,這是很大的區(qū)別。除此外,伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的,要滿足快速響應(yīng)和準(zhǔn)確定位。
一、兩者的共同點(diǎn)
交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù),在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過(guò)變頻的PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的,也就是說(shuō)交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。
變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然后通過(guò)可控制門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過(guò)載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動(dòng)電,由于頻率可調(diào),所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了(n=60f/p ,n轉(zhuǎn)速,f頻率, p極對(duì)數(shù))。
二、談?wù)勛冾l器
簡(jiǎn)單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度,這時(shí)可以開環(huán)也可以閉環(huán),要視控制方式和變頻器而定,這就是傳統(tǒng)意義上的V/F控制方式。
現(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立,將交流電機(jī)的定子磁場(chǎng)UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)電流的分量,現(xiàn)在大多數(shù)能進(jìn)行力矩控制的著名品牌的變頻器都是采用這樣方式控制力矩,UVW每相的輸出要加霍爾效應(yīng)的電流檢測(cè)裝置,采樣反饋后構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié);ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),具體請(qǐng)查閱有關(guān)資料。
這樣可以既控制電機(jī)的速度也可控制電機(jī)的力矩,而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時(shí)候控制精度和響應(yīng)特性要好很多。
伺服電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確控制,你讓它轉(zhuǎn)多少它就轉(zhuǎn)多少,而且它還會(huì)反饋,實(shí)現(xiàn)所謂的閉環(huán),由編碼器去反饋看是否確實(shí)轉(zhuǎn)了那么多,這樣控制精度就更高。普通電機(jī)上電就轉(zhuǎn),沒(méi)電就停,除了轉(zhuǎn)如果還非要說(shuō)它有什么功能的話那就是正反轉(zhuǎn)。
普通電機(jī)是我們平時(shí)間的比較多的電機(jī),電動(dòng)玩具,刮胡刀等里面都有。這種電機(jī)有轉(zhuǎn)速過(guò)快,扭力過(guò)小的特點(diǎn),一般只有兩個(gè)引腳,用電池的正負(fù)極接上兩個(gè)引腳就會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái),然后電池得正負(fù)極再相反的接在兩引腳上電機(jī)也會(huì)向反轉(zhuǎn)。
伺服主要靠脈沖來(lái)定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖,就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移,因?yàn)?,伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖。
這樣和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng),或者叫閉環(huán),如此一來(lái),系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái),這樣,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精確的定位,可以達(dá)到0.001mm。
二、伺服電機(jī)維修試機(jī)需要專用設(shè)備,而普通電機(jī)不需要
由于伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)是閉環(huán)反饋控制,這個(gè)反饋部件我們叫做編碼器,用來(lái)測(cè)試電機(jī)速度,位置,力矩功能,但通常編碼器都是一一對(duì)應(yīng),就是不同的電機(jī)系列對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)器,甚至同一系列不同功率電機(jī)對(duì)應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)器,不可以互換使用。
通常在三菱,安川,松下日系品牌上這種情況尤為明顯,廠家在設(shè)計(jì)時(shí)為了自身利益的考慮,通訊協(xié)議也不公開,這就直接導(dǎo)致了維修試機(jī)成本過(guò)高,普通電機(jī)維修一般的工控維修公司無(wú)法做到;而通常的普通電機(jī)只需要3相調(diào)壓,直流調(diào)壓,普通變頻器就足夠應(yīng)付。
伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)際上與普通兩相交流異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有什么區(qū)別。伺服電機(jī)的定子有兩相相差120度電角度的交流繞組,分別稱為勵(lì)磁繞組和控制繞組,其轉(zhuǎn)子就是普通的籠型異步電動(dòng)機(jī)的鼠籠繞組。
使用時(shí),勵(lì)磁繞組接單相交流電,在氣隙產(chǎn)生脈振磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子繞組不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,電機(jī)不工作。當(dāng)控制繞組接上相位與勵(lì)磁繞組相差90度電角度的交流電時(shí),電動(dòng)機(jī)的氣隙便有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)控制繞組的控制電壓信號(hào)撤除后,如果是普通電機(jī),由于轉(zhuǎn)子電阻較小,(根據(jù)雙旋轉(zhuǎn)理論)脈振磁場(chǎng)分解的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)各自產(chǎn)生的機(jī)械特性的合成結(jié)果是產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩大于零。
因此,電機(jī)轉(zhuǎn)子仍然保持轉(zhuǎn)動(dòng),不能停止。而伺服電機(jī),由于轉(zhuǎn)子電阻大,且大到使發(fā)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率Sm》1。脈振磁場(chǎng)分解的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)各自產(chǎn)生的機(jī)械特性的合成結(jié)果是產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩小于零,也就是產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,電機(jī)將在這個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下將很快停止轉(zhuǎn)動(dòng)。