了解什么是同步伺服電機以及它與異步伺服電機的區(qū)別。將比較和對比同步伺服電機和異步伺服電機的各種特性。
一、什么是同步伺服電機?
具有設(shè)計為以定子的旋轉(zhuǎn)磁場的速度(同步速度)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的交流電機的類型稱為同步電機。在同步電機中,當(dāng)接通交流電源時,定子繞組會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子的設(shè)計還使其通過使用永磁體或通過滑環(huán)的外部直流電源產(chǎn)生自己的磁場??梢钥闯?,同步伺服電機由兩個電源供電,即一個用于定子,另一個用于轉(zhuǎn)子,因此它被稱為雙勵電機。
二、什么是異步伺服電機?
設(shè)計成其轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的速度不同步的電機稱為異步伺服電機。在實際應(yīng)用中,異步伺服電機的轉(zhuǎn)子以比旋轉(zhuǎn)磁場的速度(或同步速度)相對小的速度旋轉(zhuǎn)。異步伺服電機中使用的轉(zhuǎn)子有兩種類型,即:鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線(或滑環(huán))式轉(zhuǎn)子。如果使用鼠籠型轉(zhuǎn)子,則電機只有一個輸入電源,因此該電機稱為單勵電機。當(dāng)異步伺服電機使用繞線轉(zhuǎn)子時,電機有兩個輸入電源,因此稱為雙勵電機。
三、同步伺服電機和異步伺服電機的區(qū)別
定義:(1)以同步速度運行的交流電機稱為同步電機。(2)以低于同步速度的速度運行的交流電機類型稱為異步伺服電機。
工作原理:(1)同步電機的工作原理是基于定子和轉(zhuǎn)子磁場之間的磁互鎖原理。(2)異步伺服電機的工作原理是定子磁場與轉(zhuǎn)子電路之間的電磁感應(yīng)原理。
速度的表達(轉(zhuǎn)子):(1)[數(shù)學(xué)處理錯誤]其中,f為電源頻率,P為定子極數(shù)。(2)[數(shù)學(xué)處理錯誤]其中,s是單據(jù)和[數(shù)學(xué)處理錯誤]
速度依賴性:(1)同步電機的速度取決于輸入交流電源的頻率和定子上的極數(shù)。(2)異步伺服電機的速度取決于機械負(fù)載、轉(zhuǎn)子電路電阻和電機轉(zhuǎn)差率。在實際應(yīng)用中,異步伺服電機的轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速。
滑差:(1)在同步伺服電機的情況下,沒有轉(zhuǎn)差,即定子和轉(zhuǎn)子以相同的速度旋轉(zhuǎn)。(2)異步伺服電機存在滑差,滑差總是大于0小于1。
負(fù)載對速度的影響:(1)同步電機的轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載的變化而變化。(2)異步的速度隨著負(fù)載的變化而變化。
開始:(1)同步電機不是自啟動的。它們需要一些外部啟動方式。(2)異步伺服電機是自啟動的。
轉(zhuǎn)子供應(yīng):(1)同步伺服電機的轉(zhuǎn)子需要額外的輸入電源來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場。(2)在異步伺服電機的情況下,如果轉(zhuǎn)子是鼠籠式,則不需要轉(zhuǎn)子電源,但繞線式轉(zhuǎn)子需要額外的電源輸入。
轉(zhuǎn)子供應(yīng)類型:(1)直流電源提供給同步電機的轉(zhuǎn)子。(2)交流電源(在繞線式轉(zhuǎn)子中)被饋送到轉(zhuǎn)子電路。
需要滑環(huán)和電刷:(1)同步伺服電機需要滑環(huán)和電刷為其轉(zhuǎn)子電路提供直流電。(2)帶有鼠籠式轉(zhuǎn)子的異步伺服電機不需要滑環(huán)。然而,對于繞線型轉(zhuǎn)子,使用滑環(huán)。
速度控制:(1)同步伺服電機的速度是通過使用VFD(變頻驅(qū)動)改變電源頻率來控制的。(2)異步伺服電機的速度可以通過使用可變轉(zhuǎn)子電阻或VFD來控制。
電源電壓對速度和扭矩的影響:(1)電源電壓不影響同步電機的速度和扭矩。(2)通過改變電源電壓,可以改變異步伺服電機的扭矩和速度。
資金成本:(1)同步伺服電機的投資成本較高。(2)異步伺服電機的初始成本相對較低。
效率:(1)同步電機具有高效率。
運行速度:(1)同步伺服電機最適合低于300 RPM的低速(恒定)應(yīng)用。(2)異步伺服電機最適合高速,超過600 RPM。
功率因數(shù):(1)通過改變勵磁,同步伺服電機可以在滯后超前或單位功率因數(shù)下運行。(2)異步伺服電機始終以滯后的功率因數(shù)運行。
應(yīng)用:(1)同步伺服電機可用于驅(qū)動機械負(fù)載以及功率因數(shù)校正(通過以超前功率因數(shù)運行)。(2)異步伺服電機只能用于驅(qū)動機械負(fù)載。
從上面的討論可以看出,同步伺服電機比異步伺服電機效率更高,但是同步伺服電機的成本比同額定值的異步伺服電機要高。事實上,同步伺服電機用于特殊應(yīng)用,如功率因數(shù)校正和驅(qū)動低速和恒速負(fù)載,而異步伺服電機用于一般用途,如驅(qū)動機械負(fù)載。此外,異步伺服電機的操作比同步伺服電機更容易。