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西门子伺服电机的原理及直流与交流的原理?

西门子伺服电机的原理及直流与交流的原理?

作者:青岛科阅电子    来源:西门子电机维修    发布时间:2019-08-19 11:44    浏览量:
 
    西门子伺服电机:是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。西门子伺服电机是可以连续旋转的电-机械转换器。作为液压阀控制器的西门子伺服电机,属于功率很小的微特电机,以永磁式直流西门子伺服电机和并激式直流西门子伺服电机最为常用。 
 
    西门子伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。西门子伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
 
    西门子伺服电机的作用:西门子伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。 西门子伺服电机的分类:直流西门子伺服电机和交流西门子伺服电机。
 
 
直流西门子伺服电机
 
    直流西门子伺服电机的输出转速与输入电压成正比,并能实现正反向速度控制。具有起动转矩大,调速范围宽,机械特性和调节特性的线性度好,控制方便等优点,但换向电刷的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。近年来出现的无刷直流西门子伺服电机避免了电刷摩擦和换向干扰,因此灵敏度高,死区小,噪声低,寿命长,对周围电子设备干扰小。 
 
    直流西门子伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节,其机电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。而某些低惯量直流西门子伺服电机(如空心杯转子型、印刷绕组型、无槽型)的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。 
 
    小功率规格的直流西门子伺服电机的额定转速在3000r/min以上,甚至大于10000r/min。因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。而直流力矩西门子伺服电机(即低速直流西门子伺服电机)可在几十转/分的低速下,甚至在长期堵转的条件下工作,故可直接驱动被控件而不需减速。
 
交流西门子伺服电机
 
    交流西门子伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流西门子伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。
 
    交流西门子伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流西门子伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。  
  
    交流西门子伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。 
 
    交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。  
  
    综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。
 

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