伺服电动机及其控制系统PPT.ppt

一、机械特性 从图5.43中可以看出，异步伺服电动机的机械特性是一组曲线。对于幅值控制方式，只有当有效信号系数αe=1，即圆形旋转磁场时，异步伺服电动机的理想空载转速才是同步转速。当有效信号系数αe≠1，即椭圆形旋转磁场时，电动机的理想空载转速将低于同步转速。 对于双相控制方式，励磁电压与控制电压相等，且两个电压间的相位差固定为90°电角度，气隙磁场始终为圆形旋转磁场。与另外三种控制方式不同的是，这里取控制电压为额定值时的起动转矩为转矩基值。 比较交流异步伺服电动机在四种控制方式时的机械特性可见，若堵转转矩的标么值相同，对应于同一转速下，在幅值、相位和幅相控制中，幅相控制时电动机的转矩标么值较大，而相位控制时最小。 二、调节特性 交流异步伺服电动机的调节特性是指电磁转矩不变时，转速与控制电压的关系，即Te*=常数，n*=f(αe)或n*=f(sinβ)。  由图5.44可见，交流异步伺服电动机的调节特性都不是线性关系，仅在转速标么值较小和信号系数αe不大的范围内才近似于线性关系。所以，为了获得线性的调节特性，伺服电动机应工作在较小的相对转速范围内，这可通过提高伺服电动机的工作频率来实现。 图5.44交流异步伺服电动机的调节特性 5.4.4 异步伺服电动机和直流伺服电动机的性能比较 一、机械特性和调节特性 直流伺服电动机的机械特性和调节特性均为线性关系，且在不同的控制电压下，机械特性曲线相互平行，斜率不变。异步伺服电动机的机械特性和调节特性均为非线性关系，且在不同的控制电压下，理想线性机械特性也不是相互平行的。机械特性和调节特性的非线性都将直接影响到系统的动态精度，一般来说特性的非线性度越大，系统的动态精度越低。此外，当控制电压不同时，电动机的理想线性机械特性的斜率变化也会给系统的稳定和校正带来麻烦。 5.4.4 异步伺服电动机和直流伺服电动机的性能比较 一、机械特性和调节特性 直流伺服电动机的机械特性和调节特性均为线性关系，且在不同的控制电压下，机械特性曲线相互平行，斜率不变。异步伺服电动机的机械特性和调节特性均为非线性关系，且在不同的控制电压下，理想线性机械特性也不是相互平行的。机械特性和调节特性的非线性都将直接影响到系统的动态精度，一般来说特性的非线性度越大，系统的动态精度越低。此外，当控制电压不同时，电动机的理想线性机械特性的斜率变化也会给系统的稳定和校正带来麻烦。 二、体积、重量和效率 为了满足控制系统对电动机性能的要求，转子电阻就得相当大，又电动机经常运行在椭圆形旋转磁场下，由于负序磁场的存在要产生制动转矩，使电磁转矩减小，并使电动机的损耗增大。当输出功率相同时，异步伺服电动机要比直流伺服电动机的体积大、重量大、效率低。所以异步伺服电动机只适用于小功率系统，对于功率较大的控制系统，则普遍采用直流伺服电动机。 三、动态响应 电动机动态响应的快速性常常以机电时间常数来衡量。直流伺服电动机的转子上带有电枢和换向器，它的转动惯量要比异步伺服电动机大些。若两电动机的空载转速相同，而直流伺服电动机的堵转转矩要比异步伺服电动机大得多。综合比较，它们的机电时间常数就较为接近。在负载时，若电动机所带负载的转动惯量较大，这时两种电动机系统的总惯量（即负载的转动惯量与电动机的转动惯量之和）就相差不太多，以致可使直流伺服电动机系统的机电时间常数反而比异步伺服电动机系统的机电时间常数为小。 四、“自转”现象 对于两相伺服电动机，若参数选择不适当，或制造工艺上带来缺陷，都会使电动机在单相状态下产生“自转”现象，而直流伺服电动机却不存在“自转”现象。 五、电刷和换向器的滑动接触 直流伺服电动机由于存在着电刷和换向器因而使结构复杂、制造困难。又电刷与换向器之间存在滑动接触和电刷接触电阻的不稳定，这些都将影响到电动机运行的稳定性。此外，直流伺服电动机中存在着换向器火花，它既会引起对无线电通讯的干扰，又会给运行和维护带来麻烦。异步伺服电动机结构简单、运行可靠、维护力便，适宜在不易检修的场合使用。 六、放大器装置 直流伺服电动机的控制绕组通常由直流放大器供电，而直流放大器有零点漂移现象，这将影响到系统工作的精度和稳定性。又直流放大器的体积和重量要比交流放大器大得多。这些都是直流伺服系统存在的缺点。 5.5异步伺服电动机的应用 用于位置控制系统 图5.46 简单的位置控制系统 用于检测装置 图5.47 钢板厚度测