交流伺服電機(jī)的工作原理

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1、第9章控制電機(jī)9.1伺服電動(dòng)機(jī)9.2測速發(fā)電機(jī)9.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)9.4自動(dòng)控制的基本概念第9章控制電機(jī)教學(xué)要求：1.了解交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。2.了解直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。3.了解交流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。4.了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量的轉(zhuǎn)換。各種控制電機(jī)有各自的控制任務(wù)：如:伺服電動(dòng)機(jī)將電壓信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對象；測速發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓，并傳遞到輸入端作為反饋信號。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。

2、本章介紹的各種控制電機(jī)的主要任務(wù)是轉(zhuǎn)換和傳遞控制信號，能量的轉(zhuǎn)換是次要的?？刂齐姍C(jī)的種類很多，本章只討論常用的幾種:伺服電機(jī)、測速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。對控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、耗電少、運(yùn)行可靠等。伺服電動(dòng)機(jī)可分為兩類：伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其功能是將輸入的電壓控制信號轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度，驅(qū)動(dòng)控制對象。交流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)9.1伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。9.1.1交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)就是一臺兩相交流異步電機(jī)。

3、它的定子上裝有空間互差90?的兩個(gè)繞組：勵(lì)磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。勵(lì)磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵(lì)磁繞組+++–––1勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容C,是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90?,從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場。交流伺服電動(dòng)機(jī)的接線圖和相量圖(a）接線圖?1(b)相量圖控制電壓與電源電壓頻率相同，相位相同或反相。放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與單相異步電動(dòng)機(jī)有相似之處。勵(lì)磁繞組固定接在電源上

4、，當(dāng)控制電壓為零時(shí)，電機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)。若有控制電壓加在控制繞組上，且勵(lì)磁電流和控制繞組電流不同相時(shí)，因此便產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：不僅要求它在靜止?fàn)顟B(tài)下，能服從控制信號的命令而轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要求在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱?，電?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。但如果交流伺服電動(dòng)機(jī)的參數(shù)選擇和一般單相異步電動(dòng)機(jī)相似，電動(dòng)機(jī)一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，即使控制等于零，電動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)失去控制，這種現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。如何克服“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象呢？正反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成轉(zhuǎn)矩特性(正向)(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反當(dāng)單相勵(lì)

5、磁時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍01當(dāng)單相勵(lì)磁時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍0

6、U20.4U2on交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖所示。在勵(lì)磁電壓不變的情況下，隨著控制電壓的下降，特性曲線下移。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制電壓的下降而均勻減小。交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在各種自動(dòng)控制、自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。應(yīng)用:9.1.2直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。只是為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電機(jī)做得細(xì)長一些。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理也與直流電動(dòng)機(jī)相同。供電方式：他勵(lì)供電。勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。U1為

7、勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓MU1I1I2U2放大器U++––直流伺服電動(dòng)機(jī)的接線圖由機(jī)械特性可知：(1)一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)磁通?不變時(shí)，U2??n?。(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)：改變電樞電壓的極性，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性與他勵(lì)直流電機(jī)相同一樣，也可用下式表示機(jī)械特性曲線如圖所示。直流伺服電動(dòng)機(jī)的n=f(T)曲線(U1=常數(shù))U20.8U20.6U20.4U2nTO直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。通常應(yīng)用于功率稍大的系統(tǒng)中，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。直流伺服電機(jī)輸出功率一般為1-600W。應(yīng)用：

8、9.2測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)是一種轉(zhuǎn)速測量傳感器。在許多自動(dòng)控制系統(tǒng)中，它被用來測量旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，向控制電路提供與轉(zhuǎn)速大小成正比的信號電壓。測速發(fā)電機(jī)分為交流和直流兩種類型。9.2.1交流測速發(fā)電機(jī)交流測速發(fā)電機(jī)又分為同步式和異步式兩種，這里只分析異步式交流測速發(fā)電機(jī)的工作原理。?????1轉(zhuǎn)子定子勵(lì)磁