交流伺服电动机的应用

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1、控制电机中国矿大信电学院第4章交流伺服电动机4.1交流伺服电动机的概述4.2交流伺服电动机的工作原理和结构第4章交流伺服电动机4.3圆形磁场下电动机运行的理论分析4.4椭圆磁场下电动机运行的理论分析4.5交流伺服电动机幅值控制时的特性4.6移相方法和控制方式4.7电容伺服电动机的特性4.8交流伺服电动机的应用4.9交流伺服电动机的主要性能指标4.10交流伺服电动机的主要技术数据掌握交流伺服电动机的工作原理和结构第4章交流伺服电动机掌握圆形磁场下电动机运行的理论分析掌握椭圆磁场下电动机运行的理论分析掌握交流伺服电动机幅值

2、控制时的特性掌握移相方法和控制方式掌握电容伺服电动机的特性掌握交流伺服电动机的应用交流伺服电动机的主要性能指标和主要技术数据本章要求：4.1交流伺服电动机的概述交流伺服电动机在小功率随动系统中得到非常广泛的应用。它在自动控制系统中，是将控制电信号快速地转换为转轴转动的一个执行元件。自动控制系统对交流伺服电动机的要求主要有以下几点：1、转速和转向应方便地受控制信号的控制，调速范围要大；2、整个运行范围内的特性应接近线性关系，保证运行的稳定性；3、当控制信号消除时，伺服电动机应立即停转，即电动机无“自转”现象；4、控制功率要

3、小，启动力矩应大；5、机电时间常数要小，启动电压要低。当控制信号变化时，反应应快速灵敏。4.2交流伺服电动机的工作原理和结构一、交流伺服电动机的结构交流伺服电动机的结构主要分为定子和转子两大部分。定子铁心上装有两个绕组，一个作励磁用，称为励磁绕组j1~j2；另一个称为控制绕组k1~k2；两个绕组的轴线互相垂直，在空间上相隔90°。Uk~Uj~j1j2k1k2因此，交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。交流伺服电动机定子铁心和下好线的定子Uk~Uj~j1j2k1k2转子结构常用的有鼠笼形转子和非磁性杯形转子。杯形转子通常是

4、由铝合金制成的空心薄壁圆筒。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠笼转子一样。杯形转子图各种交流伺服电动机图片二、工作原理Uk~Uj~j1j2k1k2定子两相空间互差90电角度绕组中，通入时间上互差90的电流，产生一旋转磁场。转子导体切割该磁场，从而感应电势，该电势在短路的转子导体中产生电流。转子载流导体在旋转磁场中受力，从而使得转子沿旋转磁场转向旋转。NSn1FF动画4.3圆形磁场下电动机运行的理论分析一、转子不转时Uk~Uj~j1j2k1k2

5、1、电磁关系与变压器类似定子加对称Ui0漏磁通主磁通FmmejekeR2eRi0Rejek14.3圆形磁场下电动机运行的理论分析2、感应电势激磁绕组：控制绕组：转子绕组：2、电压平衡方程式Uk~Uj~j1j2k1k2二、转子旋转时1、感应电势定子侧激磁绕组、控制绕组感应电势与转子不转时相同。转子绕组：rRjxRs+-f2转子频率：2、电压平衡方程式rRjxRs+-f2三、圆形旋转磁场时定子绕组电压关系1、Wj=Wk时（此时定子为两相对称绕组）当时又而此时为了得到圆形旋转磁场，要求两相绕组电压值相等，相

6、位互差900。Uk~Uj~j1j2k1k22、Wj/Wk=k时此时绕组电压大小与绕组匝数成正比。两相绕组产生圆形旋转磁场时，加在定子上的电压分别定义为额定激磁电压Ùjn和额定控制电压Ùkn，并称两相交流伺服电动机处于对称状态。Wj=Wk时，Wj/Wk=k时，Ujn=UknUk~Uj~j1j2k1k2四、转矩及机械特性1、电磁转矩的物理表达式2、电磁转矩的参数表达式其中ZR为转子导条根数，WR为转子绕组有效匝数（笼形电机WR=1/2），s为同步角速度（s=2ns/60=2f/p）3、机械特性oTTmaxTdnns

7、理想空载：n=ns，s=0，T=0最大转矩：n=n1，s=sm，T=Tmax堵转点（启动点）：n=0，s=1，T=Td机械特性仿真不同转子电阻特性为使交流伺服电动机转速从0~ns整个运行范围内都保证其工作的稳定性，其机械特性在整个范围内都是下垂的，要具有这样的下垂特性，交流伺服电动机要有足够大的转子电阻，使sm>1。具有大的转子电阻和下垂的机械特性是交流伺服电动机的主要特点。为了表示伺服电动机的运行稳定性，通常引入阻尼系数的概念。这种特性用阻尼系数D来度量。空载转速堵转转矩ToTdnnsTL阻尼系数D值越大，转矩变化对转

8、速的影响很小，电机运行稳定，反之，电机运行的稳定性很差。在一定转速范围内，若机械特性近似看为直线，则在该范围内阻尼系数为T1、T2、n1、n2分别为该范围内机械特性上相应的转矩、转速值。oTTdnnsn2n1T1T24.4椭圆磁场下电动机运行的理论分析一、椭圆形磁场的形成当激磁绕组与控制绕组所产生的磁势幅值不相等，即