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如何選擇伺服電機(jī)
- 發(fā)布時(shí)間：2011/10/2 17:08:54
修改時(shí)間：2011/10/2 17:08:54 瀏覽次數(shù)：768
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一個(gè)伺服系統(tǒng)，不單單是一個(gè)電機(jī)。它是一個(gè)閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，包含了控制器、驅(qū)動(dòng)器、電儀和反饋裝置，通常一個(gè)還配有一個(gè)光學(xué)或磁編碼器。
伺服系統(tǒng)能在采用永磁（permanent magnets ，PM)技術(shù)后同步機(jī)械，配以有刷或無刷PM電機(jī)，或在一個(gè)AC感應(yīng)電機(jī)上建立異步機(jī)械系統(tǒng)。
永磁同步電機(jī) 有較高的峰值，以及持續(xù)的扭矩，適用于精確位移系統(tǒng)的高加速度和快速減速中的驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)。扭矩與輸入電流直接呈比例關(guān)系。電機(jī)軸速與輸入的電壓相關(guān)。輸入電壓越高，電機(jī)的速度就越高。扭矩和速度的比的曲線呈線性的。
永磁結(jié)構(gòu)與電機(jī)氣隙相關(guān)。如，無刷PM電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包含兩個(gè)交互的磁結(jié)構(gòu)，移動(dòng)的轉(zhuǎn)子（連接著永磁）和定子線圈產(chǎn)生電磁反應(yīng)，從而出現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度。
三相定子場能順序產(chǎn)生能量，且PM轉(zhuǎn)子跟隨轉(zhuǎn)子場一起完成同步運(yùn)動(dòng)。一個(gè)特定的電子補(bǔ)償系統(tǒng)，用于檢查轉(zhuǎn)子位置，并為定子線圈加能量。無刷PM電機(jī)，在所有其他的電機(jī)中成為精確位移系統(tǒng)的首選，除了汽車應(yīng)用以及超大電機(jī)系統(tǒng)中。無刷PM電機(jī)是僅有的伺服電機(jī)系統(tǒng)，能用于閉環(huán)扭矩、速度或位移系統(tǒng)。
不同的轉(zhuǎn)子
AC感應(yīng)電機(jī)擁有PM無刷電機(jī)同樣的物理特性
的定子，但它的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全不同。鼠籠結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電機(jī)包含一系列的感應(yīng)鋁或銅條，放置在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中控連接在末端線圈。
這些短轉(zhuǎn)子條與定子的旋轉(zhuǎn)磁場互有電磁耦合感應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)新的轉(zhuǎn)子場，并與定子場相互反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。
在同步的定子和較慢的定子場，與實(shí)際的速度之間有差異。這個(gè)速度的差異就是所謂的滑差。輸入的頻率決定了電機(jī)的速度。
例如，一個(gè)60 Hz、兩極的AC感應(yīng)電機(jī)，無負(fù)載時(shí)的速度近3,600 rpm，一個(gè)四極AC電機(jī)運(yùn)行速度低于1,800 rpm，根據(jù)滑差值的不用而有所不同。當(dāng)電機(jī)開始轉(zhuǎn)矩時(shí)，滑差增加，速度降低。
AC感應(yīng)電機(jī)會(huì)輸出更多的轉(zhuǎn)矩，隨著速度的降低，直至負(fù)載達(dá)到故障點(diǎn)，此時(shí)電機(jī)速度會(huì)遽降至零。一個(gè)固有的AC電機(jī)性能特點(diǎn)是，起始的轉(zhuǎn)矩較小，必須在電機(jī)起始時(shí)卸去負(fù)載。
隨著20世紀(jì)80年底變頻器電子驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)，電機(jī)特有的轉(zhuǎn)矩-速度性能曲線，也發(fā)生了很大的改變。變頻器的性能是，同時(shí)改變電壓和頻率，使用可調(diào)節(jié)或可變化的速度驅(qū)動(dòng)，就能重新構(gòu)建了轉(zhuǎn)矩-速度曲線，AC感應(yīng)電機(jī)是速度系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。
如何使用
驅(qū)動(dòng)技術(shù)在性能上的持續(xù)提高，將無刷PM和AC感應(yīng)電機(jī)，也帶入了驅(qū)動(dòng)市場的競爭，但是無刷PM電機(jī)仍然在控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。AC感應(yīng)電機(jī)不適應(yīng)在低速和高速中使用。
在伺服位移系統(tǒng)中使用一個(gè)無刷PM電機(jī)，通常采用50 kW (67 hp)或更高的功率的系統(tǒng)。AC感應(yīng)電機(jī)通常在恒速或變速系統(tǒng)中。混合的方案系統(tǒng)比較少見。其他電機(jī)也能部分實(shí)現(xiàn)，但是在性能上超過AC感應(yīng)電機(jī)或無刷PM電機(jī)的方案較少。
無刷PM電機(jī)在速度控制中，對1 kW (1.37 hp)的DC有刷電機(jī)的速度控制或更小功率的應(yīng)用市場中造成了一定的沖擊。而AC感應(yīng)電機(jī)則掌控了大部分的大于1MW的應(yīng)用。
