微特电机第二章_伺服电动机.ppt

2.伺服电动机和伺服系统 由于与激磁电压相差90度的电压为： 所以信号系数定义为： 脉振磁场 椭圆形磁场 圆形磁场 幅值相位控制（电容控制） 激磁回路串联电容后接到相位和幅值都不变的激磁电源，当改变控制电压幅值时，由于激磁回路电流发生变化，使激磁绕组及其串联电容上的电压分布发生变化，从而使控制电压与激磁绕组上的电压间的相位角也发生变化。 2.伺服电动机和伺服系统 当改变控制电压的幅值以改变转速时，由于转子绕组的耦合作用，激磁电流 If 会改变，致使激磁绕组上的电压的大小和相位也随之改变。所以，这是一种幅值和相位的复合控制方式。 Cph 2.伺服电动机和伺服系统 双相控制 激磁电压与控制电压间的相位固定为90度，而激磁电压的幅值随控制信号的改变而同样的改变，也就是说，不论控制信号大小，电机始终在圆形旋转磁场下工作，可获得最大输出功率和效率。 2.伺服电动机和伺服系统 交流伺服伺服电动机的理论分析—对称分量法 实际上，两相伺服电动机是在两相不对称绕组上外施两相不对称电压运行的异步电机。 1. 对称分量分析 两相伺服电动机原理图 磁动势对称分量相量图 2.伺服电动机和伺服系统 将励磁绕各量归算至控制绕组，两个绕组的有效匝数相同，均为Wckwc，则磁动势可用对应的电流关系来表示。式中 2.伺服电动机和伺服系统 2、等效电路和电压方程 控制绕组正序等效电路 控制绕组负序等效电路 励磁绕组正序等效电路 励磁绕组负序等效电路 2.伺服电动机和伺服系统 3、绕组电流 每一相序的电流分量只在它对应相序的阻抗中产生电压降。即正序电流只在正序阻抗中产生电压降，而负序电流只在负序阻抗中产生电压降。在励磁绕组和控制绕组回路中有电压方程： 2.伺服电动机和伺服系统 4、功率与转矩 由正向磁场产生的功率： 由负向磁场产生的功率： 合成转矩： 2.伺服电动机和伺服系统 交流伺服电动机的静态特性 和直流伺服电动机一样，可用机械特性和调节特性来表征交流伺服电动机的的静态运行性能。 1. 幅值控制时的静态特性 励磁绕组中不接电容，X’ca=0 2.伺服电动机和伺服系统 电磁转矩 为了简化表达式和使分析结论更具普遍性，将上式以标么值形式表示。选取圆形旋转磁场时的堵转转矩作为转矩的基值。因获得圆形旋转磁场的条件是 ，而堵转时 2.伺服电动机和伺服系统 转矩基值： 转矩标么值： 2.伺服电动机和伺服系统 圆形旋转磁场，电机处于对称运行状态 脉动磁场，电机不对称程度最大 椭圆形旋转磁场，可用两个反向旋转的圆形旋转磁场表示 可见，转矩与转速的关系十分复杂。因此，常用电机的实际参数按转矩 公式进行计算，作出不同信号系数时的机械特性曲线。由于是用标么值表示，所以具有普启遍意义。 由机械特性，采用作图的方法可得到调节特性。 2.伺服电动机和伺服系统 幅值控制时的机械特性 幅值控制时的调节特性 2.伺服电动机和伺服系统 1. 幅值控制时的静态特性 2. 相位控制时的静态特性 2.伺服电动机和伺服系统 相位控制时的机械特性 相位控制时的调节特性 3. 电容控制时的静态特性 定义获得圆形旋转磁场时信号系数为a0，为使伺服电机有较大起动转矩，使电机在起动时获得圆形旋转磁场，起动后为椭圆形磁场，故电容控制时电机的理想空载转速都低于同步速。 2.伺服电动机和伺服系统 电容控制时的机械特性 电容控制时的调节特性 4. 双相控制时的静态特性 信号系数定义为实际控制信号与额定信号电压(电机铭牌上有注明)之比。 2.伺服电动机和伺服系统 双相控制时的机械特性 双相控制时的调节特性 分析： 各种控制方式下的调节（控制）特性均为非线性，但是在相对速度较小、信号系数较小时，都接近直线。所以，为获得线性的调节特性，伺服电机应工作在相对转速较低的状态下。 办法：提高工作频率 例：0~2400 r/m的转速范围， f=50Hz时，相对转速：0~0.8； f=500Hz时，相对转速：0~0.08. 2.伺服电动机和伺服系统 交流伺服电动机应用举例— 倒数计算装置 线性电位器输入端加电压U1，输出端电压为： q 放大器 伺服电机 电机转动 q改变 此时 2.伺服电动机和伺服系统 直流与交流异步伺服电动机的比较 交流 直流 静态特性 非线性，且理想线性机械特性也不平行 线性且平行 效率、体积、重量 因为转子电阻大，且工作在椭圆磁场下，所以电磁转矩小，损耗大，效率抵 体积小，重量轻，效率高，所以功率较大的系统均采用直流电机 动态响应 J小，Tst小。时间常数相近 J大，Tst大 “自转”现象 可能会出现 无 电刷、换向器 无，故结构简单、运行可靠 有 放大器 简单 直流放大器有