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變頻電機與伺服電機的區別

2016-01-25

       摘要:在實際生活中,我們見過很多電動機,但是我們僅僅只知道它是電動機,要是有人問一句:你可知道這是什么電機?可能我們只能微微一笑,或者是求助度娘了!

不管是美國的“工業互聯網”,德國的“工業4.0”,還是中國的“中國制造2025”,在電機的選擇上大多是伺服電機變頻電機。但是要詳細的區分伺服電機與變頻電機,似乎并不是一件容易的事!

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第一個概念是交流電機里的變頻伺服。

       變頻器就像是節奏大師手里的那把琴,琴聲可千變萬化!類似的,變頻是將工頻的50Hz,60Hz的交流電先整流成直流電,然后通過可控開關器件(IGBT,IGCT等),載波頻率和PWM調節逆變為頻率可調的波形。簡單的變頻器只能調節交流電機的速度。但現在很多變頻電機已經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兩個電流的分量。這樣既可以控制電機的速度也可以控制電機的力矩。

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       伺服控制可比作是捕食時的蒼鷹。蒼鷹捕食動作之快,目標定位之準!同樣的伺服控制就是精準定位和快速響應。伺服是將電流環、速度環、位置環都閉合才能進行的控制。交流伺服的本質就是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。

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知道伺服電機的內部構造就可揭開伺服電機的面紗。

       伺服電機主要由定子和轉子構成,定子上有兩個繞組,勵磁繞組和控制繞組。其內部的轉子是永磁鐵或者是感應線圈,導磁材料,轉子在由勵磁繞組產生的旋轉磁場的作用下轉動。同時伺服電機自帶編碼器,驅動器實時的接受到編碼器的反饋信號,再根據反饋值與目標值進行比較來調整轉子轉動的角度。由此不難看出,伺服電機的控制精確度很大程度決定于編碼器的精度。

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既然有了伺服電機那為何還要變頻電機的存在?

       目前比較通用的交流伺服電機多為永磁同步交流伺服電機,但這種電機受工藝的限制,功率很難做大,十幾千瓦以上的同步伺服價格昂貴。于是人們更愿意去選擇控制性能略孫一籌的交流異步伺服電機。這時的驅動器就是由高端變頻器和帶編碼器反饋環進行控制的。

變頻電機在速度控制和力矩控制要求不高的場合應用較多,也有在加有位置反饋信號后構成位置閉環控制的變頻電機,但其精度和響應都不高;伺服電機一般應用在有嚴格控制要求,精度和響應要求高的場合。

       總得來說,能用變頻控制的運動場合幾乎都能用伺服控制取代。但伺服電機與變頻電機在實際應用中,有兩大明顯區別。一是伺服電機的價格要遠高于變頻電機;二是變頻器的功率最大能做到幾百Kw,甚至更高,但伺服最大也就到幾十Kw。

       新的產品的研發離不開測試,要想對變頻電機和伺服電機進行準確參數測試,那必須要滿足電機頻率帶寬的要求。

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