交流伺服电机与普通电机有很多区别

交流伺服电机与普通电机有很多区别

2008-1-15 11:15:00 来源：作者: 网友评论 0 条 点击查看

交流伺服电机与普通电机有很多区别： 1、根据电机的不同应用领域，电机的种类很多，交流伺服电机属于控制类电机。 伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。伺服电机的构造与普通电机是有区别的， 带编码器反馈闭环控制，能满足快速响应和准确定位。 现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，这种电机受工艺限制，很难 做到很大的功率，十几 Kw 以上的同步伺服电机价格很贵，在这样的现场应用，多采 用交流异步伺服电机，往往采用变频器驱动。 2、电机的材料、结构和加工工艺，交流伺服电机要远远高于变频器驱动的交流 电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机）。就是说当伺服驱动器输出 电流、电压、频率变化很快时，伺服电机能产生响应的动作变化，响应特性和抗过载 能力远远高于变频器驱动的交流电机。 当然不是说变频器输出不了变化那么快的电源 信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频器的内部算法设定时为了保护电机做了 相应的过载设定。 3、交流电机一般分为同步和异步电机： （1）、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的 定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所 以称“同步”。 （2）、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁 场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感 应磁场追随 定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦

等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子 磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。。。所以在交流异步 电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。 （3）、对应交流同步和异步电机，变频器就有相应的同步变频器和异步变频器， 伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服。当然变频器里交流异步变频常见，伺服 则交流同步伺服常见。 4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别，可以参考一下《电机学》方面的书 籍；普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服驱动器的电流容量不能满足 要求。可从电机的尺寸就知道原因了。

关于伺服的应用。 关于伺服的应用。有很多方面，连一个小小的电磁调压阀，也可以算上一个伺服 系统。其他伺服应用如火炮或雷达，用作随动，要求实时性好，动态响应快，超调小， 精度在其次。如果是机床，则经常用作恒速，位置高精度，实时性要求不高。 首先得确定你应用在什么场合。如果用在机床上，则控制部分硬件可以设计得相 对简单一些，成本也相应低些。如果用于军工，则内部固件设计时控制算法应该更灵 活，比如提供位置环滤波、速度环滤波、非线性、最优化或智能化算法。当然不需要 在一个硬件部分上实现。可以面向对象做成几种类型的产品。

交流伺服在加工中心、自动车床、电动注塑机、机械手、印刷机、包装机、弹簧 机、三坐标测量仪、电火花加工机等等方面的设备有广阔的应用。

关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。 关于步进电机和交流伺服电机的性能有较大差别。

步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目 前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的 出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展 趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。 虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上 存在着较大的差异。如：1、制精度不同；2、低频特性不同 3、矩频特性不同 4、过 载能力不同 5、运行性能不同 6、速度响应性能不同。 交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。 但在一些要求不高的场合也经常 用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、 成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

有关伺服零点开关的问题。 有关伺服零点开关的问题。

找零的方法有很多种，可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以伺服电机自 身完成（有些品牌伺服电机有完整的回原点功能），也可通过上位机配合伺服完成， 但回原点的原理基本上常见的有以下几种。 一、伺服电机寻找原点时，当碰到原点开关时，马上减速停止，以此点为原点。 二、回原点时直接寻找编码器的 Z 相信号，当有 Z 相信号时，马上减速停止。 这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也不高。

同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。 同步带的安装对伺服定位也有很大影响吗。

这个情况，得知道伺服是不是调得很软？常见伺服是用脉冲控制的，那么，位置 环的比例增益，速度环比例增益、积分时间常数分别是多少？ 位置环比例增益：21rad/s 速度环比例增益：105rad/s 速度环积分时间常数：84ms

关于伺服的三种控制方式

一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式 。 想知道的就是这三种控制方式具体根据什么来选择的? 速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。位置控制是通过发脉冲来控制的。 具体采用什么控制方式要根据客户的要求，满足何种运动功能来选择。

如果您对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，当然是用转矩模

式。 如果对位置和速度有一定的精度要求，而对实时转矩不是很关心，用转矩模式不 太方便，用速度或位置模式比较好。如果上位控制器有比较好的闭环控制功能，用速 度控制效果会好一点。如果本身要求不是很高，或者，基本没有实时性的要求，用位 置控制方式对上位控制器没有很高的要求。 就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应 最快；位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。 对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控 制器本身的运算速度很慢（比如 PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。如 果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少 驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）；如果有更好的上位控 制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控 制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。

换一种说法是： 1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设 定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如 10V 对应 5Nm 的话，当外部模拟 量设定为 5V 时电机轴输出为 2.5Nm:如果电机轴负载低于 2.5Nm 时电机正转，外部 负载等于 2.5Nm 时电机不转，大于 2.5Nm 时电机反转（通常在有重力负载情况下产 生）。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式 改变对应的地址的数值来实现。 应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中， 例如饶线装置或拉光纤 设备， 转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕 半径的变化而改变。 2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度 的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速 度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应 用于定位装置。 应用领域如数控机床、印刷机械等等。 3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在 有上位控制装置的外环 PID 控制时速度模式也可以进行定位， 但必须把电机的位置信 号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。 位置模式也支持直接负载外环检测 位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载 端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整 个系统的定位精度。

怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别？ 怎样判断伺服电机与伺服驱动器的故障区别？ 看驱动器上的错误、报警号，然后查手册。如果连报警都没有了，那自然就是驱 动器故障，当然，还有可能是根本伺服就没有故障，而是控制信号错误导致伺服没有 动作。

除了看驱动器上的错误、报警号，然后查手册外，有时最直接判断方法是更换，如 X 与 Z 轴伺服换（型号相同才可以）。或修改参数，如把 X 轴锁住，不让系统检测 X 轴 但应注意：X 轴与 Z 轴互换，即使型号相同，进口设备也可能因为负载不同、参数不 同而产生问题。当然，如果是国产设备，通常不会针对使用情况调整伺服参数，一般 不会有问题。但应注意 X 轴与 Z 轴电机功率转矩是否相同、电机丝杆是否直联以及 电子齿轮减速比方面事宜。 关于交流伺服电机的几个问题： 关于交流伺服电机的几个问题： （ ） 交流同步伺服、 交流异步伺服的额定转速与极数是否有关？ 问 A） 交流同步伺服、 ： 交流异步伺服的额定转速与极数是否有关？n1=60f/2p？ ？ 额定转速以下输出恒转矩， 额定转速以上恒功率， 那么额定转速的界定是由电机本身 额定转速以下输出恒转矩， 额定转速以上恒功率， 的机械决定还是驱动器来决定？ 的机械决定还是驱动器来决定？ 有关，同步转速 n1=60f/2p，异步机还有滑差 s，n=(1-s)n1，同步机 n=n1，2p 为 极对数。控制中弱磁速度的界定是由驱动器判断的。 额定转速可以由几个方面决定：同步伺服的反电势高低、电机铁心材料允许的驱 动电流交变频率、额定转矩下电机的最大功率、最高温升等，最主要还是反电势；异 步电机主要受材料允许的最高频率以及极对数限制。 额定转速的界定由电机本身的机械和电器特性来决定。 （ ） 直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形式？ 问 B） 交、 ： 直流伺服的区分是否取决于驱动器与电机间的电流或电压的形式？ 但直流无刷伺服的电流方向也变化？是否可以理解为交流？ 但直流无刷伺服的电流方向也变化？是否可以理解为交流？交流伺服是否是以直流 无刷伺服的原理为基础演变的？ 无刷伺服的原理为基础演变的？ 答： 交流伺服通常指以正弦波驱动方式的伺服， 无刷驱动相当于整流子数为 6 （7） 的有刷直流电机的控制精度，一般低速特性较差。商业上也有称他为交流伺服，仅因 为他甩掉了电刷，但特性恐怕比好的交流伺服、直流伺服有差距，10000 倍的调速比 无刷电机绝难达到。 直流无刷马达其实是自控式永磁同步马达的一种，不过是矩形波供电，而通常说 的永磁同步马达是正弦波供电的。之所以说是“直流电机”，主要考虑到无刷马达的控 制器相当于直流有刷马达的电刷和换向器，实现“电子换向”，从直流母线侧看相当于 直流电机。 直流伺服用于直流电机，不是直流无刷电机；直流无刷电机与交流伺服电机其实 是一回事，就是交流同步电机（交流永磁同步伺服电机）。 ）：电机的极对数 问（C）：电机的极对数？ ）：电机的极对数？ 答：n1=60*f/2p p 一般表示电机的极对数数，2p 是极数。 1 对极包括 N 极和 S 极，极数当然是极对数的两倍。

同步电机机械转速=60*运行频率/极对数； 异步电机机械转速=60*运行频率*（1-滑差率）/极对数