行星齿轮减速机与变频电机有那些区别
伺服的基本概念(Idea)是准确、精确、快速定位。齿轮减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备,把电动机普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果,大小齿轮的齿数之比,就是传动比。随着减速机行业的不断发展,越来越多的企业运用到了减速机。变频是伺服控制的一个必须的内部环节,伺服驱动器中同样存在变频。但伺服将电流环速度环或者位置(position )环都闭合进行控制,这是很大的区别。除此外,行星齿轮减速机的构造与普通电机是有区别的,要满足快速响应和准确定位。现在市面上流通的交流行星齿轮减速机多为永磁同步交流伺服,但这种电机受工艺限制,很难做到很大的功率,十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵,这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服,这时很多驱动器就是高端变频器,带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、精确、快速定位,只要满足就不存在伺服变频之争。
一、两者的共同点: 交流伺服的技术本身就是借鉴(jiè jiàn)并应用了变频(frequency conversion)的技术,在直流马达的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的,也就是说交流行星齿轮减速机必然有变频的这一环节:变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电,然后通过可控制门极的各类晶体管通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电,由于频率可调,所以交流电机的速度就可调了
二、谈谈变频器: 简单的变频器只能调节交流马达的速度,这时可以开环也可以闭环要视控制方式方法和变频器而定,这就是传统意义上的V/F控制方式。现在很多的变频已经通过数学模型的建立,将交流电机的定子特性:波粒的辐射UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流(Electron flow)的分量,现在大多数能进行力矩控制的著名品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩,UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测(检查并测试)装置,采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节;ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术,具体请查阅有关资料。这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩,而且速度的控制精度优于v/f控制,编码(coding)器反馈也可加可不加,加的时候控制精度和响应特性要好很多。
三、谈谈伺服: 驱动器方面:伺服驱动器在发展了变频技术的前提下,在驱动器内部的电流(Electron flow)环,速度环和位置环都进行了比一般变频更精确的控制技术和算法运算,在功能上也比传统的变频强大很多,主要的一点可以进行精确的位置控制。齿轮减速电机利用各级齿轮传动来达到降速的目的.减速器就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了。通过(tōng guò)上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置,驱动器内部的算法和更快更精确的计算以及性能更优良的电子器件使之更优越于变频器。 马达方面:行星齿轮减速机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机,也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时,行星齿轮减速机就能根据电源变化产生响应的动作变化,响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机,电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号,而是电机本身就反应不了,所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的,有些性能优良的变频器就可以直接驱动行星齿轮减速机!!!
四、谈谈交流电机: 交流电机一般分为同步和异步电机
1、交流同步电机:就是转子是由永磁材料(Material)构成,所以转动后,随着电机的定子旋转特性:波粒的辐射的变化,转子也做响应频率(frequency)的速度变化,而且转子速度=定子速度,所以称 ;同步 ;。
2、交流异步马达:转子(rotor)由感应线圈和材料(Material)构成。齿轮减速电机利用各级齿轮传动来达到降速的目的.减速器就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了。转动后,定子产生旋转磁场,磁场分割定子的感应线圈,转子线圈产生感应电流(Electron flow),进而转子产生感应磁场,感应磁场追随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子的变化,一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈,转子线圈中也就没有了感应电流,转子磁场消失,转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。。所以在交流异步电机里有个关键(解释:比喻事物的重要组成部分)的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。
3、对应交流同步和异步电机变频器(Variable-frequency Drive)就有相映的同步变频器和异步变频器,行星齿轮(Gear)减速机也有交流同步伺服和交流异步伺服,当然变频器里交流异步变频常见,伺服则交流同步伺服常见。
五、应用 由于变频(frequency conversion)器和伺服在性能和功能上的不同,所以应用也不大相同:
1、在速度控制(control)和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器,也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的,精度(精确度)和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的,但好象不能直接控制位置。
2、在有严格位置(position )控制(control)要求的场合中只能用伺服来实现,还有就是伺服的响应速度远远大于变频,有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制,能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代,关键是两点:一是价格伺服远远高于变频,二是功率的原因:变频最大的能做到几百KW,甚至更高,伺服最大就几十KW。 就最后一点说下,现在伺服也能做到几百KW了。