伺服電機、變頻電機、普通電機之間有什麼區別?

2021-01-08 騰訊網

伺服的基本概念是準確、精確、快速定位。變頻是伺服控制的一個必須的內部環節,伺服驅動器中同樣存在變頻(要進行無級調速)。

但伺服將電流環速度環或者位置環都閉合進行控制,這是很大的區別。除此外,伺服電機的構造與普通電機是有區別的,要滿足快速響應和準確定位。

現在市面上流通的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服,但這種電機受工藝限制,很難做到很大的功率,十幾KW以上的同步伺服價格及其昂貴,這樣在現場應用允許的情況下多採用交流異步伺服,這時很多驅動器就是高端變頻器,帶編碼器反饋閉環控制。

所謂伺服就是要滿足準確、精確、快速定位,只要滿足就不存在伺服變頻之爭。

一、兩者的共同點

交流伺服的技術本身就是借鑑並應用了變頻的技術,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。

變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電,然後通過可控制門極的各類電晶體(IGBT,IGCT等)通過載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形類似於正餘弦的脈動電,由於頻率可調,所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p ,n轉速,f頻率, p極對數)。

二、談談變頻器

簡單的變頻器只能調節交流電機的速度,這時可以開環也可以閉環,要視控制方式和變頻器而定,這就是傳統意義上的V/F控制方式。

現在很多的變頻已經通過數學模型的建立,將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的兩個電流的分量,現在大多數能進行力矩控制的著名品牌的變頻器都是採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,採樣反饋後構成閉環負反饋的電流環的PID調節;ABB的變頻又提出和這樣方式不同的直接轉矩控制技術,具體請查閱有關資料。

這樣可以既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於v/f控制,編碼器反饋也可加可不加,加的時候控制精度和響應特性要好很多。

三、談談伺服

驅動器方面:伺服驅動器在發展了變頻技術的前提下,在驅動器內部的電流環,速度環和位置環(變頻器沒有該環)都進行了比一般變頻更精確的控制技術和算法運算,在功能上也比傳統的變頻強大很多,主要的一點可以進行精確的位置控制。

通過上位控制器發送的脈衝序列來控制速度和位置(當然也有些伺服內部集成了控制單元或通過總線通訊的方式直接將位置和速度等參數設定在驅動器裡),驅動器內部的算法和更快更精確的計算以及性能更優良的電子器件使之更優越於變頻器。

電機方面:伺服電機的材料、結構和加工工藝要遠遠高於變頻器驅動的交流電機(一般交流電機或恆力矩、恆功率等各類變頻電機),也就是說當驅動器輸出電流、電壓、頻率變化很快的電源時,伺服電機就能根據電源變化產生響應的動作變化,響應特性和抗過載能力遠遠高於變頻器驅動的交流電機,電機方面的嚴重差異也是兩者性能不同的根本。

就是說不是變頻器輸出不了變化那麼快的電源信號,而是電機本身就反應不了,所以在變頻的內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,有些性能優良的變頻器就可以直接驅動伺服電機!!!

四、談談交流電機

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,隨著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,定子產生旋轉磁場,磁場切割定子的感應線圈,轉子線圈產生感應電流,進而轉子產生感應磁場,感應磁場追隨定子旋轉磁場的變化,但轉子的磁場變化永遠小於定子的變化。

一旦等於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,轉子失速又與定子產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。

五、應用

由於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:

1、在速度控制和力矩控制的場合要求不是很高的一般用變頻器,也有在上位加位置反饋信號構成閉環用變頻進行位置控制的,精度和響應都不高。現有些變頻也接受脈衝序列信號控制速度的,但好象不能直接控制位置。

2、在有嚴格位置控制要求的場合中只能用伺服來實現,還有就是伺服的響應速度遠遠大於變頻,有些對速度的精度和響應要求高的場合也用伺服控制,能用變頻控制的運動的場合幾乎都能用伺服取代,關鍵是兩點:一是價格伺服遠遠高於變頻,二是功率的原因:變頻最大的能做到幾百KW,甚至更高,伺服最大就幾十KW。

五、為什麼普通電機不能當變頻電機使用?

普通電動機是按恆頻恆壓設計的,不可能完全適應變頻器調速的要求,因此不能多做變頻電機使用。

變頻器對電機的影響主要在電動機的效率和溫升

變頻器在運行中能產生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行,裡面的高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅耗、鐵耗及附加損耗增加,最為顯著的是轉子銅耗,這些損耗會使電動機額外發熱,效率降低,輸出功率減小,普通電動機溫升一般要增加10%-20%。

電動機的絕緣強度問題

變頻器載波頻率從幾千到十幾千赫,使得電動機定子繞組要承受很高的電壓上升率,相當於對電動機施加陡度很大的衝擊電壓,使電動機的匝間絕緣承受較為嚴重的考驗。

諧波電磁噪聲與震動

普通電動機採用變頻器供電時,會使由電磁、機械、通風等因素所引起的震動和噪聲變的更加複雜。變頻電源中含有的各次諧波與電動機電磁部分固有空間諧波相互幹涉,形成各種電磁激振力,從而加大噪聲。

由於電動機的工作頻率範圍寬,轉速變化範圍大,各種電磁力波的頻率很難避開電動機的各結構件的固有振動頻率。

低轉速時的冷卻問題

當電源頻率較低時,電源中的高次諧波所引起的損耗較大;其次變通電機轉速降低時,冷卻風量與轉速的三次方成正比減小,致使電機熱量散發不出去,溫升急劇增加,難以實現恆轉矩輸出。

來源:網絡,版權歸原作者所有

相關焦點

  • 變頻電機的優缺點都有哪些?變頻電機和普通電機的五大區別分析
    變頻電機和普通電機的五大區別分析 發表於 2017-08-15 15:53:10   在購買使用電機時很多時候都被推薦購買變頻電機,那麼變頻電機和普通電機的區別到底有什麼?
  • 異步伺服電機和同步伺服電機的區別
    打開APP 異步伺服電機和同步伺服電機的區別 佚名 發表於 2015-08-26 17:45:11 實際上,伺服電機的家族也是分為多個血統的,你又有沒有想到呢?   伺服電機(servo motor )是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機,是一種補助馬達間接變速裝置。「伺服」一詞源於希臘語「奴隸」的意思,「伺服電機」可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機:在控制信號發出之前,轉子靜止不動;當控制信號發出時,轉子立即轉動;當控制信號消失時,轉子能即時停轉。
  • 步進電機與伺服電機的區別是什麼?
    傳統的工作模式已經滿足不了現代人們的需求,使用人工生產的效率極低,在生產自動化的時代中,使用工業機器人生產的效率能夠達到人工生產的幾倍,工業機器人有一個重要的組成部分
  • 伺服電機驅動器與步進電機驅動器之間的區別
    打開APP 伺服電機驅動器與步進電機驅動器之間的區別 發表於 2019-10-31 09:45:46 步進電機的控制系統由可編程控制器、環行脈衝分配器和步進電機功率驅動器組成,控制系統中plc用來產生控制脈衝;通過plc編程輸出一定數量的方波脈衝,控制山社步進電機的轉角進而控制伺服機構的進給量;同時通過編程控制脈衝頻率就是伺服機構的進給速度,環行脈衝分配器將可編程控制器輸出的控制脈衝按步進電機的通電順序分配到相應的繞組。
  • 普通電機為啥不能當變頻電機使用?
    變頻電機和普通電機的區別,主要表現在以下兩個方面: 第一,普通電機只能在工頻附近長時間工作,而變頻電機則可以長時間在嚴重高於,或者是低於工頻的條件下進行工作;舉個例子,我們國家的工頻是50Hz,普通電機如果長時間在5Hz,很快就會出現故障,甚至是損壞;而變頻電機的出現,就解決了普通電機的這個不足
  • 伺服電機和步進電機有什麼區別?
    電機市場兩大花魁非伺服電機和步進電機莫屬,他們各自在適用的領域大放光彩,也常常被比較和討論,那麼今天小編就從原理和原理和驅動器原理入手,講解下伺服電機與步進電機之間究竟有哪些區別。步進電機作為控制用的特種電機,是將電脈衝轉化為角位移的執行機構。
  • 步進電機和伺服電機的區別
    今天小編重點講解下伺服電機與步進電機之間究竟有哪些區別,我們將從雙方各自的原理和驅動器原理入手進行詳細的講解。 那先來看看步進電機的原理是什麼。分為直流和交流伺服電動機兩大類。 伺服電機接收到1個脈衝,就會旋轉1個脈衝對應的角度,從而實現位移,因為,伺服電機本身具備發出脈衝的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發出對應數量的脈衝,這樣,和伺服電機接受的脈衝形成了閉環,系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現精確的定位。
  • 步進電機與伺服電機的區別
    步進電機與伺服電機的區別 佚名 發表於 2017-03-08 11:07:51 伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動
  • 普通電機,減速電機,步進電機,伺服電機的區別,你都知道了嗎?
    這裡講的普通電機,步進電機,減速電機,伺服電機指的是直流電的微型電機,平常我們接觸到的也以直流電的居多。電機的學問很深,本文只是大致講一下製作機器人常用的各種電機。 普通電機是我們平時間的比較多的電機,電動玩具,刮鬍刀等裡面都有。一般只有兩個引腳,用電池的正負極接上兩個引腳就會轉起來,然後電池的正負極再相反的接在兩引腳上電機也會向反轉。
  • 什麼是伺服電機?伺服電機的內部結構及其工作原理
    直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結構簡單,啟動轉矩大,調速範圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產生電磁幹擾,對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。  無刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動平滑,力矩穩定。控制複雜,容易實現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。
  • 異步電機與變頻電機的區別
    讓我們來看一下異步電機與變頻電機的發展史:  電機深深的走入了我們的生活,可以說它是無處不在,而我們用的最為普遍的就是異步電機。隨著時代的發展,工作在工頻下的異步電機已經邁向了變頻時代,大大的提高了異步電機的發展空間。  我們都知道普通的異步電機只能在AC380V/50HZ的條件下運行,可以在標準的正弦波下工作。
  • 伺服電機與控制電機有什麼不同?如何選擇電機?
    實際上,簡單的判斷其優點缺點帶有片面性,數十年前,可以說「步進電機沒有伺服電機的精度高」確實存在,但隨著精密製造及驅動控制技術的進步,步進的技術也在改進,依然保持著重要的行業地位。伺服來自英文servo,指系統跟隨外部指令進行人們所期望的運動,運動要素包括位置、速度和力矩。伺服系統是以變頻技術為基礎發展起來的產品,是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統。
  • 伺服電機控制能否代替步進電機控制,交流伺服電機與步進電機的區別...
    步進電機是一種感應電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅動器就是為步進電機分時供電的,多相時序控制器。  雖然步進電機已被廣泛地應用,但步進電機並不能像普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈衝信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。
  • 變頻電機與普通電機的區別及其工作原理
    普通的異步電動機都是按照恆頻恆壓設計,不可能完全適應變頻調速的要求。由於使用了變頻器,當我們普通的電動機不能適用時,變頻電機就能很好地解決這個問題。一。變頻電機的好處:變頻電機採取「特殊變頻感應電動機堌變頻器」交流調速模式,使得機械自動化程度和生產效率大幅提升設備小型化、舒適度提升,目前正在替代傳統的機械調速和直流調速方案。
  • 滲墨壓電寫真機伺服電機與步進電機的區別
    但電機也分為兩種:伺服電機和步進電機,而且兩種的區別也很明顯:TONDA滲墨寫真機普通電機是我們平時間的比較多的電機,電動玩具,刮鬍刀等裡面都有。這種電機有轉速過快,扭力過小的特點,一般只有兩個引腳,用電池的正負極接上兩個引腳就會轉起來,然後電池的正負極再相反的接在兩引腳上電機也會向反轉。
  • 伺服電機和步進電機的28個區別
    1, 如何正確選擇伺服電機和步進電機?   主要視具體應用情況而定,簡單地說要確定:負載的性質(如水平還是垂直負載等),轉矩、慣量、轉速、精度、加減速等要求,上位控制要求(如對埠界面和通訊方面的要求),主要控制方式是位置、轉矩還是速度方式。供電電源是直流還是交流電源,或電池供電,電壓範圍。
  • 步進電機和伺服電機的區別你知道嗎?
    但是,對於許多用戶而言,他們不了解這兩種電機的主要區別,因此他們始終不知道如何選擇。那麼,步進電機和伺服電機之間的主要區別是什麼?1、工作原理這兩種電機在原理上有很大的不同,步進電機是將電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。
  • 步進電機與伺服電機
    傳統步進電機與伺服電機的基本區別在於電機類型及其控制方式。步進電機通常使用50到100極無刷電機,而典型的伺服電機只有4到12極。極點是電機的一個區域,其中北極或南極磁極是由永磁體磁鐵或通過繞組的線圈通過電流產生的。
  • 步進電機、伺服電機、舵機的原理和區別?
    每天和大家講解設備設計案例(口罩機,貼標機等),需要的同學可以加入學習QQ群:833131528 聽課學習                             其實在工程上並不像做理論研究那樣需要特別嚴格的定義,至少在伺服電機到底是什麼東西這點上
  • 交流伺服電機和直流伺服電機的區別
    伺服電機主要分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓為零時無自轉現象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。伺服電機分為交流伺服電機和直流伺服電機,在機電類行業應用非常廣,但很多人分不清他們之前的區別,下面來為大家介紹一下。一:交流伺服電機和直流伺服電機在基本結構上的對比