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上海伊謄實業(yè)有限責任公司
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伺服電機與變頻電機的區(qū)別
2017-10-19 閱讀(185)
我們知道電機經(jīng)過這幾百年的發(fā)展出現(xiàn)了許多種電機，采用的技術(shù)也不一樣。伺服電機和變頻電機在日常生活中起著非常重要的作用，實際中好多人看到許多電器中的電機卻不知道到底是哪種電機，對于詳細的區(qū)分伺服電機和變頻電機似乎有些困難，本文將告訴你兩者的不同之處。
伺服是準確、、快速定位。變頻是伺服控制的一個必須的內(nèi)部環(huán)節(jié)，伺服驅(qū)動器中同樣存在變頻(必要時需進行無級調(diào)速)。但伺服是將電流環(huán)、速度環(huán)或者位置環(huán)都閉合才能進行的控制。另外，伺服電機的結(jié)構(gòu)與普通電機結(jié)構(gòu)也是有區(qū)別的，要滿足快速響應和準確定位。伺服電機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上有兩個繞組，即勵磁繞組和控制繞組，兩個繞組在空間相差90°電角度。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是*磁鐵，驅(qū)動gS控制的u/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較來調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度{線數(shù))。普通電機主要由轉(zhuǎn)子、定子整流器、前后端蓋和帶輪等組成。要滿足快速響應和準確定位，目前比較通用的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服，但這種電機受工藝的限制，很難達到很大的功率，十幾KW以上的同步伺服價格又及其昂貴，這樣在現(xiàn)實條件下多采用交流異步伺服，這時的驅(qū)動器就是由變頻器和帶編碼器反饋閉環(huán)進行控制的。兩者都有一些共同點，交流伺服的本身就是在直流電機的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機的控制方式來實現(xiàn)的，也就是說交流伺服電機必然有變頻的這一環(huán)節(jié)。變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT，IGCT等)通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形，類似于正余弦的脈動。由于頻率可調(diào)，所以交流電機的速度就可調(diào)了。但交流伺服電機必須具備一個性能，就是能克服交流伺服電機的所謂的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即無控制信號時，它不應轉(zhuǎn)動，特別是當它已經(jīng)在轉(zhuǎn)動時，如果控制信號消失，它應能夠立即停止轉(zhuǎn)動。而普通的感應電動機轉(zhuǎn)動起來以后，如果控制信號消失，往往仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
簡單的變頻器只能調(diào)節(jié)交流電機的速度，可以開環(huán)也可以閉環(huán)，主要由控制方式和變頻器決定的?，F(xiàn)在很多的變頻已經(jīng)將交流電機的定子磁場UVW3相轉(zhuǎn)化為可以控制電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的兩個電流的分量。市場上大多數(shù)能進行力矩控制的變頻器都是采用這樣方式控制力矩，UVW每相的輸出要加霍爾效應的電流檢測裝置，采用反饋后構(gòu)成閉環(huán)負反饋的電流環(huán)的PID調(diào)節(jié)，這樣既可以控制電機的速度也可控制電機的力矩，而且速度的控制精度優(yōu)于v/f控制，編碼器反饋也可加可不加。
在驅(qū)動器方面，伺服驅(qū)動器在發(fā)展了變頻技術(shù)的前提下，在驅(qū)動器內(nèi)部的電流環(huán)，速度環(huán)和位置環(huán)都進行了比一般變頻更的控制技術(shù)，在功能上也比傳統(tǒng)的變頻強大很多，zui主要的是可以進行的位置控制。它通過上位控制器發(fā)送的脈沖序列來控制速度和位置，驅(qū)動器內(nèi)部的算法和更快更的計算以及性能更優(yōu)良的電子器件使之更*于變頻器。在電機方面，伺服電機的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝要遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機(一般交流電機或恒力矩、恒功率等各類變頻電機)，也就是說當驅(qū)動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時，伺服電機能根據(jù)電源變化而產(chǎn)生相應的動作變化，響應特性和抗過載能力遠遠高于變頻器驅(qū)動的交流電機，電機方面的嚴重差異也會導致兩者的根本不同，所以變頻器在其的內(nèi)部算法設定時為了保護電機做了相應的過載設定。當然即使不設定，變頻器的輸出能力還是有限的，但有些性能優(yōu)良的變頻器也可以直接驅(qū)動伺服電機。
交流電機一般分為同步和異步電機。交流同步電機的轉(zhuǎn)子由永磁材料構(gòu)成，所以轉(zhuǎn)動后，隨著電機的定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，轉(zhuǎn)子也做響應頻率的速度變化，而且轉(zhuǎn)子速度=定子速度，所以稱“同步”。交流異步電機的轉(zhuǎn)子由感應線圈和材料構(gòu)成，轉(zhuǎn)動后，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁場切割定子的感應線圈，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應電流，進而轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應磁場，感應磁場追隨定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，但轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的感應線圈，轉(zhuǎn)子線圈中也就沒有了感應電流，轉(zhuǎn)子磁場消失，轉(zhuǎn)子失速又與定子產(chǎn)生速度差又重新獲得感應電流，所以在交流異步電機里zui關(guān)鍵的就是轉(zhuǎn)差率。由于變頻器和伺服在性能和功能上的不同，所以應用也不大相同：變頻器是在速度控制和力矩控制的場合要求不是很高場合，也有在上位加位置反饋信號構(gòu)成閉環(huán)用變頻進行位置控制的，但其精度和響應都不高；伺服只能在有嚴格位置控制要求、精度和響應要求高的場合中使用。一般情況下能用變頻控制的運動的場合幾乎都能用伺服取代，但同時要考慮價格和功率的問題。伺服的價格遠高于變頻，變頻器的功率zui大的能做到幾百KW，甚至更高，但伺服zui大就幾十KW。
