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伺服驱动器的工作原理

time:2022-02-28    Author: Smart Star


一个交流伺服电机有两个主要部分:一个固定在轴上旋转的转子,和一个固定在车架上不动的定子。其中一个元件有普通磁铁,另一个有线圈或“电磁铁”,可以通过电流打开它们。


通过轮流打开和关闭不同的绕组,你可以得到一个旋转的磁效应。这将推动普通磁铁,并导致转子旋转。

 

有刷电机在转子中有绕组,在定子中有磁铁,而无刷电机在定子中有绕组,在转子中有磁铁。

 

无论哪种方式,通过绕组的电流量控制转矩量(转得多快),而电压控制电机的速度(转得多快)。通过调节电流和电压供应,伺服驱动器控制电机轴的转矩,速度和位置。

 

在无刷电机中,定子中的电磁铁通电和断电,使磁转子旋转。

 

但是,如何告诉伺服驱动器要瞄准的扭矩、速度和位置呢?一件容易的事。你只需使用一个控制器,它可以是像拨号盘这样简单的东西,也可以是像电脑那样复杂的东西。

 

控制器发送一个信号(一个小的,但特定的电压脉冲)到伺服驱动器的命令输入。伺服驱动器然后本质上放大信号到所需的电流或电压的电机。

 

当然,能量守恒定律告诉我们,能量不可能凭空产生。

 

那么,这种放大的能量来自哪里呢?

 

伺服驱动器连接到某种提供恒定电压的电源单元(电池或插电设备)。伺服驱动器然后接受这个电源电压,并在必要时根据命令信号发送电源到电机。

 

如果你一直在跟踪,到目前为止,我们已经讨论了伺服驱动器连接的3个主要部件:电机绕组,控制器和电源。但与伺服驱动器相连的第四个部件使它们如此有效:电机反馈装置。

 

作为人类,我们一直在使用反馈设备。汽车上的速度表告诉我们行驶的速度,所以我们知道是要加速还是要减速。烹饪温度计可以让我们知道肉什么时候快熟了。气压计可以让我们知道自行车的轮胎何时需要更多的气或更少的气。一份客户反馈调查会告诉公司哪些地方需要做出调整。反馈使采取纠正行动变得容易得多。

 

大多数伺服电机都配备了某种反馈设备,如编码器,可以直接连接到伺服驱动器。

 

有了反馈回路,伺服驱动器就可以对发送给电机的电流和电压进行实时校正。这确保了电机在不受干扰的情况下,以所需的扭矩、所需的速度和所需的位置旋转。

 

增量编码器反馈装置

增量式编码器是一种用于电机跟踪旋转运动的常用反馈装置。

 

例如,假设一个外力开始作用在电机轴上,使其从所需的速度减速。电机的反馈信号显示电机的真实转速。然后,伺服驱动器将真实速度与目标速度进行比较,并增加提供给电机的功率进行补偿,直到达到适当的速度。

 

这类似于当你使用汽车的巡航控制,你开始上山。在不接触任何东西的情况下,你的汽车电脑会做出所有必要的改变,使你的汽车在有斜坡的情况下仍能以相同的速度行驶。在伺服驱动器中,这一切发生的速度比人类所能感知的要快,每秒钟有数千次调整。

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