伺服電機(jī)工作原理 伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有哪些?
伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及作用伺服電機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制,信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí),電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。伺服電動(dòng)機(jī)分類交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)原理與兩相交流異步電機(jī)相同,定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90°。接線:勵(lì)磁繞組的接線 控制繞組的接線勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
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。
伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):
1、精度:實(shí)現(xiàn)了位置,速度和力矩的閉環(huán)控制;克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問(wèn)題;
2、轉(zhuǎn)速:高速性能好,一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到2000~3000轉(zhuǎn);
3、適應(yīng)性:抗過(guò)載能力強(qiáng),能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載,對(duì)有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用;
4、穩(wěn)定:低速運(yùn)行平穩(wěn),低速運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場(chǎng)合;
5、及時(shí)性:電機(jī)加減速的動(dòng)態(tài)相應(yīng)時(shí)間短,一般在幾十毫秒之內(nèi);
6、舒適性:發(fā)熱和噪音明顯降低。
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(wú)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)的作用:伺服電機(jī)可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確。
伺服電機(jī)的工作原理
1、伺服系統(tǒng)(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
2、伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。
伺服電機(jī)的別稱是“執(zhí)行電機(jī)”,從“執(zhí)行”兩個(gè),我們可以知道,它是一個(gè)執(zhí)行者。有執(zhí)行,就必須有指令。而指令就來(lái)自于由驅(qū)動(dòng)器解讀的控制器。所以,很多時(shí)候,我們說(shuō)到伺服電機(jī),其實(shí)還離不開(kāi)伺服驅(qū)動(dòng)器的存在。它們兩共同構(gòu)成了一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制單元,俗稱“伺服系統(tǒng)”。
伺服驅(qū)動(dòng)器(servo drives)又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用來(lái)控制伺服電機(jī)的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá),屬于伺服系統(tǒng)的一部分,主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位,是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。
編碼器是由刻度碼盤、發(fā)光二極管、紅外光電二級(jí)接收管、晶體管放大整形電路等組成,工作原理如下圖所示。
編碼器是作為伺服系統(tǒng)的速度反饋和位置反饋元件,速度U等于轉(zhuǎn)動(dòng)一周的脈沖數(shù)除以轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間,移動(dòng)距離S等于編碼器輸出的脈沖的個(gè)數(shù)以脈沖當(dāng)量數(shù),例如脈沖當(dāng)量是一個(gè)微米,脈沖的輸出個(gè)數(shù)乘以一微米就是工作平臺(tái)移動(dòng)的距離,所以編碼器可以準(zhǔn)確測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作臺(tái)移動(dòng)的距離。
交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu),它主要由定子和轉(zhuǎn)子及編碼器三部分組成。交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子是三相繞組,通一個(gè)三相交流電在定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁鐵場(chǎng),其工作原理與三相電動(dòng)機(jī)作原理一樣;轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁鐵,在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下和磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn),因此伺服電機(jī)也可看成是個(gè)同步電機(jī)。
所以,編碼器與在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸,與轉(zhuǎn)子一起同軸轉(zhuǎn)幼,編碼器分辨率是131072脈沖/轉(zhuǎn),等于何服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周編碼器就輸出131072個(gè)脈沖,編碼器輸出脈沖反饋到伺服驅(qū)動(dòng)器上,它構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制,從而伺服電機(jī)可以高速、高精的運(yùn)動(dòng)起來(lái)。