在電機的選擇上大多是伺服電機與變頻電機。但是要詳細的區分伺服電機與變頻電機,似乎并不是一件容易的事!
第一個概念是交流電機裡的變頻 伺服。
變頻器就像是節奏大師手裡的那把琴,琴聲可千變萬化!類似的,變頻是将工頻的50Hz,60Hz的交流電先整流成直流電,然後通過可控開關器件(IGBT,IGCT等),載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形。簡單的變頻器隻能調節交流電機的速度。但現在很多變頻電機已經将交流電機的定子磁場UVW3相轉化為可以控制電機轉速和轉矩兩個電流的分量。這樣既可以控制電機的速度也可以控制電機的力矩。
伺服控制可比作是捕食時的蒼鷹。蒼鷹捕食動作之快,目标定位之準!同樣的伺服控制就是精準定位和快速響應。伺服是将電流環、速度環、位置環都閉合才能進行的控制。交流伺服的本質就是在直流電機的伺服控制的基礎上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現的,也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環節。
知道伺服電機的内部構造就可揭開伺服電機的面紗。
伺服電機主要由定子和轉子構成,定子上有兩個繞組,勵磁繞組和控制繞組。其内部的轉子是永磁鐵或者是感應線圈,導磁材料,轉子在由勵磁繞組産生的旋轉磁場的作用下轉動。同時伺服電機自帶編碼器,驅動器實時的接受到編碼器的反饋信号,再根據反饋值與目标值進行比較來調整轉子轉動的角度。由此不難看出,伺服電機的控制精确度很大程度決定于編碼器的精度。
既然有了伺服電機那為何還要變頻電機的存在?
目前比較通用的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服電機,但這種電機受工藝的限制,功率很難做大,十幾千瓦以上的同步伺服價格昂貴。于是人們更願意去選擇控制性能略孫一籌的交流異步伺服電機。這時的驅動器就是由高端變頻器和帶編碼器反饋環進行控制的。
變頻電機在速度控制和力矩控制要求不高的場合應用較多,也有在加有位置反饋信号後構成位置閉環控制的變頻電機,但其精度和響應都不高;伺服電機一般應用在有嚴格控制要求,精度和響應要求高的場合。
總得來說,能用變頻控制的運動場合幾乎都能用伺服控制取代。但伺服電機與變頻電機在實際應用中,有兩大明顯區别。一是伺服電機的價格要遠高于變頻電機;二是變頻器的功率最大能做到幾百Kw,甚至更高,但伺服最大也就到幾十Kw。
了解下交流電機:
交流電機一般分為同步和異步電機。
1、交流同步電機:就是轉子是由永磁材料構成,所以轉動後,随着電機的定子旋轉磁場的變化,轉子也做響應頻率的速度變化,而且轉子速度=定子速度,所以稱“同步”。
2、交流異步電機:轉子由感應線圈和材料構成。轉動後,定子産生旋轉磁場,磁場切割定子的感應線圈,轉子線圈産生感應電流,進而轉子産生感應磁場,感應磁場追随定子旋轉磁場的變化,但轉子的磁場變化永遠小于定子的變化,一旦等于就沒有變化的磁場切割轉子的感應線圈,轉子線圈中也就沒有了感應電流,轉子磁場消失,轉子失速又與定子産生速度差又重新獲得感應電流。。。所以在交流異步電機裡有個關鍵的參數是轉差率就是轉子與定子的速度差的比率。
3、對應交流同步和異步電機變頻器就有相映的同步變頻器和異步變頻器,伺服電機也有交流同步伺服和交流異步伺服,當然變頻器裡交流異步變頻常見,伺服則交流同步伺服常見。
新的産品的研發離不開測試,要想對變頻電機和伺服電機進行準确參數測試,那必須要滿足電機頻率帶寬的要求。
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