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富田電機:伺服係統和變頻器的區別有哪些(xiē)

發布:admin 時間(jiān):2024-08-24

伺服驅動器是用來驅動伺服電機的,伺服電機可以是(shì)步進電機,也可(kě)以是交流異步電機,主要為了實現快(kuài)速、精確定位,像那種走走停停、精度要求很高的場合用的很多。

  變頻器就是(shì)為了將工頻交流電變頻(pín)成適合調節電機速度的電流,用以驅動電機,現在有的變(biàn)頻器也可以實現伺服控製了,也就是可以驅動伺服電機,但伺服驅動(dòng)器和變頻器還是不一樣的!可伺服和(hé)變頻器的區別究竟是什麽(me)?小編根據多年行業經驗(yàn),給您(nín)做(zuò)一個詳細的介紹。

  兩者定義

  變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換成另一頻(pín)率的電能控製裝置,能實現對交流異步電(diàn)機的軟啟動、變(biàn)頻調(diào)速、提高運轉精度、改變(biàn)功率因素等功能。變頻器可驅動變頻電機(jī)、普通交流電機(jī),主要是充當(dāng)調節電機轉速的角色。變頻器通常由整流單元(yuán)、高容量電(diàn)容、逆變器和控製器四部分組成。

  伺服係統是使(shǐ)物體(tǐ)的位置、方位、狀(zhuàng)態(tài)等輸出被控量(liàng)能夠跟隨輸(shū)入(rù)目標(或給定值)的任意變化的自動控製係統。主要任務是按控製命令的(de)要求、對功率(lǜ)進行放大(dà)、變換與調控等處理,使驅動裝置輸出的力矩、速度和位置控製的非常靈活方便。

  伺服係統是用來精確地跟隨或複現某個過程的反饋控製係(xì)統。又稱隨動係統。在很多情況下,伺服係統專指被控製量(liàng)(係統(tǒng)的輸出量)是機(jī)械(xiè)位移或位移速度、加速度的反饋控(kòng)製(zhì)係統,其作用是使輸出的機械位移(或轉角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服係統的結構組成和(hé)其他形式的(de)反饋控(kòng)製係統沒有原則上的區別。

  伺服係統按所用驅動元件的類型可分(fèn)為機電伺服係統、液壓伺服係統和氣動伺服係統。最基本(běn)的伺服係統包括伺服執行元件(jiàn)(電機、液壓(yā)缸)、反(fǎn)饋元件和伺服驅動器。若想讓(ràng)伺服係統(tǒng)運轉順利還需要一個上位機構,PLC、以及專門的運動控製卡(kǎ),工控(kòng)機+PCI卡,以便(biàn)給伺服驅動器發送指令。

  兩者工作(zuò)原理

  變(biàn)頻器的調速原理主要受製於異步電動機(jī)的轉速n、異步電動機的頻率f、電動機轉差率s、電動機極對數p這四個因(yīn)素。轉速n與頻率f成正比(bǐ),隻要改變頻率f即可改變(biàn)電動機的(de)轉速,當頻率f在0-50Hz的範圍內變化時,電(diàn)動機轉速調節範圍(wéi)非常寬。變頻調(diào)速就(jiù)是通過改變電動機電源頻率(lǜ)實現速度調節的(de)。主要采用(yòng)交—直—交(jiāo)方式,先把工頻交(jiāo)流(liú)電源通過整流器轉換成直流電源,然後再把直流電(diàn)源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均(jun1)可控製(zhì)的交流電源以供給電動機。變頻器的電路一般由整(zhěng)流(liú)、中間(jiān)直流(liú)環節、逆變和控(kòng)製4個部分組成。整流部分(fèn)為三相橋式不可控(kòng)整流器,逆變部分為IGBT三相(xiàng)橋式逆變器,且輸出(chū)為(wéi)PWM波形,中間直流環節為濾波、直流儲能和緩(huǎn)衝無功功率。

  伺服係(xì)統的工作原理簡單的說就是在開環控製的交直流電機的基礎上將速度和位置(zhì)信號通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉變壓器等反饋給驅動器做閉環負反饋的PID調節控製。再加上驅動器內部的電流閉環,通過這(zhè)3個閉環調節,使電機的輸出對設定值追隨的準確性和時間響應特(tè)性都提高(gāo)很多。伺服係統是個動態的隨動係統,達到的穩態平(píng)衡也是(shì)動態的平衡。

  兩者區別

  交(jiāo)流(liú)伺服(fú)的技術(shù)本身就(jiù)是借(jiè)鑒並應用了變頻的技術,在(zài)直流(liú)電機的伺服控製的基礎上通過變頻(pín)的PWM方式模仿直流電機的控(kòng)製方式來實現(xiàn)的(de),也就是說交流伺服電機必(bì)然(rán)有變頻的這一環節:變頻就是將工頻的50、60HZ的交(jiāo)流電(diàn)先整流成直流電(diàn),然後通過(guò)可控製門極的各類晶體管(IGBT,IGCT等)通過(guò)載波(bō)頻率和PWM調節逆變為頻(pín)率可調(diào)的波形類似於正餘弦的脈動電,由於頻率可調,所以交流電機的速度就可調了(n=60f/p,n轉速,f頻率,p極對數)。

  1. 過載能力不同

  伺服(fú)驅動器一般具有3倍過載能力,可用於(yú)克服慣性負載在(zài)啟動(dòng)瞬間的慣性力矩(jǔ),而變頻器一般允許1.5倍(bèi)過載。

  2. 控製精度

  伺(sì)服係統的控製精(jīng)度遠遠高於變頻,通常(cháng)伺服(fú)電機的控製精度是(shì)由(yóu)電機軸後端的旋轉編碼器(qì)保證。有些(xiē)伺服係統的控製精度甚(shèn)至達到(dào)1:1000。

  3. 應用場合不同

  變頻(pín)控製與伺服控製是兩個範疇的(de)控製。前者屬於傳動控(kòng)製領域,後者屬於運動控(kòng)製領域。一個是滿足(zú)一般工業應用要求,對性能指標要求不高(gāo)的應用場合,追(zhuī)求的是(shì)低成本。另一個則是追(zhuī)求高精度、高性能、高響應。

  4. 加減速性能不同

  在空載情況下(xià)伺服電機從靜止狀態加工到2000r/min,用時不會超20ms。電機的加速時間跟電機軸的(de)慣量以及負載有關係。通常(cháng)慣量越大加速時間越長。

  兩者的市場競爭

  由(yóu)於變頻器和伺服在性能和(hé)功(gōng)能上的不同,所以應用也不大相同,主要(yào)的競(jìng)爭集中在:

  1.技術含量競爭

  在相同的領域中,若采購方對機械的技(jì)術要(yào)求較高並(bìng)較為複雜(zá),則會選擇伺服係(xì)統。反之則會選擇變頻器產品。如一些數控機床、電子專用(yòng)設(shè)備等高科技機(jī)械均會首選伺服產品(pǐn)。

  2.價格競爭

  大多數采購方會顧慮成本,常常把技術忽略而首(shǒu)選價格較低的變頻(pín)器。眾所周知,伺服係統的價格差不多是變頻器產品(pǐn)的幾倍。

  盡(jìn)管目前伺服係(xì)統的應用還未普及,尤其(qí)是國產伺服係統,被(bèi)應用的場合相比進口伺服產品少之甚少。但隨著工業化進程的加快,人們將逐漸意識到伺服係統的優勢所在,伺服係統也將獲得采購商的認可(kě)。同樣,國產伺服技(jì)術(shù)也不會止步不前,不(bú)管是基於(yú)豐厚的利潤回報(bào)還是振興國家的曆史使命感,相信(xìn)會(huì)有越來(lái)越多的廠商將投入到伺服係統的(de)研發(fā)領域中。


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