伺服电机的工作原理与特点(伺服电机具有什么特点?其基本工作原理是什么?)

  伺服电动机分类交流伺服电动机和直流伺服电动机。交流伺服电动机原理与两相交流异步电机相同,定子上装有两个绕组—励磁绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组在空间相隔90°。接线:励磁绕组的接线 控制绕组的接线励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。

  伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移。

  因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。

  伺服电机的优点:

  1、精度:实现了位置,速度和力矩的闭环控制;克服了步进电机失步的问题;

  2、转速:高速性能好,一般额定转速能达到2000~3000转;

  3、适应性:抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用;

  4、稳定:低速运行平稳,低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合;

  5、及时性:电机加减速的动态相应时间短,一般在几十毫秒之内;

  6、舒适性:发热和噪音明显降低。

  伺服电机可以控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高等特性,可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。

  伺服电机的作用:伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确。

  伺服电机的工作原理

  1、伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。

  2、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。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  伺服电机的别称是“执行电机”,从“执行”两个,我们可以知道,它是一个执行者。有执行,就必须有指令。而指令就来自于由驱动器解读的控制器。所以,很多时候,我们说到伺服电机,其实还离不开伺服驱动器的存在。它们两共同构成了一个运动控制单元,俗称“伺服系统”。

  伺服驱动器(servo drives)又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,是传动技术的高端产品。

  编码器是由刻度码盘、发光二极管、红外光电二级接收管、晶体管放大整形电路等组成,工作原理如下图所示。

  编码器是作为伺服系统的速度反馈和位置反馈元件,速度U等于转动一周的脉冲数除以转动一周的时间,移动距离S等于编码器输出的脉冲的个数以脉冲当量数,例如脉冲当量是一个微米,脉冲的输出个数乘以一微米就是工作平台移动的距离,所以编码器可以准确测量电机的转速和工作台移动的距离。

  交流伺服电机结构,它主要由定子和转子及编码器三部分组成。交流伺服电动机的定子是三相绕组,通一个三相交流电在定子产生的旋转磁铁场,其工作原理与三相电动机作原理一样;转子是一个永磁铁,在定子旋转磁场的作用下和磁场同步旋转,因此伺服电机也可看成是个同步电机。

  所以,编码器与在伺服电机的转子同轴,与转子一起同轴转幼,编码器分辨率是131072脉冲/转,等于何服电机旋转一周编码器就输出131072个脉冲,编码器输出脉冲反馈到伺服驱动器上,它构成一个闭环控制,从而伺服电机可以高速、高精的运动起来。

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