交流伺服電動機的應(yīng)用

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1、控制電機中國礦大信電學(xué)院第4章交流伺服電動機4.1交流伺服電動機的概述4.2交流伺服電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第4章交流伺服電動機4.3圓形磁場下電動機運行的理論分析4.4橢圓磁場下電動機運行的理論分析4.5交流伺服電動機幅值控制時的特性4.6移相方法和控制方式4.7電容伺服電動機的特性4.8交流伺服電動機的應(yīng)用4.9交流伺服電動機的主要性能指標(biāo)4.10交流伺服電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)掌握交流伺服電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)第4章交流伺服電動機掌握圓形磁場下電動機運行的理論分析掌握橢圓磁場下電動機運行的理論分析掌握交流伺服電動機幅值

2、控制時的特性掌握移相方法和控制方式掌握電容伺服電動機的特性掌握交流伺服電動機的應(yīng)用交流伺服電動機的主要性能指標(biāo)和主要技術(shù)數(shù)據(jù)本章要求：4.1交流伺服電動機的概述交流伺服電動機在小功率隨動系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。它在自動控制系統(tǒng)中，是將控制電信號快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的一個執(zhí)行元件。自動控制系統(tǒng)對交流伺服電動機的要求主要有以下幾點：1、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號的控制，調(diào)速范圍要大；2、整個運行范圍內(nèi)的特性應(yīng)接近線性關(guān)系，保證運行的穩(wěn)定性；3、當(dāng)控制信號消除時，伺服電動機應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，即電動機無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；4、控制功率要

3、小，啟動力矩應(yīng)大；5、機電時間常數(shù)要小，啟動電壓要低。當(dāng)控制信號變化時，反應(yīng)應(yīng)快速靈敏。4.2交流伺服電動機的工作原理和結(jié)構(gòu)一、交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)主要分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子鐵心上裝有兩個繞組，一個作勵磁用，稱為勵磁繞組j1~j2；另一個稱為控制繞組k1~k2；兩個繞組的軸線互相垂直，在空間上相隔90°。Uk~Uj~j1j2k1k2因此，交流伺服電動機是一種兩相的交流電動機。交流伺服電動機定子鐵心和下好線的定子Uk~Uj~j1j2k1k2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)常用的有鼠籠形轉(zhuǎn)子和非磁性杯形轉(zhuǎn)子。杯形轉(zhuǎn)子通常是

4、由鋁合金制成的空心薄壁圓筒。此外，為了減少磁路的磁阻，在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置有固定的內(nèi)定子。在分析時，杯形轉(zhuǎn)子可視作由無數(shù)并聯(lián)的導(dǎo)體條組成，和鼠籠轉(zhuǎn)子一樣。杯形轉(zhuǎn)子圖各種交流伺服電動機圖片二、工作原理Uk~Uj~j1j2k1k2定子兩相空間互差90電角度繞組中，通入時間上互差90的電流，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割該磁場，從而感應(yīng)電勢，該電勢在短路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受力，從而使得轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)。NSn1FF動畫4.3圓形磁場下電動機運行的理論分析一、轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時Uk~Uj~j1j2k1k2

5、1、電磁關(guān)系與變壓器類似定子加對稱Ui0漏磁通主磁通Fm?mejekeR?2?e?Ri0Re?je?k?1?4.3圓形磁場下電動機運行的理論分析2、感應(yīng)電勢激磁繞組：控制繞組：轉(zhuǎn)子繞組：2、電壓平衡方程式Uk~Uj~j1j2k1k2二、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時1、感應(yīng)電勢定子側(cè)激磁繞組、控制繞組感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時相同。轉(zhuǎn)子繞組：rRjx?Rs+-f2轉(zhuǎn)子頻率：2、電壓平衡方程式rRjx?Rs+-f2三、圓形旋轉(zhuǎn)磁場時定子繞組電壓關(guān)系1、Wj=Wk時（此時定子為兩相對稱繞組）當(dāng)時又而此時為了得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場，要求兩相繞組電壓值相等，相

6、位互差900。Uk~Uj~j1j2k1k22、Wj/Wk=k時此時?繞組電壓大小與繞組匝數(shù)成正比。兩相繞組產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場時，加在定子上的電壓分別定義為額定激磁電壓ùjn和額定控制電壓ùkn，并稱兩相交流伺服電動機處于對稱狀態(tài)。Wj=Wk時，Wj/Wk=k時，Ujn=UknUk~Uj~j1j2k1k2四、轉(zhuǎn)矩及機械特性1、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式2、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式其中ZR為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條根數(shù)，WR為轉(zhuǎn)子繞組有效匝數(shù)（籠形電機WR=1/2），?s為同步角速度（?s=2?ns/60=2?f/p）3、機械特性oTTmaxTdnns

7、理想空載：n=ns，s=0，T=0最大轉(zhuǎn)矩：n=n1，s=sm，T=Tmax堵轉(zhuǎn)點（啟動點）：n=0，s=1，T=Td機械特性仿真不同轉(zhuǎn)子電阻特性為使交流伺服電動機轉(zhuǎn)速從0~ns整個運行范圍內(nèi)都保證其工作的穩(wěn)定性，其機械特性在整個范圍內(nèi)都是下垂的，要具有這樣的下垂特性，交流伺服電動機要有足夠大的轉(zhuǎn)子電阻，使sm>1。具有大的轉(zhuǎn)子電阻和下垂的機械特性是交流伺服電動機的主要特點。為了表示伺服電動機的運行穩(wěn)定性，通常引入阻尼系數(shù)的概念。這種特性用阻尼系數(shù)D來度量?？蛰d轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩ToTdnnsTL阻尼系數(shù)D值越大，轉(zhuǎn)矩變化對轉(zhuǎn)

8、速的影響很小，電機運行穩(wěn)定，反之，電機運行的穩(wěn)定性很差。在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，若機械特性近似看為直線，則在該范圍內(nèi)阻尼系數(shù)為T1、T2、n1、n2分別為該范圍內(nèi)機械特性上相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速值。oTTdnnsn2n1T1T24.4橢圓磁場下電動機運行的理論分析一、橢圓形磁場的形成當(dāng)激磁繞組與控制繞組所產(chǎn)生的磁勢幅值不相等，即