了解什么是同步伺服电机以及它与异步伺服电机的区别。将比较和对比同步伺服电机和异步伺服电机的各种特性。
一、什么是同步伺服电机?
具有设计为以定子的旋转磁场的速度(同步速度)旋转的转子的交流电机的类型称为同步电机。在同步电机中,当接通交流电源时,定子绕组会产生旋转磁场。转子的设计还使其通过使用永磁体或通过滑环的外部直流电源产生自己的磁场。可以看出,同步伺服电机由两个电源供电,即一个用于定子,另一个用于转子,因此它被称为双励电机。
二、什么是异步伺服电机?
设计成其转子与旋转磁场的速度不同步的电机称为异步伺服电机。在实际应用中,异步伺服电机的转子以比旋转磁场的速度(或同步速度)相对小的速度旋转。异步伺服电机中使用的转子有两种类型,即:鼠笼式转子和绕线(或滑环)式转子。如果使用鼠笼型转子,则电机只有一个输入电源,因此该电机称为单励电机。当异步伺服电机使用绕线转子时,电机有两个输入电源,因此称为双励电机。
三、同步伺服电机和异步伺服电机的区别
定义:(1)以同步速度运行的交流电机称为同步电机。(2)以低于同步速度的速度运行的交流电机类型称为异步伺服电机。
工作原理:(1)同步电机的工作原理是基于定子和转子磁场之间的磁互锁原理。(2)异步伺服电机的工作原理是定子磁场与转子电路之间的电磁感应原理。
速度的表达(转子):(1)[数学处理错误]其中,f为电源频率,P为定子极数。(2)[数学处理错误]其中,s是单据和[数学处理错误]
速度依赖性:(1)同步电机的速度取决于输入交流电源的频率和定子上的极数。(2)异步伺服电机的速度取决于机械负载、转子电路电阻和电机转差率。在实际应用中,异步伺服电机的转速总是小于同步转速。
滑差:(1)在同步伺服电机的情况下,没有转差,即定子和转子以相同的速度旋转。(2)异步伺服电机存在滑差,滑差总是大于0小于1。
负载对速度的影响:(1)同步电机的转速不随负载的变化而变化。(2)异步的速度随着负载的变化而变化。
开始:(1)同步电机不是自启动的。它们需要一些外部启动方式。(2)异步伺服电机是自启动的。
转子供应:(1)同步伺服电机的转子需要额外的输入电源来产生转子磁场。(2)在异步伺服电机的情况下,如果转子是鼠笼式,则不需要转子电源,但绕线式转子需要额外的电源输入。
转子供应类型:(1)直流电源提供给同步电机的转子。(2)交流电源(在绕线式转子中)被馈送到转子电路。
需要滑环和电刷:(1)同步伺服电机需要滑环和电刷为其转子电路提供直流电。(2)带有鼠笼式转子的异步伺服电机不需要滑环。然而,对于绕线型转子,使用滑环。
速度控制:(1)同步伺服电机的速度是通过使用VFD(变频驱动)改变电源频率来控制的。(2)异步伺服电机的速度可以通过使用可变转子电阻或VFD来控制。
电源电压对速度和扭矩的影响:(1)电源电压不影响同步电机的速度和扭矩。(2)通过改变电源电压,可以改变异步伺服电机的扭矩和速度。
资金成本:(1)同步伺服电机的投资成本较高。(2)异步伺服电机的初始成本相对较低。
效率:(1)同步电机具有高效率。
运行速度:(1)同步伺服电机最适合低于300 RPM的低速(恒定)应用。(2)异步伺服电机最适合高速,超过600 RPM。
功率因数:(1)通过改变励磁,同步伺服电机可以在滞后超前或单位功率因数下运行。(2)异步伺服电机始终以滞后的功率因数运行。
应用:(1)同步伺服电机可用于驱动机械负载以及功率因数校正(通过以超前功率因数运行)。(2)异步伺服电机只能用于驱动机械负载。
从上面的讨论可以看出,同步伺服电机比异步伺服电机效率更高,但是同步伺服电机的成本比同额定值的异步伺服电机要高。事实上,同步伺服电机用于特殊应用,如功率因数校正和驱动低速和恒速负载,而异步伺服电机用于一般用途,如驱动机械负载。此外,异步伺服电机的操作比同步伺服电机更容易。