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西門子伺服電機的原理及直流與交流的原理?

西門子伺服電機的原理及直流與交流的原理?

作者:青島科閱電子    來源:西門子電機維修    發布時間:2019-08-19 11:44    瀏覽量:
 
    西門子伺服電機:是在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。西門子伺服電機是可以連續旋轉的電-機械轉換器。作為液壓閥控制器的西門子伺服電機,屬于功率很小的微特電機,以永磁式直流西門子伺服電機和并激式直流西門子伺服電機最為常用。 
 
    西門子伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。西門子伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數)。
 
    西門子伺服電機的作用:西門子伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確。 西門子伺服電機的分類:直流西門子伺服電機和交流西門子伺服電機。
 
 
直流西門子伺服電機
 
    直流西門子伺服電機的輸出轉速與輸入電壓成正比,并能實現正反向速度控制。具有起動轉矩大,調速范圍寬,機械特性和調節特性的線性度好,控制方便等優點,但換向電刷的磨損和易產生火花會影響其使用壽命。近年來出現的無刷直流西門子伺服電機避免了電刷摩擦和換向干擾,因此靈敏度高,死區小,噪聲低,壽命長,對周圍電子設備干擾小。 
 
    直流西門子伺服電機的輸出轉速/輸入電壓的傳遞函數可近似視為一階遲后環節,其機電時間常數一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流西門子伺服電機(如空心杯轉子型、印刷繞組型、無槽型)的時間常數僅為幾毫秒到二十毫秒。 
 
    小功率規格的直流西門子伺服電機的額定轉速在3000r/min以上,甚至大于10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩西門子伺服電機(即低速直流西門子伺服電機)可在幾十轉/分的低速下,甚至在長期堵轉的條件下工作,故可直接驅動被控件而不需減速。
 
交流西門子伺服電機
 
    交流西門子伺服電機也越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢,運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流西門子伺服電機作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?,F就二者的使用性能作一比較。
 
    交流西門子伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以松下全數字式交流西門子伺服電機為例,對于帶標準2500線編碼器的電機而言,由于驅動器內部采用了四倍頻技術,其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。  
  
    交流西門子伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便于系統調整。 
 
    交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。  
  
    綜上所述,交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。
 

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