最新常用電機(jī)與控制—伺服電動機(jī)

1、常用電機(jī)與控制一伺服電動機(jī)文摘八：常用電機(jī)與控制一伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)又叫執(zhí)行電動機(jī) ，或叫控制電動機(jī)。在自動控制系統(tǒng)中 ，伺服 電動 機(jī)是一個(gè)執(zhí)行元件 ，它的作用是把信號控制電壓或相位變換成機(jī)械位 移 ，也就 是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C(jī)的一定轉(zhuǎn)速或角位移。其容量一般在 0.1-100W, 常用的 是 30W 以下。伺服電動機(jī)有直流和交流之分。一、交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)定子的構(gòu)造根本上與電容分相式單相異步電動機(jī)相似，如 圖 1 所示。其定子上裝有兩個(gè)位置互差 90。的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組 Rf , 它始 終接在交 流電壓Uf上；另一個(gè)是控制繞組L,聯(lián)接控制信號電壓Uco所以交流 伺服電動

2、機(jī)又稱 兩個(gè)伺服電動機(jī)。交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式， 但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的 調(diào)速范 圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。 目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)有兩種形式： 一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn) 子，為了減小轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空 心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄， 僅 0.2? 0.3mm ，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形 轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子，如圖2所示?？招谋无D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反響迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。5A圖1交流伺服電動機(jī)原理圖抻密

3、韁細(xì)外定F圖2空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時(shí) ，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動磁 場，轉(zhuǎn) 子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋 轉(zhuǎn)磁場的方 向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而 變化，當(dāng)控制電 壓的相位相反時(shí)，伺服電動機(jī)將反轉(zhuǎn)。交流伺服電動機(jī)的工作原理與分相式單相異步電動機(jī)雖然相似，但前者的 轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機(jī)與單機(jī)異步電動機(jī)相比 ，有三個(gè)顯著 特點(diǎn)：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動 機(jī)的 轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率So>1 ,這

4、樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性機(jī)械特性更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點(diǎn)。圖3伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性2、運(yùn)行范圍較寬如圖3所示,較差率S在0到1的范圍內(nèi)伺服電動機(jī)都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī)，只要失去控制電壓，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服 電動 機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè) 相反方向 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性？ Si. T2? S2曲線以及合成轉(zhuǎn)矩特性T? S曲線如圖4所示，與普通的單相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性圖中T-S曲線不同。這時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩 T是制動轉(zhuǎn)矩，從而使 電動

5、機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。圖4伺服電動機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性圖5是伺服電動機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性曲線。負(fù)載一定時(shí)，控制電壓Uc愈高，轉(zhuǎn)速也愈高，在控制電壓一定時(shí)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降。圖5伺服電動機(jī)的機(jī)械特性交流伺服電動機(jī)的輸出功率一般是0.1-100WO當(dāng)電源頻率為50Hz ,電壓有36V、110V. 220、380V ;當(dāng)電源頻率為 400Hz ,電壓有 20V、26V. 36V、"5V等多種。交流伺服電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機(jī)相比，體積大、重量重，所以 只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。二、直流伺服電動

6、機(jī) 直流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和一般直流電動機(jī)一樣，只是為了減小轉(zhuǎn)動慣量而 做得 細(xì)長一些。它的勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。也有永磁式的， 即磁極是永久磁鐵。通常采用電樞控制 ，就是勵(lì)磁電壓 f 定，建立的磁通量e也是定值，而將控制電壓uc加在電樞上,其接線圖如圖6所示。圖6直流伺服電動機(jī)接線圖直流伺服電動機(jī)的機(jī)構(gòu)特性(n=f(T)和直流他勵(lì)電動機(jī)一樣，也用下式表示：n=Uc/KE-vP-Ra/KE-K t-<P-T圖7是直流伺服電動機(jī)在不同控制電壓下 (Uc為額定控制電壓)的機(jī)械特 性曲線。 由圖可見：在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)磁通不變時(shí)，如果升高電樞電壓，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就升高；反之，降低電樞電壓，轉(zhuǎn)速就下降；當(dāng) Uc = O時(shí)，電