工业互联网预测性维护 课件 0001伺服电机

伺服电机重庆电子工程职业学院01伺服电机定义03交流伺服02直流伺服040506任务练习一伺服电机定义

当电机与主控制回路一起运行形成伺服驱动时，电机也被称为伺服电机。控制回路则通常设计为多回路控制回路（级联控制回路），电机电流、电压、扭矩、转速和/或位置等所有伺服都可以作为控制变量。操纵变量通常是输入功率的一个组成部分。伺服电机通常使用在工业系统中，如机床或机器人，它不仅涉及复杂的动力学，而且还具有高度运动精度的处理过程。

一、伺服电机定义伺服电机外观图示

用于定位驱动的伺服电机具有如下特征：高定位精度大转速范围（0.01-10000转）高速精度即使在低速运行下也会运行相当平稳高扭矩良好的动态响应

一、伺服电机定义

在原则上任何电机的类型都可以作为伺服电机使用，无论是直流、异步或同步电机。在固定的网格上与传统的同步电机相比，伺服驱动可以通过这个极轮偏转角来调节，以提供最大扭矩，从而能够满足动力学的高需求。

伺服电机分直流伺服和交流伺服两种。交流伺服电机比无刷直流伺服电机性能较好，且交流伺服是正弦波控制，转动脉动小，直流伺服是梯形波，但直流伺服比较简单、便宜。

一、伺服电机定义二直流伺服

直流伺服由直流电压控制。传统的直流伺服电动机动实质是容量较小的普通直流电动机，有他励式和永磁式两种，其结构与普通直流电动机的结构基本相同。

二、直流伺服

传统直流伺服电动机的基本工作原理与普通直流电动机完全相同，依靠电枢电流与气隙磁通的作用产生电磁转矩，使伺服电动机转动。通常采用电枢控制方式，即在保持励磁电压不变的条件下，通过改变电枢电压来调节转速。电枢电压越小，则转速越低;电枢电压为零时，电动机停转。由于电枢电压为零时电枢电流也为零，电动机不产生电磁转矩，不会出现“自转”。二、直流伺服

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷直流伺服电机——电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，维护方便(换碳刷)，会产生电磁干扰，对环境有要求，可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机——电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

二、直流伺服三交流伺服

交流伺服为一个两极的异步电机，有一个转子和一个定子，一个主绕组和一个90°位移的辅助绕组。通过这些绕组，定子产生旋转磁场；激励为正弦曲线，辅助绕组的电流滞后或导致主绕组的电流归0，取决于磁场的旋转方向。根据所施加的定子频率和滑差值，该转子异步于遵循该旋转磁场。因此，可以通过频率来控制速度。

交流伺服电机是无刷电机，分为同步和异步电机。三、交流伺服

1.异步伺服

异步交流伺服电动机指的是交流感应电动机。它有三相和单相之分，也有鼠笼式和线绕式，通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构简单，与同容量的直流电动机相比，质量轻1/2，价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速，必须从电网吸收滞后的励磁电流，导致电网功率因数变坏。

这种鼠笼转子的异步型交流伺服电动机简称为异步型交流伺服电动机，用IM表示。三、交流伺服

2.同步伺服

同步电机的定子有一个用于产生旋转磁场的三相绕组。转子具有励磁绕组，由滑环供给直流电，与定子绕组的极数相同。转子包括永久磁铁，可用于小机器。由机器产生的扭矩取决于负载角（转子角位移），并在两级机器的情况下达到最大角度90度。

在固定的网格上与传统的同步电机相比，伺服驱动可以通过转子角位移来调节从而提供最大扭矩，从而能够满足动力学的高需求。

准确记录转子的实际位置和速度，伺服电机有集成角度传感器，通常设计为解析器或增量编码器，所提供的信号形成高级别控制的基础（实际值）。三、交流伺服

3.同步分解器

在伺服电机内部，角位移传感器或者同步分解器的目的是确定实际转子位置和主控制回路所需的速度值。同步分解器将机械角位置转换为模拟电信号，其可以被进一步传播和处理。解析器包括可旋转的转子和一个固定的定子。转子轴通过轴承与壳体（所谓的带壳体的同步分解器）连接或可以没有直接连接（单独壳体同步分解器），在这种情况下，轴必须设计为空心轴。三、交流伺服

4.增量编码器

大多数传感器提供一个模拟信号来表示测量的变量。增量编码器为数字传感器，提供了0/1脉冲的二进制编码测量信号。

增量编码器可用于记录转子的位置和速率。它由一个均匀穿孔的连接转子的圆盘（扫描网格）和两个带光源和光电池的传感器构成。只要光源和光电池没有光学上的分离，传感器提供恒定电压信号。扫描圆盘所引起的中断导致方波脉冲的持续时间取决于速度。此外，传感器彼此轻微地抵消，所以产生的方波信号是不相同的。这样的布置可以确定旋转方