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什么是伺服電機?伺服電機的工作原理

文章出處:漢德保(HDB MOTOR)電機 人氣:5289發(fā)表時(shí)間:2021-03-10

伺服是什么?其實(shí),伺服就是一個(gè)電機,和控制這個(gè)電機的驅動(dòng)器。電機就叫伺服電機,驅動(dòng)器自然叫伺服驅動(dòng)器,‘伺服’源自于控制,精確控制的代名詞?!茱@然,為了控制電機,精確控制電機,專(zhuān)門(mén)研發(fā)出“伺服”這樣的一種系統。到此,可能很多人會(huì )奇怪:控制個(gè)電機為什么要做個(gè)這么復雜的系統呢?這不得不引入電機應用、原理以及發(fā)展的一些信息了。

什么是伺服電機?伺服電機的工作原理

電機,是運用電磁原理,通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)環(huán)境產(chǎn)生作用力作用而轉動(dòng)的一種電子產(chǎn)品。電子根據應用發(fā)展有直流電機、交流電機;直流又分有刷、無(wú)刷電機之分,主要是因為有刷電機必須定期更換碳刷,維護麻煩人類(lèi)設計出刷電機;交流電機又分單相、三相、同步、異步等。電機是蒸汽機、內燃機外產(chǎn)生運動(dòng)必須的載體,所以根據各自各樣的應用和工作要求,早期人類(lèi)就設計出了如此多的電機品種和類(lèi)別,各有各的特長(cháng)和優(yōu)點(diǎn),所以存在的相當長(cháng)的一段時(shí)間,不過(guò)它們的固有缺點(diǎn)與特性,日漸不能滿(mǎn)足人類(lèi)的需求,比如,所有電機的速度都不易控制,即使以控制速度見(jiàn)長(cháng)的直流電機,要想準恒定定在某個(gè)轉速上還是很難很難的;又如,由電磁原理我們不難發(fā)現,電機線(xiàn)圈通常是銅等低阻抗的材質(zhì)組成,那么通電瞬間電流是可以很大很大的,磁場(chǎng)對線(xiàn)圈的作用力跟這個(gè)通過(guò)的電流密切先關(guān),只有在電機轉起來(lái)轉速恒定,感抗恒定才使得電機的通電電流恒定,經(jīng)驗表明,啟動(dòng)瞬間電機的電流是電機正常工作電流的5~10倍,而且,電機在低于3倍的電流之下,啟動(dòng)乏力。這是電機至今的固有特點(diǎn)缺點(diǎn),至此,我們也不難明白,通電中的電機一旦發(fā)生堵轉(通俗說(shuō)就是掐死不動(dòng)了),通電電流對其可是災難性的。同時(shí)我們也不難明白,相對于傳動(dòng)系統來(lái)說(shuō),電機啟動(dòng)瞬間的扭力可是具有很大破壞力的,因為跟正常工作狀態(tài)時(shí)的扭力差距太大。
因此,人們一直以來(lái)都在著(zhù)力研究電機的速度和扭力控制問(wèn)題。后來(lái),人們在變頻技術(shù)上得到突破,開(kāi)發(fā)了變頻驅動(dòng)器,它在一定程度上可以控制三相電機的數度,而且也一定程度緩解了電機啟動(dòng)瞬間的扭力和轉動(dòng)加速度問(wèn)題。如今我們日常使用的升降電梯速度可變,和上產(chǎn)中的自動(dòng)扶梯速度可變,基本都是運用變頻技術(shù)。變頻技術(shù)就是利用逆變技術(shù)控制電機的三相供電頻率電流可變,從而達到一定程度地控制電機在某個(gè)速度下恒定的目的。技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于變頻器內可編程芯片(我們俗稱(chēng)CPU)內部的算法,所以變頻器本身有許多參數供用戶(hù)在特定場(chǎng)合應用時(shí)調節合適的算法補償。
伺服,就是在變頻的技術(shù)上發(fā)展出來(lái)的更進(jìn)一步產(chǎn)品,其通過(guò)電機屁股上安裝編碼器反饋信息,驅動(dòng)器內部的CPU再結合這個(gè)反饋信息生成控制三相電流輸出的脈沖,從而實(shí)現伺服電機的精確控制。伺服驅動(dòng)器的“使能”,其實(shí)就是啟動(dòng)一個(gè)設計好的三相電機動(dòng)力電源的脈沖,使電機懸停在停止和轉動(dòng)之間,那么這個(gè)既解決了電機啟動(dòng)瞬間缺點(diǎn)所帶來(lái)的問(wèn)題,也使得能伺服驅動(dòng)器在接收到外界“電機轉動(dòng)”指令使電機迅速轉動(dòng)。那么,伺服內部的眾多參數,不過(guò)就是分門(mén)類(lèi)別地根據伺服應用在各種各樣各式的運用場(chǎng)合下,配合上位機、配合機械機床、配合特定的瞬態(tài)、力度的修補調整。
我想,太專(zhuān)業(yè)的術(shù)語(yǔ),外行人看不懂,行內人好像術(shù)語(yǔ)都明白都懂,卻想象不出其究竟是如何體現表現的。
那么,伺服系統,我們可以借助公司財務(wù)來(lái)理解,老板通常只會(huì )去跟財務(wù)人員說(shuō)“我要分什么報表”、“我要什么收支情況”、“我要出差安排”等等等等,財務(wù)部就根據公司內部的一切信息方法進(jìn)行計算,得出老板所需要的答案。伺服系統就是這么樣的一個(gè)系統。
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