《伺服電機(jī)教學(xué)》課件

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1、第三十三講：伺服電動機(jī)—1.概述概念、分類及特點(diǎn)伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，交流伺服電動機(jī)又分為異步伺服電動機(jī)和同步伺服電動機(jī)。第三十三講：伺服電動機(jī)—1.概述概念、分類及特點(diǎn)無論是伺服還是調(diào)速領(lǐng)域，目前交流系統(tǒng)正在逐漸代替直流系統(tǒng)。與直梳伺服電機(jī)相比，交流伺服電機(jī)具有高可靠性、散熱好、轉(zhuǎn)動慣量小、能工作于高壓狀態(tài)下等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)闊o電刷和換向器，故交流伺服系統(tǒng)也稱為無刷伺服系統(tǒng)，用于

2、其中的電機(jī)是無刷結(jié)構(gòu)的籠型異步電機(jī)和永磁同步型電機(jī)。第三十三講：伺服電動機(jī)—1.概述概念、分類及特點(diǎn)概念、分類及特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)調(diào)速范圍寬，改變控制電壓，要求伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；(2)機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性為線性，線性的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性有利于提高控制系統(tǒng)的精度；(3)無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，伺服電動機(jī)在控制電壓消失后，應(yīng)立即停轉(zhuǎn)；(4)動態(tài)響應(yīng)快，伺服電動機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)要小，而它的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩要大，轉(zhuǎn)動慣量要小小，改變控制電壓時電機(jī)的轉(zhuǎn)速能快速響應(yīng)。第三十三講：伺服電動機(jī)—1.概述伺服電

3、動機(jī)—2.直流伺服電動機(jī)◇傳統(tǒng)型直流伺服電動機(jī)：結(jié)構(gòu)形式與普通直流電動機(jī)相同，只是它的容量和體積要小的多?！蟮蛻T量直流伺服電動機(jī)1）空心杯形轉(zhuǎn)子外磁場式：外定子由永久磁鋼制成或通常的電磁式結(jié)構(gòu)，內(nèi)定子由軟磁材料制成，空心杯電樞可以采用印制繞組，也可采用環(huán)氧樹脂固化先行繞制的成型繞組。內(nèi)磁場式：內(nèi)定子采用永久磁鋼，外定子采用軟磁材料的結(jié)構(gòu)。類型及結(jié)構(gòu)◇低慣量直流伺服電動機(jī)2）盤式電樞轉(zhuǎn)子：定子由永久磁鋼和前后軟磁鐵組成，磁鋼放置在圓盤的一側(cè)，并產(chǎn)生軸向磁場，一般制成6、8、10極電機(jī)；電樞繞組可以

4、是繞線式繞組或印制繞組。伺服電動機(jī)—2.直流伺服電動機(jī)類型及結(jié)構(gòu)伺服電動機(jī)—2.直流伺服電動機(jī)控制方法◇電樞控制：通過改變電樞電壓來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。1）機(jī)械特性（Ua=常數(shù)時，n=f(Te)）2）調(diào)節(jié)特性（TL=常數(shù)時，n=f(Ua)）當(dāng)電機(jī)的控制電壓大于相應(yīng)的始動電壓，伺服電動機(jī)便能起動并在一定的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行?！蟠艠O控制：用調(diào)節(jié)磁通來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。伺服電動機(jī)—3.交流異步伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)◇交流異步伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)：傳統(tǒng)的交流伺服電機(jī)是指兩相伺服電機(jī)，有籠型轉(zhuǎn)子和杯型轉(zhuǎn)子兩種?！疃ㄗ予F心中安放著空

5、間互成90o電角度的兩相繞組，其中一相作為勵磁繞組，運(yùn)行時接至電壓為Uf的交流電源上；另一相作為控制繞組，輸入控制電壓Uc，電壓Uc和Uf的頻率相同?！钷D(zhuǎn)子通常有兩種型式：高電阻率導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子、非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子。1）高電阻率導(dǎo)條的籠型轉(zhuǎn)子：結(jié)構(gòu)與普通鼠籠式異步電動機(jī)類似，但為了減少轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，做的細(xì)而長。導(dǎo)條及端環(huán)可用高電阻率的導(dǎo)電材料（黃銅、青銅等），也可用鑄鋁轉(zhuǎn)子。國產(chǎn)的SL系列就采用這種結(jié)構(gòu)形式。2）非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子：定子分外定子鐵心和內(nèi)定子鐵心兩部分，由硅鋼片沖制后疊成。外定子

6、鐵心槽中放置空間相距90電角度的兩相分布繞組。內(nèi)定子鐵心中不放繞組，僅作為磁路的一部分，以減小主磁通磁路的磁阻?？招谋D(zhuǎn)子用非磁性鋁或鋁合金制成，放在內(nèi)、外定子鐵心之間，并固定在轉(zhuǎn)軸上。伺服電動機(jī)—3.交流異步伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)伺服電動機(jī)—3.交流異步伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)◇特點(diǎn)：異步伺服電動機(jī)與普通異步電動機(jī)的重要區(qū)別之一是——轉(zhuǎn)子電阻大。其目的是：1）為了增大異步伺服電動機(jī)的調(diào)速范圍并滿足機(jī)械特性更接近于線性的要求。2）防止出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。伺服電動機(jī)—3.交流異步伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)2）防

7、止出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象:兩相異步伺服電動機(jī)在取消控制電壓（Uc=0）后，便成為單相異步電動機(jī)運(yùn)行，氣隙中只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻較小，在電動機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)差率范圍內(nèi)，0＜s＜1,T1＞T2,合成的Te=T1-T2＞0，只要TL＜Tem,電機(jī)轉(zhuǎn)子將一直運(yùn)轉(zhuǎn)，并不會因?yàn)榭刂齐妷旱南Ф＾D(zhuǎn)，這就是“自轉(zhuǎn)”，在自控系統(tǒng)中是絕不允許出現(xiàn)的。當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻足夠大，正序磁場產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率Sm1＞1，電機(jī)的Tem在電動機(jī)運(yùn)行范圍內(nèi)均為負(fù)值，即Te＜0，如圖（c），在某一控制電壓下，電機(jī)帶有一定

8、負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)控制電壓消失，勵磁繞組所產(chǎn)生的Tem為一制動轉(zhuǎn)矩而使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。伺服電動機(jī)—3.交流異步伺服電動機(jī)控制方式1）幅值控制：保持勵磁電壓的幅值和相位不變，通過調(diào)節(jié)控制電壓的大小來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而Uc與Uf之間始終保持90度電角度相位差。當(dāng)Uc=0時，電機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)控制電壓反相時，電機(jī)反轉(zhuǎn)。交流異步伺服電動機(jī)運(yùn)行時，勵磁繞組接至電壓值恒定的勵磁電源，而控制繞組所加的控制電壓Uc是變化的，一般來說得到的是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，由此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)。若改變控制電壓的大小或改變它相對于勵