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[導(dǎo)讀]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必須的內(nèi)部環(huán)節(jié),伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(要進(jìn)行無級調(diào)速)。

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以上的同步伺服價格及其昂貴,這樣在現(xiàn)場應(yīng)用允許的情況下多采用交流異步伺服,這時很多驅(qū)動器就是高端變頻器,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。

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電控柜。所以綜合來說,伺服電機(jī)功能更加的強(qiáng)大,可以實現(xiàn)精確的控制,而普通電機(jī)通電就轉(zhuǎn),沒電就會停,無法滿足現(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算機(jī)程序語言的要求,在額定值轉(zhuǎn)速內(nèi)隨意的調(diào)整轉(zhuǎn)速??梢噪S時終止、也可以隨時運行、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)的使用越來越廣泛,因為工廠需求的增長和勞動力價格的上漲,使得越來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·臺達(dá)等品牌了,其中臺達(dá)因其性能優(yōu)異·性價比高,現(xiàn)在占有率越來越高。

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必須的內(nèi)部環(huán)節(jié),伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(要進(jìn)行無級調(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

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)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來實現(xiàn)的,也就是說交流伺服電機(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,然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過載波頻率和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極對數(shù))。

二、談?wù)勛冾l器

簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機(jī)的速度,這時可以開環(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)通過數(shù)學(xué)模型的建立,將交流電機(jī)的定子磁場UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個電流的分量,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,加的時候控制精度和響應(yīng)特性要好很多。

伺服電機(jī)可以實現(xiàn)精確控制,你讓它轉(zhuǎn)多少它就轉(zhuǎn)多少,而且它還會反饋,實現(xiàn)所謂的閉環(huán),由編碼器去反饋看是否確實轉(zhuǎn)了那么多,這樣控制精度就更高。普通電機(jī)上電就轉(zhuǎn),沒電就停,除了轉(zhuǎn)如果還非要說它有什么功能的話那就是正反轉(zhuǎn)。

普通電機(jī)是我們平時間的比較多的電機(jī),電動玩具,刮胡刀等里面都有。這種電機(jī)有轉(zhuǎn)速過快,扭力過小的特點,一般只有兩個引腳,用電池的正負(fù)極接上兩個引腳就會轉(zhuǎn)起來,然后電池得正負(fù)極再相反的接在兩引腳上電機(jī)也會向反轉(zhuǎn)。

伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,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)一個角度,都會發(fā)出對應(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,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,從而實現(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,這個反饋部件我們叫做編碼器,用來測試電機(jī)速度,位置,力矩功能,但通常編碼器都是一一對應(yīng),就是不同的電機(jī)系列對應(yīng)不同的驅(qū)動器,甚至同一系列不同功率電機(jī)對應(yīng)不同的驅(qū)動器,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)計時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)成本過高,普通電機(jī)維修一般的工控維修公司無法做到;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)實際上與普通兩相交流異步電動機(jī)沒有什么區(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,分別稱為勵磁繞組和控制繞組,其轉(zhuǎn)子就是普通的籠型異步電動機(jī)的鼠籠繞組。

使用時,勵磁繞組接單相交流電,在氣隙產(chǎn)生脈振磁場,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磁繞組相差90度電角度的交流電時,電動機(jī)的氣隙便有旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動。當(dāng)控制繞組的控制電壓信號撤除后,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)脈振磁場分解的兩個旋轉(zhuǎn)磁場各自產(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,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。脈振磁場分解的兩個旋轉(zhuǎn)磁場各自產(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)矩是制動轉(zhuǎn)矩,電機(jī)將在這個制動轉(zhuǎn)矩作用下將很快停止轉(zhuǎn)動。

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