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  • 一谈到运动控制,大家第一时间就会想起伺服电机。实际上,伺服电机的家族也是分为多个血统的,你又有没有想到呢?文章就为大家介绍一下异步伺服电机和同步伺服电机区别
  • 同步电机与异步电机区别

    万次阅读 多人点赞 2018-11-08 17:28:56
    同步电机,转速与旋转磁势同步,而异步电动机的转速则低于电磁转速;同步电机不论负载大小,只要不失步,转速就不会变化,异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。  2. 二者转动的原理不同。同步电机,...

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        1. 同步电机,转速与旋转磁势同步,而异步电动机的转速则低于电磁转速;同步电机不论负载大小,只要不失步,转速就不会变化,异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。

        2. 二者转动的原理不同。同步电机,定子和转子都产生磁场,即定子绕组通三相交流电以后产生旋转磁场,转子磁场可由直流励磁线圈或者永磁体产生,定子磁场和转子磁场就像两块磁铁一样,同性相吸;由于定子磁场以电源频率在旋转,所以就带动转子一起旋转运动,两者速度相同。因为,转子角速度等于同步速度(与电源频率一致),所以称为同步电机。异步电机,以鼠笼式为例,只有定子绕组通三相交流电产生旋转磁场,而转子“鼠笼”可以理解为就是一组闭合的导线,本身没有电流,也没有磁场。当定子的旋转磁场切割转子“鼠笼”的导体时(反过来就是导体切割磁力线,法拉第电磁感应定律),在转子上产生感应电流;这时候,由安培定律可知,通电导线在磁场中会受到作用力,驱动转子运动。但是,转子速度永远无法达到定子旋转磁场的速度,因为一旦他们相等了,相当于转子和磁力线相对静止,导体就不切割磁力线了,也就无法产生感应电流了,没有电流就没有安培力了,没有安培力驱动转子在负载力矩的作用下就会减速,减速后转子速度就又低于同步转速,导体就又开始切割磁力线了......,因此转子速度始终达不到同步转速(即由电源频率决定的定子旋转磁场的转速),这也是异步电机的“异步”的由来。这就是二者的本质区别。

        3. 外部特性和应用上的区别,就不赘述啦。

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  • 电动机按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机异步电动机和同步电动机同步电动机还可分为永磁同步电动
  • 同步电动机异步电动机 原理: 同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,...

    同步电动机与异步电动机

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    原理:

    同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当于一个电磁铁,有N极和S极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。

    直线异步电动机的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合,定子和动子的铁心长度不等。定子可制成短定子和长定子两种形式。由于长定子结构成本高、运行费用高,所以很少采用。直线电动机与旋转磁场一样,定子铁心也是由硅钢片叠成,表面开有齿槽;槽中嵌有三相、两相或单相绕组;单相直线异步电动机可制成罩极式,也可通过电容移相。直线异步电动机的动子有三种形式:

    (1)磁性动子动子是由导磁材料制成(钢板),既起磁路作用,又作为笼型动子起导电作用。

    (2)非磁性动子,动子是由非磁性材料(铜)制成,主要起导电作用,这种形式电动机的气隙较大,励磁电流及损耗大。

    (3)动子导磁材料表面覆盖一层导电材料,导磁材料只作为磁路导磁作用;覆盖导电材料作笼型绕组。

    因磁性动子的直线异步电动机结构简单,动子不仅作为导磁、导电体,甚至可以作为结构部件,其应用前景广阔。

    异步机就是电机的转子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致,有一个差值(不同步)。我们叫转差。这个转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比率叫转差率。

    同步机与异步机的区别在于:

    从供电方面说,异步机只是在定子侧加上电压(也有转子上加电压的),而同步机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异步机是单边励磁,同步机是双边励磁。从转速方面说,异步机的转速只与负荷大小有关(当然有一定的范围),而同步机的转速只与电网的频率有关。从结构上说,同步电机与异步机转子的构造也不一样。异步机的转子是有夕钢片和铝条(或夕钢片和线圈组成),而同步机一般由数块磁钢和线圈组成(也有隐极式的不太一样)。当然还有许多差别,如工艺要求、设计问题等等,我也说不全,请共同探讨。

    在电机设计上,交流异步电机的转子一般为鼠笼型的,还有绕线型的,定子上绕组也有不同的绕制方法。而同步电机设计上定子转子可能都是绕线的。

    电机的工作上,同步电机工作时,电机的转子通入直流电,产生类似永磁体产生的磁场,而定子上通入三相交流电,此时定子随磁场变化同步旋转,转速n=60f/p,这里f是电源频率,p是电机的极对数。异步电机工作时候,只有定子通电(三相交流电),转子由于受到感应电流产生磁场(原理同变压器),由于是感应电流,所以,产生磁场旋转时候要滞后定子磁场一个角度,在定子侧看,是定子磁场拖动转子旋转。转速要低于同步转速,所以就称之为异步电机。

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    直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样,定子绕组与交流电源相连接,通以多相交流电流后,则在气隙中产生一个平稳的行波磁场(当旋转磁场半径很大时,就成了直线运动的行波磁场)。该磁场沿气隙作直线运动,同时,在动子导体中感应出电动势,并产生电流,这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力,使动子沿行波方向作直线运动。若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下,则行波磁场移动方向也会反过来,根据这一原理,可使直线异步电动机作往复直线运动。

    直线异步电动机主要用于功率较大场合的直线运动机构,如门自动开闭装置,起吊、传递和升降的机械设备,驱动车辆,尤其是用于高速和超速运输等。由于牵引力或推动力可直接产生,不需要中间连动部分,没有摩擦,无噪声,无转子发热,不受离心力影响等问题。因此,其应用将越来越广。直线同步电动机由于性能优越,应用场合与直线异步电动机相同,有取代趋势。直线步进电动机应用于数控绘图仪、记录仪、数控制图机、数控裁剪机、磁盘存储器、精密定位机构等设备中。

    同步式(次级为永久磁钢)由于效率高、推力密度大、可控性好等优点,尽管其对隔磁防尘要求较高和装配较困难,现在也已成为机床用直线电机的主流。

    步进电机和交流伺服电机性能比较

    步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

    一、控制精度不同

    两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGERLAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

    交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

    二、低频特性不同

    步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

    交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

    三、矩频特性不同

    步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

    四、过载能力不同

    步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

    五、运行性能不同

    步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

    六、速度响应性能不同

    步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

    综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

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  • 同步电机和异步电机最大的区别在于它们的转子速度与定子旋转磁场是否一致,电机的转子速度与定子旋转磁场相同,叫同步电机,反之,则叫异步电机。 另外,同步电机与异步电机的定子绕组是相同的,区别在于电机的转子...

    一、同步电机概念

    同步电机,和感应电机 (即异步电机)一样是一种常用的 交流电机 。同步电机是电力系统的心脏,它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体,实现电能与机械能变换的元件,其动态性能十分复杂,而且其动态性能又对全电力系统的动态性能有极大影响。特点是:稳态运行时, 转子 的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p,其中f为电网频率,p为电机的极对数,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为 同步发电机 和 同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步发电机为主。(异步电机也可作为发电机,用于风力发电厂和小型水电站等)

    二、异步电机概念

    异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。普通异步电机的定子绕组接交流电网,转子绕组不需与其他电源连接。

    异步电动机按照转子结构分为两种形式:

    • 鼠笼式(鼠笼式异步电机)
    • 绕线式异步电动机

    作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的,又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。各国的以电为动力的机械中,约有90%左右为异步电动机,其中小型异步电动机约占70%以上。在电力系统的总负荷中,异步电动机的用电量占相当大的比重。在中国,异步电动机的用电量约占总负荷的60%多。

    异步电机是一种交流电机,其负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定值。感应电机(Induction motor)是一种仅有一套绕组联接电源的异步电机。在不致引起误解和混淆的情况下,一般可称感应电动机为异步电动机。IEC标准中指出:“感应电机”一词,在许多国家中实际上是作为“异步电机”的同义词使用,而其他一些国家则只使用“异步电机”一词来表示这两种概念。

    三、二者区别

    1、同步电机与异步电机设计上的区别

    同步电机和异步电机最大的区别在于它们的转子速度与定子旋转磁场是否一致,电机的转子速度与定子旋转磁场相同,叫同步电机,反之,则叫异步电机。

    另外,同步电机与异步电机的定子绕组是相同的,区别在于电机的转子结构。异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。而同步电机的转子结构相对复杂,有直流励磁绕组,因此需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;因此同步电机的结构相对比较复杂,造价、维修费用也相对较高。

    2、同步电机与异步电机无功方面的区别

    相对于异步电机只能吸收无功,同步电机可以发出无功,也可以吸收无功!

    3、同步电机与异步电机在功能、用途上的区别

    同步电机转速与电磁转速同步,而异步电动机的转速则低于电磁转速,同步电机不论负载大小,只要不失步,转速就不会变化,异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。

    同步电机的精度高、但造工复杂、造价高、维修相对困难,而异步电机虽然反应慢,但易于安装、使用,同时价格便宜。所以同步电动机没有异步电机应用广泛。

    同步电机多应用于大型发电机,而异步电机几乎应用在电动机场合。

    四、优缺点和应用场景

    1、同步电机

    特点:稳态运行时,转子的转速和电网频率之间有不变的关系n═ns═60f/p,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

    同步电机就是其转速与同步转速一致的电机(异步电机其转速与同步转速有一定的差值)。其主要用作发电机,也用于大型机械如轧钢机、压缩机、鼓风机、球磨机等的驱动电机。此外也用作电网的调相机调节电网无功功率。

    2、异步电机

    特点如下:

    • 小型轻量化。
    • 易实现转速超过10000r/min 的高速旋转。
    • 高速低转矩时运转效率高。
    • 低速时有高转矩,以及有宽泛的速度控制范围。
    • 高可靠性(坚固)。
    • 制造成本低。
    • 控制装置的简单化。

    异步电机是一种交流电机,其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大,转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广,在不引起误解或混淆的情况下,一般可称感应电机为异步电机。

    普通异步电机的定子绕组接交流电网,转子绕组不需与其他电源连接。因此,它具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。

    异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式,以适应不同环境条件的需要。

    异步电机运行时,必须从电网吸取无功励磁功率,使电网的功率因数变坏。因此,对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械设备,常采用同步电机。

    由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转差关系,其调速性能较差(交流换向器电动机除外)。对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、轧机、大型机床、印染及造纸机械等,采用直流电机较经济、方便。但随着大功率电子器件及交流调速系统的发展,适用于宽调速的异步电机的调速性能及经济性已可与直流电机的相媲美。

    异步电机主要用作电动机,其功率范围从几瓦到上万千瓦,是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机,为多种机械设备和家用电器提供动力。例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械、冶金和矿山机械等,大都采用三相异步电动机(Asynchronous Motor)拖动;电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。异步电机也可作为发电机,用于风力发电厂和小型水电站等。

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  • 同步调制和异步调制区别

    万次阅读 多人点赞 2019-05-08 17:36:58
    在PWM控制电路中,载波频率 fc 调制信号频率 fr 之比成为载波比,根据载波信号信号波信号是否同步分为同步调制和异步调制。 1 什么是异步调制? 载波信号调制信号不保持同步的方式称为异步调制,如下图所示,...

    在PWM控制电路中,载波频率 fc 和调制信号频率 fr 之比成为载波比,根据载波信号和信号波信号是否同步分为同步调制和异步调制。

    1 什么是异步调制?

    载波信号和调制信号不保持同步的方式称为异步调制,如下图所示,异步调制的载波频率是不变的,但是调制波的频率是改变的。同时由载波比的定义可知,异步调制的载波比也是变化的;

    异步调制还有一个重要的特点就是输出的脉冲波是不对成的,不仅1/4脉冲不对成,正负半周期的脉冲也不对称,这会导致电流输出的谐波较多。如下图所示:

    2 什么是同步调制?

    同步调制的载波比N等于常数,并在变频时使载波和调制波保持同步的方式称为同步调制。

    其特点如下:

    第一:载波比N为常数,每个周期内输出的脉冲数的固定。这是因为载波比固定,所以一个周期的调制波内的载波数目是一定的,从而一个周期内的脉冲个数也是固定的。

    第二:脉冲相位固定。这是因为无论调制波的频率如何变化,载波个数不变。无论调制波的频率增大减小,反应到一个周期的过程中是没有变化的。

     

    3 同步调制和异步调制区别总结

    同步调制和异步调制在控制方式上其实是有很大区别的;

    第一:实现方式不同

    异步调制只需要给定定频率的载波,调制波的频率也不需要特定控制,而同步调制则需要复杂的算法使得载波和调制波同频同相;举个例子,在双闭环的矢量控制系统中其实是默认为异步调制的,因为我们所用的大部分SVPWM模块的思路都是先通过计算空间矢量法得到调制波,然后再与三角载波比较得到所需要的PWM脉冲。但是想要在双闭环实现同步调制,就必须使得载波和调制波同步,在电机的速度上升过程中,调制波的频率是时刻改变,这个时候要随时都能实现载波和调制波的同频同相就需要复杂的控制算法,实现起来相对困难。

    第二:谐波含量不同

    异步调制的谐波含量要远高于同步调制。但是由于我们默认认知的电机控制系统似乎很少涉及到谐波的处理,其实根本原因是这些不考虑谐波的电机系统都是基于很高载波比的情况。因为变频器输出的PWM波的谐波主要集中在开关频率整数倍附近。 也就是说,载波比越大,开关频率越高,谐波的频率越高。 而变频器的负载是电机,电机是感性负载高频信号通过电感,电流谐波将被衰减,谐波频率越高,衰减幅度越大。正是由于高次谐波被电机的感性特性所抑制,所以这些谐波被近似忽略了。而同步调制,通过使得载波比为3的整数倍,消除了3及其3的倍数次的谐波;并且通过适合PWM波正负半周期对称(N载波比取奇数)消除偶次谐波,总体同步调制所含谐波只为6k±1次谐波(常见的5 7 11 13次谐波)等。

    第三:应用场合的不同。

    其实在小功率的电机控制系统中,所以就算使用的开关器件开关频率较高,开关损耗仍然较小,并不太需要取刻意的消除谐波。但是在大功率的场合,如果开关频率太高,就会导致开关损耗升高,使用异步调制的话会导致大量的高幅值的低次谐波,所以需要应用同步调制的策略来消除低频的谐波。

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  • 感应电动机和异步电动机区别

    千次阅读 2017-01-03 21:45:37
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同步和异步电机的区别