伺服電機(jī)應(yīng)用電路介紹

伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。

伺服可作為交流或直流電動(dòng)機(jī)。初期一樣伺服直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橹挥蓄愋偷牟倏v大電流是通過(guò)序列連年。隨著晶體管成為能夠操縱大電流和開(kāi)關(guān)的大電流在更高的頻率，交流伺服電機(jī)成為更常常地利用。初期伺服是專為伺服放大器。今天，一類是電機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，籌措，可能利用伺服放大器或變頻操縱器，這意味著電動(dòng)機(jī)可用于伺服系統(tǒng)在一個(gè)應(yīng)用程序，并利用變頻驅(qū)動(dòng)器在另一應(yīng)用程度。有些公司還要求任何閉環(huán)系統(tǒng)，不利用步進(jìn)電機(jī)問(wèn)服系統(tǒng)，因此它是可能的一個(gè)簡(jiǎn)單的交流感應(yīng)電機(jī)是連接到一個(gè)速度操縱器，被稱為伺服電機(jī)。

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。

自從德國(guó)MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上正式推出MAC永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這標(biāo)志著此種新一代交流伺服技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用化階段。到20世紀(jì)80年代中后期，各公司都已有完整的系列產(chǎn)品。整個(gè)伺服裝置市場(chǎng)都轉(zhuǎn)向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運(yùn)動(dòng)控制的要求，近年來(lái)隨著微處理器、新型數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可完全由軟件進(jìn)行，分別稱為直流伺服系統(tǒng)、三相永磁交流伺服系統(tǒng)。

直流伺服電動(dòng)機(jī)

1、結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長(zhǎng)一些。

2、工作原理：與直流電動(dòng)機(jī)相同。

3、供電方式：他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電：

U1為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓。

直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣：

由機(jī)械特性可知：

(1)U1(即磁通￠)不變時(shí)，一定的負(fù)載下，U2↑,n↑。

(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。

反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。

交流伺服電機(jī)定子

該電機(jī)的定子為層壓結(jié)構(gòu)，其兩個(gè)繞組在空間中分別以90電氣角纏繞。被稱為主繞組的繞組電壓源(也稱為基準(zhǔn)或固定相)被激發(fā)。另一個(gè)繞組稱為控制帶繞組(或控制相)，由可變控制電壓供電，該電壓與主繞組兩端的電壓相差90度。控制電壓由伺服放大器提供。

交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子通常為鼠籠式，直徑小，長(zhǎng)度長(zhǎng)，以保持盡可能低的機(jī)械慣性。為了獲得盡可能線性的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，它具有高電阻。對(duì)于極低功率應(yīng)用，使用拖杯轉(zhuǎn)子(圖2)進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)子的慣性。這種類型的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子的一種特殊形式，其中導(dǎo)體為拖曳杯形，由非磁性導(dǎo)電材料(如銅、鋁或合金)制成。開(kāi)槽轉(zhuǎn)子疊片由一組固定的環(huán)形疊片代替，這為磁通量提供了一個(gè)低磁阻路徑。

壽命長(zhǎng)、重量輕、扭矩重量比高、可靠性高、無(wú)無(wú)線電噪聲、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。交流伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器伺服、計(jì)算機(jī)、跟蹤和制導(dǎo)系統(tǒng)、自平衡記錄儀、遠(yuǎn)程定位設(shè)備、過(guò)程控制器、機(jī)器人、機(jī)床專用機(jī)床以及許多其他需要精確角運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中。

伺服電機(jī)的最好類型之一，是用數(shù)字比例遙控系統(tǒng)。實(shí)際上這些裝置是由三部份組成：

采用集成電路、伺服電機(jī)、減速齒輪盒電位器機(jī)構(gòu)。圖24是這種系統(tǒng)的方塊圖。電路的驅(qū)動(dòng)輸入，是用周期為15ms而脈沖寬度為1~2ms的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)。輸入脈沖的寬度，控制伺服機(jī)械輸出的位置。例如：1ms脈寬，位置在最左邊;1.5ms在中是位置，2ms在最右邊的位置