如何选用伺服电机.doc

伺服电动机又称执行电动机, 在自动控制系统中, 用作执行元件, 把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。?步进电机分三种:永磁式( PM),反应式( VR)和混合式( HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为 度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为 度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家 80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为 度而五相步进角一般为 度。这种步进电机的应用最为广泛。???以下将介绍一些伺服电机系统,涉及永磁同步电机以及感应异步电机。一个伺服系统,不单单是一个电机。它是一个闭环的运动系统,包含了控制器、驱动器、电仪和反馈装置,通常一个还配有一个光学或磁编码器。伺服系统能在采用永磁( permanent s ,PM) 技术后同步机械,配以有刷或无刷 PM电机,或在一个 AC感应电机上建立异步机械系统。永磁同步电机有较高的峰值,以及持续的扭矩,适用于精确位移系统的高加速度和快速减速中的驱动伺服系统。扭矩与输入电流直接呈比例关系。电机轴速与输入的电压相关。输入电压越高,电机的速度就越高。扭矩和速度的比的曲线呈线性的。永磁结构与电机气隙相关。如,无刷 PM电机的结构,包含两个交互的磁结构,移动的转子(连接着永磁)和定子线圈产生电磁反应,从而出现电机的转矩和速度。三相定子场能顺序产生能量,且 PM转子跟随转子场一起完成同步运动。一个特定的电子补偿系统,用于检查转子位置,并为定子线圈加能量。无刷PM电机,在所有其他的电机中成为精确位移系统的首选,除了汽车应用以及超大电机系统中。无刷 PM电机是仅有的伺服电机系统,能用于闭环扭矩、速度或位移系统。不同的转子 AC感应电机拥有 PM无刷电机同样的物理特性的定子,但它的转子结构完全不同。鼠笼结构的感应电机包含一系列的感应铝或铜条,放置在转子结构中,连接在末端线圈。这些短转子条与定子的旋转磁场互有电磁耦合感应,产生一个新的转子场,并与定子场相互反应,形成转子运动。在同步的定子和较慢的定子场,与实际的速度之间有差异。这个速度的差异就是所谓的滑差。输入的频率决定了电机的速度。例如,一个 60Hz、两极的 AC感应电机,无负载时的速度近 3,600 rpm ,一个四极AC 电机运行速度低于 1,800 rpm ,根据滑差值的不用而有所不同。当电机开始转矩时,滑差增加,速度降低。 AC 感应电机会输出更多的转矩,随着速度的降低,直至负载达到故障点,此时电机速度会遽降至零。一个固有的 AC 电机性能特点是,起始的转矩较小,必须在电机起始时卸去负载。随着 20世纪 80 年底变频器电子驱动的出现,电机特有的转矩- 速度性能曲线, 也发生了很大的改变。变频器的性能是,同时改变电压和频率,使用可调节或可变化的速度驱动,就能重新构建了转矩-速度曲线,AC感应电机是速度系统的主要环节。如何使用驱动技术在性能上的持续提高,将无刷 PM和AC感应电机,也带入了驱动市场的竞争,但是无刷 PM电机仍然在控制领域中占主导地位。AC感应电机不适应在低速和高速中使用。在伺服位移系统中使用一个