第3章-交流伺服電動機

直流伺服電動機伺服電動機在控制系統(tǒng)中的作用直流伺服電動機分類、控制方式直流伺服電動機的運行特性曲線直流伺服電動機動態(tài)特性兩個過程分析分類交流異步

永磁式交流同步

磁阻式

磁滯式

交流伺服電動機交流異步伺服電動機交流伺服電動機：兩相交流異步電機。定子：勵磁繞組和控制繞組。勵磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子交流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)特點和工作原理結(jié)構(gòu)特點和工作原理兩相異步電機

定子：相距90度的繞組，控制繞組和勵磁繞組。交流異步伺服電動機工作原理：與普通兩相異步電機的相似之處：對稱繞組，圓形旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導體切割磁，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。區(qū)別：執(zhí)行元件。要求：

(1)轉(zhuǎn)子速度的快慢能反應控制信號的強弱，轉(zhuǎn)動方向能反應控制信號的相位，調(diào)速范圍要寬；（2）無控制信號時，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動；（3）當電機轉(zhuǎn)動起來以后，如控制信號消失，應立即停止轉(zhuǎn)動；（4）為減小體積和重量，一般采用400、500或1000Hz。交流伺服電動機的工作原理放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1交流伺服電動機的接線圖交流伺服電動機的特點：在電動機運行時如果控制電壓變?yōu)榱?，電動機立即停轉(zhuǎn)。幅值控制

控制電壓與勵磁電壓之間保持90度相位差不變，通過改變控制信號（電壓）的幅值來改變電機的轉(zhuǎn)速。交流伺服電動機的控制方式最不對稱，脈振磁場對稱，圓形旋轉(zhuǎn)磁場不對稱，橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場定義：為信號系數(shù)，則：相位控制控制電壓的幅值保持不變，通過改變控制電壓對勵磁電壓的相角來實現(xiàn)對電機的控制。交流伺服電動機的控制方式交流伺服電動機的控制方式由于與勵磁電壓相差90度的電壓為：所以信號系數(shù)定義為：脈振磁場橢圓形磁場圓形磁場幅值相位控制（電容控制）

勵磁回路串聯(lián)電容交流伺服電動機的控制方式當改變控制電壓的幅值以改變轉(zhuǎn)速時，由于轉(zhuǎn)子繞組的耦合作用，勵磁電流If的大小和相位都會改變，致使勵磁繞組上的電壓的大小和相位也隨之改變。所以，這是一種幅值和相位的復合控制方式。Cph交流伺服電動機的控制方式幅值控制時的機械特性幅值控制時的調(diào)節(jié)特性1.幅值控制時的靜態(tài)特性交流伺服電動機的靜態(tài)特性2.相位控制時的靜態(tài)特性相位控制時的機械特性相位控制時的調(diào)節(jié)特性交流伺服電動機的靜態(tài)特性3.電容控制時的靜態(tài)特性

定義獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場時信號系數(shù)為a0，為使伺服電機有較大起動轉(zhuǎn)矩，使電機在起動時獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場，起動后為橢圓形磁場，故電容控制時電機的理想空載轉(zhuǎn)速都低于同步轉(zhuǎn)速。電容控制時的機械特性電容控制時的調(diào)節(jié)特性交流伺服電動機的靜態(tài)特性

交流同步伺服電動機分為永磁式、磁阻式和磁滯式三種。共同特點：轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組，取消了電勵磁同步電動機的滑環(huán)和電刷。3.4.1永磁同步電動機一、概述

世界上第一臺電機就是永磁電機，體積很大，笨重，為電勵磁式電機所取代。第三代稀土永磁材料釹鐵硼（NdFeB）的問世，給永磁電機的研究和開發(fā)帶來了新的活力。

永磁同步電動機優(yōu)點：高效節(jié)能二、基本結(jié)構(gòu)三、工作原理四、起動問題當由工頻電源直接供電時，由于定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子永磁體磁場之間有相對轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，造成起動困難。

造成永磁同步電動機不能直接起動的原因可歸結(jié)為：

(1)轉(zhuǎn)子本身一定的慣性；

(2)起動瞬間定、轉(zhuǎn)子磁場之間轉(zhuǎn)速相差過大。

3.4.2磁阻同步電動機

磁阻同步電動機又稱為反應式同步電動機，這種電機的轉(zhuǎn)子本身沒有磁性，只是利用磁場中可移動部件企圖使磁路磁阻最小的原理，依靠轉(zhuǎn)子兩個正交方向磁阻的不同而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這種轉(zhuǎn)矩稱為磁阻轉(zhuǎn)矩或反應轉(zhuǎn)矩。磁阻同步電動機由于結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，獲得了較為廣泛的應用。磁阻同步電動機有單相的和三相的，功率從幾瓦到幾百瓦。一、基本結(jié)構(gòu)二、工作原理3.4.3磁滯同步電動機轉(zhuǎn)子：硬磁材料，具有比較寬的磁滯回環(huán)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)可靠，起動轉(zhuǎn)矩大主要應用：無線電通訊、自動記錄、傳真及遙控裝置等，其中50W以下小功率的應用最為廣泛。一、基本結(jié)構(gòu)二、工作原理性能指標空載始動電壓Us0在額定勵磁電壓和空載下，使轉(zhuǎn)子在任意位置開始連續(xù)轉(zhuǎn)動所需的最小控制電壓稱為空載始動電壓Us0。Us0越小，表示伺服電動機的靈敏度越高。伺服電動機的選用始動電壓機械特性的非線性度Km

在額定勵磁電壓下，任意控制電壓時的實際機械特性與線性機械特性在T=Tst/2時的速度差與空載轉(zhuǎn)速之比百分數(shù)。機械特性非線性度伺服電動機的選用調(diào)節(jié)特性的非線性度K

在額定勵磁電壓和空載情況下，當有效信號系數(shù)e為0.7時，實際調(diào)節(jié)特性與線性調(diào)節(jié)特性的速度差與空載轉(zhuǎn)速之比的百分數(shù)。伺服電動機的選用交流伺服電動機應用舉例線性電位器輸入端加電壓U1，輸出端電壓為：q放大器伺服電機電機轉(zhuǎn)動q改變此時交流伺服電動機的選用直流與交流異步伺服電動機的比較交流直流靜態(tài)特性非線性，且理想線性機械特性也不平行線性且平行效率、體積、重量因為轉(zhuǎn)子電阻大，且工作在橢圓磁場下，所以電磁轉(zhuǎn)矩小，損耗大，效率抵體積小，重量輕，效