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伺服电机的事情原理是什么？

宣布日期：

2022-01-06

交流伺服电机的事情原理和单相感应电动机无实质上的差别。可是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。

当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组通电爆发脉动磁场�？梢郧新龆懦】闯闪礁鲈残涡懦�。这两个圆形旋转磁场以同样的巨细和转速，向相反偏向旋转，所建立的正、反转旋转磁场划分切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出巨细相同，相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流划分与各自的磁场作用爆发的力矩也巨细相等、偏向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部爆发的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场�。�，但以相同的速度，向相反的偏向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及爆发的电磁力矩也偏向相反、巨细不等（正转者大，反转者�。┖铣闪夭晃�，所以伺服电机就朝着正转磁场的偏向转动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩稳定，转子的速度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而爆发的合成力矩偏向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机爆发的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。

为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功效，把它的转子电阻做得特别大，使它的临界转差率Sk大于1。在电机运行历程中，如果控制信号降为“零”，励磁电流仍然保存，气隙中爆发一个脉动磁场，此脉动磁场可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线运行。由于转子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机爆发了一个与转子原来转动偏向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。

必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态下事情，差池称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠差别水平的差池称运行来抵达控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的基础区别。

就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量更小，驱动器对控制信号的响应更快;位置模式运算量更大，驱动器对控制信号的响应更慢。

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解。那么如果控制器自己的运算速度很慢(好比PLC，或低端运动控制器)，就用位置方法控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方法，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的事情量，提高效率(好比大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方法控制，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华这么干，并且，这时完全不需要使用伺服电机。

换一种说法是：

1、转矩控制：转矩控制方法是通过外部模拟量的输入或直接的地点的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的巨细，具体体现为例如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，外部负载即是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爆发)�？梢酝ü词钡母谋淠Ｄ饬康纳瓒ɡ锤谋渖瓒ǖ牧鼐尴�，也可通过通讯方法改变对应的地点的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的纠葛和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要凭据纠葛的半径的变革随时更改以确保材质的受力不会随着纠葛半径的变革而改变。

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巨细，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法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响以做运算用。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更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历程中的误差，增加了整个系统的定位精度。

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