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伺服电机、变频电机、普通之间有什么区别？

发布时间：2024-03-31 10:19:53 来源：安博体育官网

伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。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（要进行无级调速）。

但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合来控制，这是很大的区别。除此外，伺服电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伺服电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。

交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机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，也就是说交流伺服电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（IGBT，IGCT等）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（n=60f/p ，n转速，f频率， p极对数）。

简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环，要视控制方式和变频器而定，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，将交流电机的定子磁场UVW3相转化为能控制电机转速和转矩的两个电流的分量，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法不一样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。

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环，速度环和位置环（变频器没有该环）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，主要的一点能够直接进行精确的位置控制。

通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置（当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里），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。

电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机），也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电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伺服电机。

1、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。

2、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，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就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电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。

1、在速度控制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，但好像不能直接控制位置。

2、在有严格位置控制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。

普通电动机是按恒频恒压设计的，不可能完全适应变频器调速的要求，因此不能多做变频电机使用。

变频器在运行中能产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行，里面的高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗增加，最显著的是转子铜耗，这些损耗会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，普通电动机温升一般要增加10%~20%。

变频器载波频率从几千到十几千赫，使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严重的考验。

普通电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更为复杂。变频电源中含有的各次谐波与电动机电磁部分固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力，从而加大噪声。

由于电动机的工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各结构件的固有振动频率。

当电源频率较低时，电源中的高次谐波所引起的损耗较大；其次变通电机转速变慢降低时，冷却风量与转速的三次方成正比减小，致使电机热量散发不出去，温升飞速增加，难以实现恒转矩输出。关键字：引用地址：伺服电机、变频电机、普通电机之间有什么区别？

伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要使用在于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机来控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。基本介绍伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被大范围的应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器慢慢的变成了国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制管理系统，特别是速度控制性能的发挥起

电机的变频和不变频主要不同之处在于控制方式和功率效率。变频控制下，能够最终靠调节电机的工作频率和电压，实现电机的精准调速和精细控制，同时能减小电机的起动电流，降低能耗，延长电机寿命。而不变频电机则只能以额定频率和电压运行，没有办法进行调速控制，同时在启动时会产生较大的起动电流，不仅浪费能源，还会对电网和设备造成冲击和损害，降低设备寿命。因此，采用变频控制的电机能轻松实现更加高效的运行和精细化控制，更加节能环保。变频电机和非变频电机材质和设计的不同： 1.一般而言变频电机的绝缘性能比普通电机要高，所以同样的中心高，电磁线的选择，绝缘材料的选择，都比普通电机好。电磁线的耐电压冲击能力要高。 2.变频电动机的主磁路一般设计成

用户往往对电磁制动、再生制动、动态制动的作用混淆，选择了错误的配件。动态制动器由动态制动电阻组成，在故障、急停、电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离。再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线。经阻容回路吸收。电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴。三者的区别： (1)再生制动必须在伺服器正常工作时才起作用，在故障、急停、电源断电时等情况下无法制动电机。动态制动器和电磁制动工作时不需电源。 (2)再生制动的工作是系统自动进行，而动态制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制。 (3)电磁制动一般在SV OFF后启动，否则会造成放大器过载。动态制动器一般在SV OFF

伺服驱动器的概念和工作原理伺服驱动器是一种用来控制电机运动的电子设备。它们在许多自动化应用中发挥着及其重要的作用，例如工业自动化、机器人、航空航天、医疗设施、自动车辆等领域。伺服驱动器的工作原理是：将输入信号转换成控制电机运动的信号。在伺服系统中，驱动器接收来自控制器的控制信号，并通过电流放大器引导电流到电机，以此来实现控制电机转动的目的。驱动器还可以监测电机运行的状态并向控制器提供反馈信号，以便控制器及时作出调整输出信号以保持电机运行的精度和稳定能力。伺服驱动器通常由几个主要元件组成，包括电流放大器、控制器、位置编码器、反馈电路等。控制器接收输入指令并处理这些信号，将他们转换为与电机匹配的电流，实现对电机的控制。位置编码器用于检

创新驱动发展是经济“新常态”下我们国家的经济实现动力转换的关键。实施创新驱动发展的策略，就是要推动以科学技术创新为核心的全面创新，坚持需求导向和产业化方向，坚持企业在创新中的主体地位。以企业为创新主体，其本质是正确地处理政府与市场的关系，让市场在资源配置中发挥决定性作用。而作为国内市场化程度最高的地区之一，这也恰恰是广东创新驱动发展的核心优势之一。近年来，抓住创新的“牛鼻子”，南粤大地上涌现出一大批创新型企业，各种新产业新业态新模式百花齐放，形成了一批代表未来发展趋势的新的生产力。为更好地展现粤企创新发展的新气象，寻找勇探新路的创新样本，从今天起，南方日报推出“创新驱动”系列报道的新组团——“创新驱动科技领航·企业创新故事”。敬请垂

交流电机的概念交流电机是一种将交流电能转换为机械能的电机设备。它能够将电能转化为旋转的机械能，驱动各种机械设备实现生产和工作。交流电机在工业、农业、家庭等所有的领域中大范围的应用。交流电机主要由转子和定子两部分所组成。定子中包含多组线圈，线圈中通过交流电使得磁铁的磁场随着电流的变化而变化。当电磁场发生明显的变化时，它会与转子的铁芯发生相互作用，由此产生旋转力矩使转子转动。转子上的导体回路不断地受到电磁力的作用，进行不规则的旋转运动，最终转成定常的转速。由于交流电的特点，交流电机在运行时可以自动改变方向，方便了制造和使用。根据转子结构的不同，交流电机可大致分为异步电动机和同步电动机两种类型。异步电动机主要使用在于机械驱动

伺服系统是机电产品中的重要环节，它能提供顶配水平的动态响应和扭矩密度，所以拖动系统的发展的新趋势是用交流伺服驱动取替传统的液压、直流、步进和AC变频调速驱动，以便使系统性能达到一个全新的水平，包括更短的周期、更高的生产率、更好的可靠性和更长的寿命。为实现伺服电机的更好性能，就必须对伺服电机的一些使用特点知道。伺服电机在使用中的普遍的问题问题一：噪声，不稳定客户在一些机械上使用伺服电机时，经常会发生噪声过大，电机带动负载运转不稳定等现象，出现此问题时，许多使用者的第一反应就是伺服电机质量不好，因为有时换成步进电机或是变频电机来拖动负载，噪声和不稳定现象却反而小很多。表面上看，确实是伺服电机的原故，但我们仔细分析伺服电机

的常见问题和维修方法 /

三相交流伺服电机应用广泛，但经过长时间运行后，会发生各种故障。及时判断故障原因，进行相应处理，是防止故障扩大，保证设备正常运行的一项重要工作。 01 电机编码器报警 01故障原因 ①接线错误； ②电磁干扰； ③机械振动导致的编码器硬件损坏； ④现场环境导致的污染； 02故障排除 ①检查接线并排除错误； ②检查屏蔽是不是到位，检查布线是不是合理并解决，必要时增加滤波器加以改善； ③检查机械结构，并加以改进； ④检查编码器内部是否受到污染、腐蚀（粉尘、油污等），加强防护； 03安装及接线标准 ①尽量使用原装电缆； ②分离电缆使其尽量远离污染接线,特别是高污染接线； ③尽可能始终使用内部电源。若使用开关电源,则应使用滤波器，确保电源达到

及其控制 (寇宝泉，程树康编著)

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