西门子6ES7214-1HG40-0XB0技术参数
交流伺服定子的构造基本上与分相式单相相似,如图所示。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组rf,它始终接在交流电压uf上;另一个是控制绕组l,联接控制信号电压uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式:
一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长; 另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子,如图所示。
交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:
一、起动转矩大
由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。它可使临界转差率s0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。
二、运行范围较宽
如图所示,较差率s在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。
较差率
三、无自转现象
正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(t1-s1、t2-s2曲线)以及合成转矩特性(t-s曲线)如图所示,与普通的单相异步电动机的转矩特性(图中t′-s曲线)不同。这时的合成转矩t是制动转矩,从而使电动机迅速停止运转。
转矩特性曲线
图是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。负载一定时,控制电压uc愈高,转速也愈高,在控制电压一定时,负载增加,转速下降。
闭环控制系统是采用直线型位置检测装置(直线感应同步器、长光栅等)对工作台位移进行直接测量并进行反馈控制的位置伺服系统,其控制原理见图1所示。这种系统有位置检测反馈电路,有时还加上速度反馈电路。
图1闭环伺服驱动系统
图2 永磁式同步
图3 交流内部结构
1. 交流同步伺服电机的种类
励磁式、永磁式、磁阻式和磁滞式
2. 永磁交流同步伺服电机的结构
电机由定子、转子和检测元件组成。见图2所示。其内部结构见图3所示。
3.永磁交流同步伺服电机工作原理和性能
当三相定子绕组通入三相交流电后,在定子、转子之间产生一个同步的旋转磁场,设转子为磁铁,在磁力作用下,使转子跟随旋转磁场同步转动。
只要负载不超过一定限度,就不会出现交流失步现象,这个负载大极限称为大同步扭矩。
用减少转子惯量,或让电动机先低速再提高到所要求的速度等方法,解决同步电机启动困难的问题。
主要参数:额定功率、额定扭矩、额定转速等。
交流伺服电机的优点:
◆ 动态响应好;
◆ 输出功率大、电压和转速提高。
4. 永磁交流同步伺服电机的调速方法
进给系统常使用交流同步电机,该电机没有转差率,电机转速为
调速方法:变频调速
5. 交流进给伺服电机的速度控制系统
系统组成:速度环、电流环 、spwn电路、功放电路、检测反馈电路。见图4所示。
图4 交流伺服电机速度控制系统组成框图
开环控制见图1所示
特点:结构简单,步进驱动、,无位置速度反馈。
图1 开环控制伺服驱动系统
1. 结构
电机的定子和转子铁心通常由硅钢片叠成。定子和转子均匀分布着很多小齿。定子上有a、b、c三对磁极,在相对应的磁极上绕有a、b、c三向控制绕组。其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。见图2-5-6所示。
2. 工作原理
步进是一种把电脉冲转换成角位移的电动机。用专用的驱动向步进电动机供给一系列的且有一定规律的电脉冲信号,每输入一个电脉冲,步进电机就前进一步,其角位移与脉冲数成正比,电机转速与脉冲频率成正比,而且转速和转向与各相绕组的通电方式有关。
3. 步进电机的通电方式
其运行方式有:三相单三拍、三相双三拍和三相六拍。
每输入一个脉冲信号步进电动机所转过的角度称为步距角,以θs表示。
步距误差是指步进电机运行时,转子每一步实际转过的角度与理论步距角之差值。
4. 步进电机功率驱动
驱动控制电路由环形分配器和功率放大器组成。
1)环形分配器
环形分配器是用于控制步进电机的通电方式的,其作用是将数控装置送来的一系列指令脉冲按照一定的顺序和分配方式加到功率放大器上,控制各相绕组的通电、断电。环形分配器功能可由硬件或软件产生。见图2、3所示。
图2 三相硬件环形分配器的驱动控制
图3 三相软件环形分配器的驱控制
2)驱动放大电路
图4是一种高低压驱动线路。
特点:
高压充电,低压维持。
图4 高低压驱动原理
5. 主要特征
1)大静转矩tmax
2)启动频率
3)连续运行频率
4)矩频特性
5)静态步矩误差
6. 步进电机的选择
步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。