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高低温电机的分类-伺服电机及驱动器

电机的分类-伺服电机及驱动器

一、伺服系统的定义:          
伺服系统定义:是使物体的位置、方位、状态等输出被控量,能够跟随输入量(给定值)的任意变化而变化的自动控制系统,伺服的语源来源于拉丁语的Servus,意思是忠实地执行主人的命令。

伺服系统

伺服系统一般包含伺服电机及伺服驱动器。伺服驱动器为伺服电机提供运转所需的电压和电流,电机在使用时一般会连接所要驱动的负载装置,为其提供驱动力。驱动器通过调节供给电机的电压(电流)可以对电机的输出转矩、输出转速、停止位置进行控制。伺服电机按照结构不同,又有DC(有刷)伺服电机,AC伺服电机,直驱伺服电机,直线伺服电机等。

伺服系统
 

二、伺服系统特点:
1.高精度定位
伺服系统属于闭环控制系统,伺服驱动器根据编码器反馈位置调节控制电机的运转,同时因为有了编码器,伺服系统相当于有了眼睛一样,不会出现步进电机的丢步现象,另还可以根据负载的状态动态调整电机的输出扭矩,电机的速度,电机的旋转角度等,达到与指令相一致。通过选用高精度的编码器可以达到非常高的控制及定位精度。例如现在行业内常用的光学编码器单圈分辨率为23bit,经过换算单位定位精度为1/8388608,即将电机一圈360度分割成8388608份。
2. 控制方式灵活
大部分伺服系统支持位置控制、速度控制、转矩控制、位置-速度控制切换、位置-转矩控制切换、速度-转矩控制切换共6种控制方式。可以根据设备的需求,灵活的选择不同的控制方式,以实现不同的控制效果。
3.产品容量覆盖范围大
伺服系统容量覆盖范围非常广,市面上常见的伺服系统从几瓦至几十千瓦都有相关的产品可供选择,应用广泛。
4.高效节能、长寿命
伺服系统由于其特殊的闭环控制方式,可以根据负载的大小动态控制电机的出力,电机发热小,所以其效率也明显高于普通电机,一般转换效率可达90%以上。一直是企业设备节能改造的利器。同时由于伺服电机(AC)属于无刷电机,电机驱动电流换相在驱动器内使用电子元器件进行,与传统的有刷电机电刷容易磨损相比,伺服系统免维护,寿命一般可达十年以上,甚至有使用了几十年尚可正常运转的实例可寻。

三、应用领域 
伺服系统应用非常的广泛,涵盖机械、冶金、电力、石油化工、船舶制造、航空航天、建筑、交通、农业、科研试验等领域。按照设备行业划分也可以分为机床、印刷设备、医疗设备、半导生产制造体设备、3C产品制造设备、注塑设备、食品加工设备、安防设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等。

伺服系统

四、伺服电机基本结构
伺服电机的主要机构由四部分组成,如下图。分别为转子,定子,刹车(保持制动器),编码器。

伺服系统

转子为电机旋转部分,一般由轴、永磁体(转子铁心)组成。定子为电机固定部分,一般由轴承、电机外壳、定子铁心,绕组等部分组成。刹车(保持制动器)为选配件,一般安装在电机后部,用于电机断电时保持电机转子位置,防止由于负载的重力作用,导致负载拖着电机旋转造成不必要的损伤。编码器起到反馈电机转子位置的作用,作用相当于于伺服系统的眼睛。


五、工作原理 

伺服系统

1.系统工作原理
伺服系统由伺服电机及伺服驱动器组成,伺服驱动器接收上位控制器发来的控制指令信号,同时驱动器对编码器反馈的电机状态及控制器的指令进行比较,当二者有差异时,驱动器则调整共给电机的电流,控制电机转矩输出使电机加速或者减速,最终使电机的状态与输入指令趋于一致。
2.驱动器工作原理
驱动器一般有2部分电路组成,电源部分及控制部分。
电源部分:为了驱动伺服电机而制造电流,其职责是将电流传送给电机,更进一步说明是如下图所示对商用电源整流,分制造直流电源的换流部及根据电机回转角度输入UVW相制造电流的变频部。

伺服系统

控制部:根据客户所选择的控制模式不同,驱动器会开启和调用相关的控制功能模块。如电流环控制模式下,驱动器只负责控制电机输出的转矩跟随指令变化,对于电机的转速及位置不进行控制。位置环控制模式下,驱动器则需要同时控制电机的转矩输出、电机转速,从而达到控制电机位置的目的。

伺服系统


3.命名规则 
伺服电机命名规则


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