低壓伺服與高壓伺服有什么區(qū)別？

低壓伺服與高壓伺服有什么區(qū)別？

我們常說的低壓伺服、高壓伺服，怎么來區(qū)分它們呢？

基本定義


一.電壓定義



首先是在供電電壓上，

按IEC38電壓等級劃分：

低壓：1KV以下；

中壓：1K~100KV,在我國有3K、10K、35K、63K；

高壓：100~300KV,在我國有110K、220K；

超高壓：300~1000KV,在我國有330K,500K,750K;

特高壓：1000KV以上。


傳統(tǒng)電機(jī)按照額定電壓區(qū)分電機(jī)的高低壓沒有問題，但是伺服電機(jī)又有所不同。

伺服電機(jī)是一種低壓電器，因?yàn)樗欧到y(tǒng)最初用于國防軍工,如火炮的控制,船艦、飛機(jī)的自動駕駛,daodan發(fā)射等,后來逐漸推廣到國民經(jīng)濟(jì)的許多部門,如自動機(jī)床、無線跟蹤控制等，而這些應(yīng)用場景是沒有高壓供電系統(tǒng)的。

但是為什么有高壓伺服的說法呢？

我們常見的低壓伺服電機(jī)的額定電壓是0~100V內(nèi)，但是因?yàn)槲覈╇婋妷菏?20V，工業(yè)用電380V，所以有些廠商會把額定電壓設(shè)置成這個范圍，這個電壓范疇我們的叫法是高壓，所以人們口中的高壓伺服其實(shí)是220V、380V及以上額定電壓的伺服電機(jī)。

我們知道中學(xué)有個物理公式：P=UI，電壓與電流的乘積，即額定功率。



可以得出：

1.電壓越大，其功率越大。所以高壓伺服的功率可以做到很大，可以達(dá)到幾千幾萬瓦。

2.電流越大，電機(jī)的繞組線徑越大，所以在相同功率下，高壓伺服的繞組可以用較小的線徑，定子銅損也會比低壓電機(jī)小；

對于較大功率的電機(jī)，使用低壓時，則因需要較粗的導(dǎo)線而需要更大面積的定子槽，使定子鐵芯直徑做的很大，整個電機(jī)的體積也會變得很大，所以通常電壓一定時，低壓伺服的功率越大，其體積也變大。而且低壓伺服做大功率其成本會升高。

3.對于較大容量的電機(jī)，高壓電機(jī)所使用的電源和配電設(shè)備比低壓電機(jī)總體投資要少，并且線路損耗小，可以節(jié)省一定量的耗電。

4.高壓伺服電機(jī)由于高壓供電，存在一定的安全隱患，低壓伺服則沒有這個擔(dān)憂。

另外，高壓電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是功率大，承受沖擊能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是慣性大，啟動和制動都困難。


二.伺服
什么是伺服呢？百度百科有以下解釋：

“伺服”—詞源于希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機(jī)構(gòu)”當(dāng)個得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在訊號來到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動；訊號來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動；當(dāng)訊號消失，轉(zhuǎn)子能即時自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名——伺服系統(tǒng)。

所以我們一般講伺服就是指伺服系統(tǒng)，也就是“依指令準(zhǔn)確執(zhí)行動作的驅(qū)動裝置，能夠高精度的靈敏動作表現(xiàn)，對自我動作狀態(tài)時常確認(rèn)，具有這種功能的裝置就稱為伺服系統(tǒng)。

幾乎所有機(jī)械運(yùn)動都可用伺服的概念來進(jìn)行解釋。

例如：人手的揀物動作。其輸入是人腦通過神經(jīng)的思維信息，輸出則是肌肉的收縮及骨骼的運(yùn)動，檢測與控制則靠眼睛與神經(jīng)系統(tǒng)的密切配合。

又如：用機(jī)床的絲杠-螺母機(jī)構(gòu)推動工作臺在導(dǎo)軌的引導(dǎo)下前進(jìn)時，人手的力矩使絲杠旋轉(zhuǎn)作為輸入，而輸出是絲杠的轉(zhuǎn)角，肉眼對安裝在絲杠上刻度盤的刻度讀數(shù)進(jìn)行檢測，控制也依靠人的視覺和神經(jīng)系統(tǒng)。



伺服是一個閉環(huán)系統(tǒng)，它是由電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)組成，位置環(huán)的輸出作為速度環(huán)的給定，速度環(huán)的輸出又是電流環(huán)的給定。


閉環(huán)伺服系統(tǒng)組成
伺服系統(tǒng)一般由三個部分組成，即控制、驅(qū)動和反饋。



伺服系統(tǒng)的工作原理簡單說就是在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡。

近些年伺服系統(tǒng)已發(fā)展成全數(shù)字式伺服系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在機(jī)電一體化設(shè)備驅(qū)動中。伺服系統(tǒng)采用總線通信方式，如CANopen，EtherCAT等。