伺服器的作用,什么是变频器?什么是电机起动器?什么是伺服驱动器?它们都有什么作用?


伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动,使工作台(或溜板)精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动,最后加工出符合图纸要求的零件。

服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可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。工作原理:
1、伺服系统(servomechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。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,但维护不方便(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,最高转动速度低,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)。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别: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。

伺服机构(Servo-Mwchanisnt,)这是一种伺服系统,其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数。伺服机构(servomechanism)系指经由闭回路控制方式达到一个机械系统位置、速度、或加速度控制的系统。发展历史伺服机构理论(servomechansimtheory)起源于二次世界大战期间,美军为了发展具有自动控制功能的雷达追踪系统,委托了麻省理工学院发展控制机械系统的闭回路控制技术,以强化巡航导弹等导向武器精准度,此一发展奠定了后来伺服机构理论的基础。而微处理器及集成电路的不断进化,不仅带动了资讯产业的发展,也间接带动了伺服驱动技术的发展。构造一个伺服系统的构成通常包含受控体(plant)、致动器(actuator)、传感器(sensor)、控制器(controller)等几个部分。受控体系指被控制的物件,例如一格机械手臂,或是一个机械工作平台。致动器的功能在于主要提供受控体的动力,可能以气压、油压、或是电力驱动的方式呈现,若是采用油压驱动方式,则为油压伺服系统。目前绝大多数的伺服系统采用电力驱动方式,致动器包含了马达与功率放大器,例如应用于伺服系统的特别设计马达称之为伺服马达(servomotor),其装置内含位置回授装置,如光电编码器(opticalencoder)或是解角器(resolver)。一个传统伺服机构系统的组成,伺服驱动器主要包含功率放大器与伺服控制器。以伺服马达为例,其伺服控制器通常包含速度控制器与扭矩控制器,马达通常提供类比式的速度回授信号,控制界面采用±10V的类比讯号,经由外回路的类比命令,可直接控制马达的转速或扭矩。采用这种伺服驱动器,通常必须再加上一个位置控制器(positioncontroller),才能完成位置控制。目前主要应用于工业界的伺服马达包括直流伺服马达、永磁交流伺服马达、与感应交流伺服马达,其中又以永磁交流伺服马达占绝大多数。控制器的功能在于提供整个伺服系统的闭路控制,如扭矩控制、速度控制、与位置控制等。目前一般工业用伺服驱动器(servodrive)通常包含了控制器与功率放大器。伺服驱动器包含了伺服控制器与功率放大器,伺服马达提供分辨率的光电编码器回授信号。

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。电机起动时,起动电流和电压很高,这对电机电枢线圈不利,所以用电机启动器降低电机启动时的电流和电压。伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速,伺服电机驱动器接收电机编码器的反馈信号,并和指令脉冲进行比较,从而构成了一个位置的半闭环控制,使被控系统工作在设定状态