交流感應伺服電動機

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1、第2章交流感應伺服電動機2.1兩相感應伺服電動機的結構特點與控制方式2.2兩相感應伺服電動機的理論分析2.3兩相感應伺服電動機的靜態(tài)特性2.4兩相感應伺服電動機的動態(tài)特性2.5兩相感應伺服電動機的主要技術數(shù)據(jù)和性能指標2.6三相感應伺服電動機及其矢量控制第2章交流感應伺服電動機?概述概述傳統(tǒng)的交流伺服電動機是指兩相感應伺服電動機，由于受性能限制，主要應用于幾十瓦以下的小功率場合。近年來，隨著電機理論、電力電子技術、計算機控制技術及自動控制理論等學科領域的發(fā)展，三相感應電動機及永磁同步電動機的伺服性能大為改進，采用三相感應電動機及永磁同步電動機的交流伺服系統(tǒng)在高性能領域應用日益廣泛。

2、本章首先對傳統(tǒng)的兩相感應伺服電動機進行了較詳細的討論，最后對三相感應電動機矢量控制技術及其伺服控制系統(tǒng)進行了介紹。永磁同步伺服電動機將在第3章予以討論。2.1兩相感應伺服電動機的結構特點與控制方式2.1.1概述2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點2.1.3兩相感應伺服電動機的控制方式2.1.1概述兩相感應伺服電動機的基本結構和工作原理兩相感應伺服電動機的基本結構和工作原理與普通感應電動機相似。從結構上看，電機由定子和轉子兩大部分構成，定子鐵心中安放多相交流繞組，轉子繞組為自行閉合的多相對稱繞組。運行時定子繞組通入交流電流，產生旋轉磁場，在閉合的轉子繞組中感應電動勢、產生

3、轉子電流，轉子電流與磁場相互作用產生電磁轉矩。2.1.1概述兩相感應伺服電動機與普通感應電動機的主要差別為了控制方便，定子為兩相繞組，在空間相差90°電角度。其中一相為勵磁繞組，運行時接至電壓為Uf的交流電源上；另一相為控制繞組，施加與Uf同頻率、大小或相位可調的控制電壓Uc，通過Uc控制伺服電動機的起、停及運行轉速。注意：由于勵磁繞組電壓Uf固定不變，而控制電壓Uc是變化的，故通常情況下兩相繞組中的電流不對稱，電機中的氣隙磁場也不是圓形旋轉磁場，而是橢圓形旋轉磁場。2.1.1概述對兩相感應伺服電動機的基本要求：1）伺服電動機的轉速能隨著控制電壓的變化在寬廣的范圍內連續(xù)調節(jié)。2）整

4、個運行范圍內的機械特性應接近線性，以保證伺服電動機運行的穩(wěn)定性，并有利于提高控制系統(tǒng)的動態(tài)精度。3）無“自轉”現(xiàn)象。即當控制電壓為零時，伺服電動機應立即停轉。4）伺服電動機的機電時間常數(shù)要小，動態(tài)響應要快。為此，要求伺服電動機的堵轉轉矩大，轉動慣量小。2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點兩相感應伺服電動機的轉子結構兩相感應伺服電動機的轉子結構形式有三種：籠型轉子、非磁性空心杯轉子和鐵磁性空心杯轉子。(1)籠型轉子與普通籠型感應電動機的轉子相似，只是為了減少轉子的轉動慣量，需做的細而長。轉子籠的導條和端環(huán)可以用銅（通常采用高電阻率的黃銅或青銅等）制造，也可以采用鑄鋁轉子。

5、2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點(2)非磁性空心杯形轉子非磁性空心杯形轉子兩相感應伺服電動機的結構如圖2-1所示。它的定子分為外定子和內定子兩部分，內外定子鐵心通常均由硅鋼片疊成。外定子鐵心槽中放置空間相距90°電角度的兩相交流繞組，內定子鐵心中一般不放繞組，僅作為磁路的一部分，以減少主磁通磁路的磁阻。在內、外定子之間有細長的空心轉子裝在轉軸上，空心轉子做成杯子形狀，所以稱為空心杯形轉子。2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點杯形轉子和籠型轉子雖然外表形狀看起來不一樣，但本質上是一樣的，因為杯形轉子可以看作是導條數(shù)目非常多、條與條之間緊靠在一起、而兩端自行

6、短路的籠型轉子。(3)鐵磁性空心杯轉子由于鐵磁性空心杯轉子應用較少，在此不做具體介紹。2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點非磁性杯形轉子與籠型轉子的比較：非磁性杯形轉子轉動慣量小，軸承摩擦阻轉矩小。由于轉子沒有齒和槽，定、轉子間沒有齒槽粘合現(xiàn)象，恒速旋轉時，轉子一般不會有抖動現(xiàn)象，運轉平穩(wěn)。但由于它內、外定子間的氣隙較大，所以勵磁電流大，功率因數(shù)低，降低了電機的利用率，在相同的體積與重量下，杯形轉子伺服電動機比籠型轉子伺服電動機所產生的轉矩和輸出功率都小。另外，杯形轉子伺服電動機的結構與制造工藝都較復雜。目前廣泛采用的是籠型轉子伺服電動機，只有在要求轉動慣量小、反應快，

7、以及要求轉動非常平穩(wěn)的某些特殊場合下，才采用非磁性空心杯形轉子伺服電動機。2.1.2兩相感應伺服電動機在結構和參數(shù)上的特點兩相感應伺服電動機的轉子電阻兩相感應伺服電動機必須具有足夠大的轉子電阻，這是其與普通感應電動機相比的另外一個重要特點。原因：1）擴大轉速范圍并使機械特性盡可能接近線性；2）實現(xiàn)無“自轉”現(xiàn)象圖2-2不同轉子電阻時的感應電動機機械特性不同轉子電阻時感應電動機的機械特性如圖2-2所示，隨著轉子電阻的增大，穩(wěn)定運行轉速范圍增加。2.1.2兩相感應伺服電動