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交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.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.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。
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大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显着特点:
1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3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。2、运行范围较广3、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)交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。
伺服电机工作原理
1.伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,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,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
2.交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
3.伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
什么是伺服电机?有几种类型?工作特点是什么?
答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,
请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别?
答:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。
永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国着名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:
⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小,易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
伺服电机安装使用注意事项
一、伺服电机油和水的保护
A:伺服电机可以用在会受水或油滴侵袭的场所,但是它不是全防水或防油的。因此, 伺服电机不应当放置或使用在水中或油侵的环境中。
B:如果伺服电机连接到一个减速齿轮,使用伺服电机时应当加油封,以防止减速齿轮的油进入伺服电机
C:伺服电机的电缆不要浸没在油或水中。
二、伺服电机电缆→减轻应力
A:确保电缆不因外部弯曲力或自身重量而受到力矩或垂直负荷,尤其是在电缆出口处或连接处。
B:在伺服电机移动的情况下,应把电缆(就是随电机配置的那根)牢固地固定到一个静止的部分(相对电机),并且应当用一个装在电缆支座里的附加电缆来延长它,这样弯曲应力可以减到小。
C:电缆的弯头半径做到尽可能大。
三、伺服电机允许的轴端负载
A:确保在安装和运转时加到伺服电机轴上的径向和轴向负载控制在每种型号的规定值以内。
B:在安装一个刚性联轴器时要格外小心,特别是过度的弯曲负载可能导致轴端和轴承的损坏或磨损
C:好用柔性联轴器,以便使径向负载低于允许值,此物是专为高机械强度的伺服电机设计的。
D:关于允许轴负载,请参阅“允许的轴负荷表”(使用说明书)。
四、伺服电机安装注意
A:在安装/拆卸耦合部件到伺服电机轴端时,不要用锤子直接敲打轴端。(锤子直接敲打轴端,伺服电机轴另一端的编码器要被敲坏)
B:竭力使轴端对齐到优秀状态(对不好可能导致振动或轴承损坏)。
控制原理
1、控制原理
浆纱机控制原理如上图所示,系统主要由 PLC、瑞典ABB ACS601变频器、人机界面构成,PLC与ABB ACS601变频器之间用MODBUS现场总线相连,构成现场总线通讯控制网络。ABB 变频器均内含标准MODBUS现场总线通讯接口,故该网络的组建无需特殊网络单元,简单、经济、快速,支持8M bit/s的通讯速率。
变频器的频率给定、起/停控制、参数修改、状态查询、故障查询等均可通过MODBUS现场总线实现;除此之外,卷绕变频器速度控制、张力给定、初始卷径设定、卷径复位等操作亦可通过MODBUS现场总线实现。故本系统简化了控制线路,节约了安装布线时间,方便了现场调试,更增加了系统灵活性。
2、Modbus 通讯协议
Modbus 协议是一种串行的主从通讯协议,该协议定义了主机查询的格式,包括:从机的编址方法(或广播),要求动作的功能代码,传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用Modbus协议结构,包括:动作确认,返回数据和错误校验等。
主机-从机 与 查询-响应
3、Modbus RTU信息帧结构
标准Modbus 网络可配置为ASCII或RTU(远程终端单元)中的任意一种通讯模式。本系统采用RTU模式,RTU信息帧
结构标准结构如下:
开始 地址域 功能域 数据域 CRC校验 结束
T1-T2-T3-T4 8位 8位 N*8位 16位 T1-T2-T3-T4
RTU通讯模式的信息中包括一个循环冗余校验(CRC)生成的错误校验域,CRC域包括一个16位的二进制数据,占两个字节,CRC值由发送设备首先计算,附在传送信息中。接收设备在接收时将重新计算CRC,并且把计算值与接收的CRC实际值做比较。如果两个值不相等,就说明有错误发生。
四、ABB 卷曲应用宏
1、ABB卷曲应用宏
ABB ACS600变频器卷曲应用软件专用于带材控制中复杂应用的中心卷曲/开卷机应用。中心卷曲/开卷机的旋转力是加在卷曲或开卷机的卷筒轴上,当卷筒直径变化时,为了使材料的表面张力保持不变,必须保证转速的变化与卷径成反比且转矩的变化与卷径成正比。
中心卷曲/开卷软件是一种非常经济实用的实现精确带材张力控制方法,应用宏有卷曲张力宏,卷曲调节辊宏,开卷张力宏,开卷调节辊宏,在各应用宏中包含卷径计算、转动惯量补偿、硬度控制等功能。
2、控制原理
本系统采用卷曲张力宏,速度闭环调节,控制原理图如下所示。
系统实时检测马达实际转速,计算当前卷径,并积分保持。根据内部计算出的卷径值对主速给定值进行调节,随着运行时间的增加,卷绕旋转速度降低。张力调节部分:系统将检测到的张力值送往控制系统,系统根据张力反馈值与张力设定值的差值,自动调节织轴的转速,以保持纱线实际张力值保持不变。
3、速度给定
在宏应用软件中转速给定的计算来自于带材速度。
其中:Dcore = 卷芯直径
Dact = 实际卷径
Lact = 线速度
Z = 减速比
π = 3.1416
4、卷径计算器
卷径是由实际带材速度和电机转速计算得出的,带有参数的积分器限制卷径的突变。
其中:Lact = 实际材料速度
Nact = 实际电机转速
π = 3.1416
Z = 减速比
系统采用现场总线、卷曲应用宏、触控技术等先进的控制技术,具有精确的控制性能,良好的动态特性,能够实现工厂网络化、信息化。该系统现已成功通过调试交付使用,运行情况良好。本系统不仅适合染浆联合机,亦可用于其它印染、纺织机械,具有极好的市场推广应用前景。