什麼是伺服電機 伺服電機工作原理

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什麼是伺服電機?伺服電動機又稱執行電動機,在自動控制系統中,用作執行元件,把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分爲直流和交流伺服電動機兩大類。那麼伺服電機工作原理是什麼呢?

什麼是伺服電機 伺服電機工作原理

什麼是伺服電機

伺服電機(servo motor )是指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。

伺服電機可使控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化爲轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制,並能快速反應,在自動控制系統中,用作執行元件,且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性,可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分爲直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓爲零時無自轉現象,轉速隨着轉矩的增加而勻速下降。

伺服電機的優點

1、精度:實現了位置,速度和力矩的閉環控制;克服了步進電機失步的問題;

2、轉速:高速性能好,一般額定轉速能達到2000~3000轉;

3、適應性:抗過載能力強,能承受三倍於額定轉矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用;

4、穩定:低速執行平穩,低速執行時不會產生類似於步進電機的步進執行現象。適用於有高速響應要求的場合;

5、及時性:電機加減速的動態相應時間短,一般在幾十毫秒之內;

6、舒適性:發熱和噪音明顯降低。

簡單點說就是:平常看到的那種普通的電機,斷電後它還會因爲自身的慣性再轉一會兒,然後停下。而伺服電機和步進電機是說停就停,說走就走,反應極快。但步進電機存在失步現象。

什麼是伺服電機 伺服電機工作原理 第2張

 伺服電機工作原理

1、伺服系統(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(或給定值)的任意變化的自動控制系統。伺服主要靠脈衝來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈衝,就會旋轉1個脈衝對應的角度,從而實現位移,因爲,伺服電機本身具備發出脈衝的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈衝,這樣,和伺服電機接受的脈衝形成了呼應,或者叫閉環,如此一來,系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位,可以達到0.001mm。直流伺服電機分爲有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啓動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁干擾,對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定。控制複雜,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,執行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用於各種環境。

2、交流伺服電機也是無刷電機,分爲同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,它的功率範圍大,可以做到很大的功率。大慣量,轉動速度低,且隨着功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩執行的應用。

3、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。伺服電機的精度決定於編碼器的精度(線數)。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別:交流伺服要好一些,因爲是正弦波控制,轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。