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西门子伺服电机解说及现象

更新时间:2018-09-05

简要描述:

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一、西门子伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类

交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf,接恒定交流电压,利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化,达到控制电机运行的目的。交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%~15%和小于15%~25%)等特点。

直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E为电枢反电动势,K为常数,j为每极磁通,Ua、Ia为电枢电压和电枢电流,Ra为电枢电阻,改变Ua或改变φ,均可控制直流伺服电动机的转速,但一般采用控制电枢电压的方法,在永磁式直流伺服电动机中,励磁绕组被消除磁铁所取代,磁通φ恒定。直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。西门子伺服电机编码器轴承不好

二、西门子直流伺服电机和西门子交流伺服电机和优缺点

1)直流伺服电机的优点和缺点

优点:速度控制精确,转矩速度特性很硬,控制原理简单,使用方便,价格便宜。

缺点:电刷换向,速度限制,附加阻力,产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)

2)交流伺服电机的优点和缺点

优点:速度控制特性良好,在整个速度区内可实现平滑控制,几乎无振荡,90%以上的高效率,发热少,高速控制,高精确度位置控制(取决于编码器精度),额定运行区域内,可实现恒力矩,惯量低,低噪音,无电刷磨损,免维护(适用于无尘、易爆环境)

缺点:控制较复杂,驱动器参数需要现场调整PID参数确定,需要更多的连线。
三、西门子伺服电机原理

交流伺服电动机

交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁仅0.2-0.3Mm,空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比,有三个显著特点:

(1)起动转矩大:由于转子电阻大,使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。

(2)运行范围宽:运行平稳、噪音小。

(3)无自转现象:运转中的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。

我们从事伺服电机(马达)的维修工作很多年。

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1.电动机不能启动或启动不正常

故障原因:(1)电动机负载过重

         (2)电动机轴承磨损,导致转子卡住

         (3)换向器间发生短路

         (4)电源电压过低

         (5)电刷和换向器接触不良

排除方法: (1)应当减轻负载

         (2)清洗或更换转轴

         (3)查找短路点,清除短路或更换向器

         (4)检查电源,改善电源电压条件

         (5)调整电刷的弹簧压力,研磨电刷,修理换向器表面

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