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伺服电机、变频电机、普通之间有什么区别?

发布时间:2023-09-20 16:23:16   来源:博亿堂娱乐官方网站

  伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节,伺服驱动器中同样存在变频(要进行无级调速)。

  但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合来控制,这是很大的区别。除此外,伺服电机的构造与普通电机是有区别的,要满足快速响应和准确定位。

  现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服,但这种电机受工艺限制,很难做到很大的功率,十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵,这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服,这时很多驱动器就是高端变频器,带编码器反馈闭环控制。

  交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术,在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节。

  变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电,然后通过可控制门极的各类晶体管(IGBT,IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电,由于频率可调,所以交流电机的速度就可调了(n=60f/p ,n转速,f频率, p极对数)。

  简单的变频器只能调节交流电机的速度,这时可以开环也可以闭环,要视控制方式和变频器而定,这就是传统意义上的V/F控制方式。

  现在很多的变频已经通过数学模型的建立,将交流电机的定子磁场UVW3相转化为能控制电机转速和转矩的两个电流的分量,现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩,UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置,采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节;ABB的变频又提出和这样方法不一样的直接转矩控制技术,具体请查阅有关资料。

  这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩,而且速度的控制精度优于v/f控制,编码器反馈也可加可不加,加的时候控制精度和响应特性要好很多。

  驱动器方面:伺服驱动器在发展了变频技术的前提下,在驱动器内部的电流环,速度环和位置环(变频器没有该环)都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算,在功能上也比传统的变频强大很多,主要的一点能够直接进行精确的位置控制。

  通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置(当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里),驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。

  电机方面:伺服电机的材料、结构和加工工艺要远高于变频器驱动的交流电机(一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机),也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时,伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化,响应特性和抗过载能力远高于变频器驱动的交流电机,电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。

  就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号,而是电机本身就反应不了,所以在变频的内部算法设定时为保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的,有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机。

  1、交流同步电机:就是转子是由永磁材料构成,所以转动后,随着电机的定子旋转磁场的变化,转子也做响应频率的速度变化,而且转子速度=定子速度,所以称“同步”。

  2、交流异步电机:转子由感应线圈和材料构成。转动后,定子产生旋转磁场,磁场切割定子的感应线圈,转子线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子的变化。

  一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈,转子线圈中也就没有了感应电流,转子磁场消失,转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流......所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。

  3、对应交流同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器,伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服,当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同步伺服常见。

  1、在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器,也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的,精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的,但好像不能直接控制位置。

  2、在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现,还有就是伺服的响应速度远大于变频,有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制,能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代,关键是两点:一是价格伺服远高于变频,二是功率的原因:变频最大的能做到几百KW,甚至更高,伺服最大就几十KW。

  普通电动机是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频器调速的要求,因此不能多做变频电机使用。

  变频器在运行中能产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行,里面的高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗增加,最显著的是转子铜耗,这些损耗会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,普通电动机温升一般要增加10%~20%。

  变频器载波频率从几千到十几千赫,使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严重的考验。

  普通电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更为复杂。变频电源中含有的各次谐波与电动机电磁部分固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力,从而加大噪声。

  由于电动机的工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各结构件的固有振动频率。

  当电源频率较低时,电源中的高次谐波所引起的损耗较大;其次变通电机转速变慢降低时,冷却风量与转速的三次方成正比减小,致使电机热量散发不出去,温升飞速增加,难以实现恒转矩输出。关键字:编辑:什么鱼 引用地址:伺服电机、变频电机、普通电机之间有什么区别?

  1、需要设定的电机参数 变频器以“矢量控制”(F0-03=1)模式运行时,对准确的电机参数依赖性很强,这是与“VF控制”(F0-03=2)模式的重要区别之一,要让变频器有良好的驱动性能和运行效率,变频器一定要活得被控电机的准确参数。 需要的电机参数有(默认电机1的功能码): 2、电机参数的自动调谐和辨识 让变频器获得被控电机内部电气参数的方法有:动态辨识、静态辨识、手动输入电机参数等方式。 电机参数自动调谐步骤如下: 以下以默认电机1的参数辨识方法为例进行讲解,电机2的辨识方法与之相同。第一步:如果是电机可和负载完全脱开,在断电的情况下,从机械上将电机与负载部分脱离,让电机能空载自由转动。第二步:上电后,首先将变频器命令

  特性参数? /

  说起对工业机器人的性能要求,无非就是“快、准、狠”三字。其实这也就是对机器人关节伺服电机的要求,今天我们就来拆解一下这三字背后的含义。 其中“快”、“准”的意思大家都非常好了解,就是要求伺服电机的响应速度要快,控制精度要高。而“狠”字又怎么解呢?其实大家仔细想想,伺服电机除了又快又准外,我们对它的余下要求就是过载能力强,即“狠”了。 1.1 为什么伺服电机要求过载能力强? 由于伺服电机在机器人上大多数都用在驱动关节的运动,因此它有必要进行频繁正反转短时运行。而在这种频繁正反转,而且又带着一定惯量的负载,还要求控制速度很快的情况下,对伺服电机的过载能力(过载扭矩、过载电流)要求是非常高的。 由上述公式可知,实际伺服

  伺服的结构是怎样的?一个最简易的伺服控制单元,就是一个伺服电机加伺服控制器,今天就来解析下伺服电机与伺服控制器。 电机动作的原理 右手螺旋法则(安培定则)——通电生磁 安培定则,也叫右手螺旋定则,是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则:用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向;通电螺线管中的安培定则:用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。 弗来明左手法则——磁生力 确定载流导线在外磁场中受力方向的定则。又称电动机定则。左手平展,大拇指与其余4指垂直,手心冲着N级,4指为电流方向,大拇指为载流导线在

  与伺服控制器 /

  一、变频器的原理 变频器按能量变换的情况,可大致分为交—交变频器与交—直—交变频器两种,前者是将工频电源转变成所需频率的交流电源,故称直接变频,后者是把直流电能(一般经交流电源整流而得)转变为所需频率的交流电源,故称为逆变器。 1.交—交变频器 简单的交—交变频器,可用两组反并联的变流器组成,如下图:如果让正组变流器和反组变流器轮流地导通,则负载上就获得交变的输出电压u0,u0的幅值能够最终靠改变变流器的控制角α加以调节,u0的频率则有正、反两组变流器轮流导通的切换频率所决定。 2.交—直—交变频器 交—直—交变频器是由整流器与逆变器组成,如下图:如果让两对晶闸管T1、T4与T2、T3轮流切换导通,则负载上就得到交流输出电压u

  时的选择要点 /

  1 引言 直流伺服电机具有响应快、低速平稳性好、调速范围宽等特点,因而常常用于实现精密调速和位置控制的随动系统中,在工业、国防和民用等领域内得到普遍应用,特别是在火炮稳定系统、舰载平台、雷达天线、机器人控制等场合。尽管交流伺服电机的发展相当迅速,但在这些领域内还难以取代直流伺服电机。 传统的直流调速系统包含2个反馈环路,即速度环和电流环,采用测速机、电流传感器(霍尔器件)及模拟电子线路实现速度的闭环控制。现代数字直流伺服控制则采用高速数字信号处理器(DSP),直接对速度和电流信号进行采样,通过软件实现数字比较、数字调节运算(数字滤波)、数字脉宽调制等各种功能,以此来实现对速度的精确控制。二者相比,模拟调速系

  的速度控制 /

  的距离来确定电缆和布线 .变频器 和 电机 的距离应该尽量的短。这样减小了电缆的对地电容,减少干扰的发射源。 2.控制电缆选用屏蔽电缆,海利普变频器动力电缆选用屏蔽电缆或者从变频器到电机全部用穿线.电机电缆应独立于其它电缆走线mm。同时应避免电机电缆与其它电缆长距离平行走线,这样才可以减少变频器输出电压快速变化而产生的电磁干扰。如果控制电缆和电源电缆交叉,应尽可能使它们按90度角交叉。与变频器有关的模拟量信号线与主回路线分开走线,即使在控制柜中也要如此。 4.与变频器有关的模拟信号线最好选用屏蔽双绞线,动力电缆选用屏蔽的三芯电缆(其规格要比普通电机的电缆大档)或遵从变频器的用户手册。

  来源:先器人 导言 在运行过程中,是通过的驱动实现多自由度的运动的。如果对机器人运行的动作速度、精度有比较高的要求,实际就要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。因此,在选择伺服电机的时候,一定要掌握步骤,把握要点。 伺服电机选型的步骤介绍 依据运行条件要求选用合适的负载惯量计算公式计算出机构的负载惯量。 依据负载惯量与伺服电机惯量选出适当的伺服电机规格。 结合初选的伺服电机惯量与负载惯量,计算出加速转矩及减速转矩。 明确负载机构的运动条件要求,即加/减速的快慢、运动速度、机构的重量、机构的运动方式等。 依据负载重量、配置方式、摩擦系数、运行效率计算出负载转矩。

  1. 引言 变频空调以其节能、室内温度更稳定、噪音低、舒适度更高的特点得到快速的发展,成为今后空调发展的新趋势已成业界共识。 变频空调一般是指空调压缩机及其风扇的变频控制,多采用永磁同步电机矢量控制的方案。目前空调风机大多还是采用单相交流电机的定频风机,这种单相交流风机接入单相交流电源就可工作,具有结构相对比较简单、可靠的优点,但是也有不能进行无极调速和风机效率比较低等缺点。为了进一步提升变频空调性能,当前已有空调厂家开始对空调风机也进行变频控制,真正的完成空调的全变频控制。 永磁同步电机(PMSM),功率密度高体积小,结构相对比较简单,采用矢量控制(FOC),具有动态响应快,效率高、噪音低及安全可靠的特点,很适合应用在空

  空调风机中的运用 /

  与运动控制系统 (杨耕, 罗应立)

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