交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用ppt課件

1、中國(guó)礦大信電學(xué)院中國(guó)礦大信電學(xué)院 第第 4 4 章章交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)4.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的概述交流伺服電動(dòng)機(jī)的概述4.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第第4 4章章 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)4.3 圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析4.4 橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析4.5 交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性4.6 移相方法和控制方式移相方法和控制方式4.7 電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性4.8 交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用4.9 交流伺服

2、電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)4.10 交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)第第4 4章章 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)掌握掌握 圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析掌握橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析掌握橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性掌握移相方法和控制方式掌握移相方法和控制方式掌握電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性掌握電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用掌握交流伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)

3、和主要技術(shù)數(shù)據(jù)交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)和主要技術(shù)數(shù)據(jù)本章要求：本章要求：4.1 4.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的概述交流伺服電動(dòng)機(jī)的概述 交流伺服電動(dòng)機(jī)在小功率隨動(dòng)系統(tǒng)中得到交流伺服電動(dòng)機(jī)在小功率隨動(dòng)系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是將非常廣泛的應(yīng)用。它在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，是將控制電信號(hào)快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行控制電信號(hào)快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件。元件。 自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的要求自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的要求主要有以下幾點(diǎn)：主要有以下幾點(diǎn)： 1、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號(hào)的控制，調(diào)速范圍要大；信號(hào)的控制，調(diào)速范圍要大； 2、整個(gè)運(yùn)

4、行范圍內(nèi)的特性應(yīng)接、整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)接近線性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性；近線性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性；控制電機(jī)控制電機(jī) 3、當(dāng)控制信號(hào)消除時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)立、當(dāng)控制信號(hào)消除時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)無(wú)即停轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)無(wú)“自轉(zhuǎn)景象；自轉(zhuǎn)景象； 4、控制功率要小，啟動(dòng)力矩應(yīng)大；、控制功率要小，啟動(dòng)力矩應(yīng)大； 5、機(jī)電時(shí)間常數(shù)要小，啟動(dòng)電壓要低。、機(jī)電時(shí)間常數(shù)要小，啟動(dòng)電壓要低。當(dāng)控制信號(hào)變化時(shí)，反應(yīng)應(yīng)快速靈敏。當(dāng)控制信號(hào)變化時(shí)，反應(yīng)應(yīng)快速靈敏。4.2 4.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)一、交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)一、交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

5、主要分為定子和轉(zhuǎn)交流伺服電動(dòng)機(jī)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(gè)繞組，一個(gè)子兩大部分。定子鐵心上裝有兩個(gè)繞組，一個(gè)作勵(lì)磁用，稱為勵(lì)磁繞組作勵(lì)磁用，稱為勵(lì)磁繞組j1j2；另一個(gè)稱為控；另一個(gè)稱為控制繞組制繞組k1k2；兩個(gè)繞組的軸線互相垂直，在空；兩個(gè)繞組的軸線互相垂直，在空間上相隔間上相隔90。 UkUjj1j2k1k2 因此，交因此，交流伺服電動(dòng)機(jī)流伺服電動(dòng)機(jī)是一種兩相的是一種兩相的交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)定子鐵心和下好線的定子定子鐵心和下好線的定子控制電機(jī)控制電機(jī)UkUjj1j2k1k2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)常用的有鼠籠形轉(zhuǎn)子和非磁性轉(zhuǎn)子

6、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?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī) 杯形轉(zhuǎn)子通常是由鋁合金制成的空心薄壁杯形轉(zhuǎn)子通常是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(shí)，杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置有固定的內(nèi)定子。在分析時(shí)，杯形轉(zhuǎn)子可視作由無(wú)數(shù)并聯(lián)的導(dǎo)體條組成，和鼠形轉(zhuǎn)子可視作由無(wú)數(shù)并聯(lián)的導(dǎo)體條組成，和鼠籠轉(zhuǎn)子一樣?；\轉(zhuǎn)子一樣。杯形轉(zhuǎn)子圖杯形轉(zhuǎn)子圖控制電機(jī)控制電機(jī)各種交流伺服電動(dòng)機(jī)圖片各種交流伺服電動(dòng)機(jī)圖片控制電機(jī)控制電機(jī)二、工作原理二、工作原理UkUjj1j2k1k2 定子兩相空間互差定子兩相空間互差90電角度繞組中，

7、通入時(shí)電角度繞組中，通入時(shí)間上互差間上互差90的電流，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電流，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割該磁場(chǎng)，從而感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)在短路的轉(zhuǎn)切割該磁場(chǎng)，從而感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)在短路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。子導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。 轉(zhuǎn)子載流轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受力，從場(chǎng)中受力，從而使得轉(zhuǎn)子沿而使得轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。NSn1FF控制電機(jī)控制電機(jī)4.3 4.3 圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析一、轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)一、轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)UkUjj1j2k1k21、電磁關(guān)系、電磁關(guān)系與變壓器類似與變壓器類似定子加定子加對(duì)稱對(duì)稱Ui0漏磁通主磁通Fm

8、 mejekeR0IjEjEkEkERERE 2 eRi0Rejek 1 4.3 4.3 圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析圓形磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析2、感應(yīng)電勢(shì)、感應(yīng)電勢(shì)激磁繞組：激磁繞組：mjjfW44.4E jjjxIjE jjrjrIU 控制繞組：控制繞組：mkkfW44.4E kkkxIjE kkrkrIU 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組：RRrRrIU RRRxIjE mRRfW44.4E 2、電壓平衡方程式、電壓平衡方程式j(luò)jjjjjxIjrIEU kkkkkkxIjrIEU RRRRRxIjrIE UkUjj1j2k1k20IjEjEkEkERERE控制電機(jī)控制電機(jī)二、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)二、轉(zhuǎn)子旋

9、轉(zhuǎn)時(shí)1、感應(yīng)電勢(shì)、感應(yīng)電勢(shì) 定子側(cè)激磁繞組、控制繞組感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)子定子側(cè)激磁繞組、控制繞組感應(yīng)電勢(shì)與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相同。不轉(zhuǎn)時(shí)相同。轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組：mRRssfW44.4E RsRsRsxIjE RRssEE RRssxx rRjxRs.RsI.RsE+-f2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 頻率：頻率：111112Sf60pnn)nn(60p)nn(60npf 控制電機(jī)控制電機(jī)2、電壓平衡方程式、電壓平衡方程式j(luò)jjjjjxIjrIEU kkkkkkxIjrIEU RRsRRsRsRsRRsRssxIjrIxIjrIE rRjxRs.RsI.RsE+-f2控制電機(jī)控制電機(jī)三、圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)三、圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí) 定子

10、繞組電壓關(guān)系定子繞組電壓關(guān)系1、Wj=Wk 時(shí)此時(shí)定子為兩相對(duì)稱繞組）時(shí)此時(shí)定子為兩相對(duì)稱繞組）jkIjI jkEjE jkrr jkxx 當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)又又jjjjjjxIjrIEU 而而jjjjjjkkkkkkUj)xIjrIE( jxIjrIEU 此時(shí)此時(shí)為了得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，要求為了得到圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，要求兩相繞組電壓值相等，相位互兩相繞組電壓值相等，相位互差差900 。UkUjj1j2k1k2jIjEkEkI控制電機(jī)控制電機(jī)2、Wj /Wk =k 時(shí)時(shí)jkIjkI kEjEjk 此時(shí)此時(shí)kUjUjk jkjkWWk1UU 繞組電壓大小與繞組匝數(shù)成正比。繞組電壓大小與繞組匝數(shù)成正比。兩相繞組產(chǎn)

11、生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，加在定子上的兩相繞組產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，加在定子上的電壓分別定義為額定激磁電壓電壓分別定義為額定激磁電壓 jn和額定控制和額定控制電壓電壓kn ，并稱兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)處于對(duì)稱，并稱兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)處于對(duì)稱狀態(tài)。狀態(tài)。Wj=Wk 時(shí)，時(shí)，Wj /Wk =k 時(shí)，時(shí)，Ujn =UknjkjnknWWk1UU UkUjj1j2k1k2jIjEkEkI控制電機(jī)控制電機(jī)四、轉(zhuǎn)矩及機(jī)械特性四、轉(zhuǎn)矩及機(jī)械特性 2R2Rs2jR2jRR2R2R2jR2jRRsrxW2srUWZsrxfW4srUpWZT 1、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式RRTcosICT 2、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)

12、表達(dá)式、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式 其中其中ZR為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條根數(shù)，為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條根數(shù)， WR為轉(zhuǎn)子繞組為轉(zhuǎn)子繞組有效匝數(shù)籠形電機(jī)有效匝數(shù)籠形電機(jī)WR =1/2），）， s為同步角為同步角速度（速度（ s =2n s /60= 2 f /p）控制電機(jī)控制電機(jī)3、機(jī)械特性、機(jī)械特性oTTmaxTdnns理想空載：理想空載： n=ns ，s=0，T=0 最大轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩： n=n1 ，s= sm ，T=T maxRRmxrs Rs2j2jRRmaxxW4UWZT 堵轉(zhuǎn)點(diǎn)啟動(dòng)點(diǎn)）：堵轉(zhuǎn)點(diǎn)啟動(dòng)點(diǎn)）：n=0 ，s = 1 ，T=T d)rx(W2rUWZT2R2Rs2jR2jRRd 機(jī)械特性仿真不同轉(zhuǎn)子電阻特性不同

13、轉(zhuǎn)子電阻特性控制電機(jī)控制電機(jī) 為使交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)臑槭菇涣魉欧妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?ns整個(gè)運(yùn)行范整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)都保證其工作的穩(wěn)定性，其機(jī)械特性在整個(gè)圍內(nèi)都保證其工作的穩(wěn)定性，其機(jī)械特性在整個(gè)范圍內(nèi)都是下垂的，要具有這樣的下垂特性，交范圍內(nèi)都是下垂的，要具有這樣的下垂特性，交流伺服電動(dòng)機(jī)要有足夠大的轉(zhuǎn)子電阻，使流伺服電動(dòng)機(jī)要有足夠大的轉(zhuǎn)子電阻，使sm1。具有大的轉(zhuǎn)子電阻和下垂的機(jī)械特具有大的轉(zhuǎn)子電阻和下垂的機(jī)械特性是交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)。性是交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)。 為了表示伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，為了表示伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，通常引入阻尼系數(shù)的概念。這種特通常引入阻尼系數(shù)的概念。這種特性

14、用阻尼系數(shù)性用阻尼系數(shù)D來(lái)度量。來(lái)度量。0dnT55. 9dndT55. 9D 空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩ToTdnnsTL控制電機(jī)控制電機(jī) 阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)D值越大，轉(zhuǎn)矩變化對(duì)轉(zhuǎn)速的值越大，轉(zhuǎn)矩變化對(duì)轉(zhuǎn)速的影響很小，電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，反之，電機(jī)運(yùn)影響很小，電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，反之，電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性很差。行的穩(wěn)定性很差。 在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，若機(jī)械特性近似在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，若機(jī)械特性近似看為直線，則在該范圍內(nèi)阻尼系數(shù)為看為直線，則在該范圍內(nèi)阻尼系數(shù)為1212nnTT55. 9D T1、 T2 、n1 、 n2分別為分別為該范圍內(nèi)機(jī)械特性上相應(yīng)的轉(zhuǎn)該范圍內(nèi)機(jī)械特性上相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速值。矩、轉(zhuǎn)速值。oT

15、Tdnnsn2n1T1T24.4 4.4 橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析橢圓磁場(chǎng)下電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的理論分析一、橢圓形磁場(chǎng)的形成一、橢圓形磁場(chǎng)的形成 當(dāng)激磁繞組與控制繞組所產(chǎn)生的磁勢(shì)幅值不當(dāng)激磁繞組與控制繞組所產(chǎn)生的磁勢(shì)幅值不相等，即相等，即 =Bkm /Bjm （ 0 1）；兩繞組）；兩繞組電流相位差為電流相位差為（0 90o），這時(shí)產(chǎn)生的磁），這時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)為橢圓形磁場(chǎng)。場(chǎng)為橢圓形磁場(chǎng)。當(dāng)當(dāng) = 1， = 90o ，電機(jī)產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)；，電機(jī)產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)；當(dāng)當(dāng) = 0， = 0； = 0， = 90o ， = 1， = 0；電機(jī)產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)；電機(jī)產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)；當(dāng)當(dāng)0 1 ， 0 1，電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生自

16、轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)，電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)控制電壓取消，電機(jī)變?yōu)閱蜗噙\(yùn)行時(shí)，電機(jī)控制電壓取消，電機(jī)變?yōu)閱蜗噙\(yùn)行時(shí)，電機(jī)就立刻產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。就立刻產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。r2a r2b r2casTcsTbsT1110202200202 為了消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，交流伺服電動(dòng)機(jī)單相供電時(shí)的為了消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，交流伺服電動(dòng)機(jī)單相供電時(shí)的機(jī)械特性必須如圖機(jī)械特性必須如圖c所示，顯然這也就要求有相當(dāng)所示，顯然這也就要求有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)子電阻。大的轉(zhuǎn)子電阻?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī)2、橢圓磁場(chǎng)時(shí)的機(jī)械特性、橢圓磁場(chǎng)時(shí)的機(jī)械特性 左圖為橢圓磁場(chǎng)左圖為橢圓磁場(chǎng)的機(jī)械特性，反向旋的機(jī)械特性，反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的存在，產(chǎn)生轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的

17、存在，產(chǎn)生了附加的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩了附加的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T反，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩反，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減少，且在減少，且在T=0的理的理想空載情況下，轉(zhuǎn)子想空載情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速已不能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速已不能達(dá)到同步速速ns，只能達(dá)到小于，只能達(dá)到小于ns的的n0 。T反反T正正nsTsn001nTTTem4.5 4.5 交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的特性一、有效信號(hào)系數(shù)一、有效信號(hào)系數(shù)e （ = 90o ）knkeUU （0 e 1， 0 U k Ukn ）U k 為控制繞組所加電壓，為控制繞組所加電壓， U kn為額定控制電壓為額定控制電壓e 不僅可以表示控制電壓的值，而且也可不僅可以表示控制

18、電壓的值，而且也可以表示電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行程度。以表示電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行程度。當(dāng)當(dāng)e =1 ，U k =Ukn時(shí)，氣隙中合時(shí)，氣隙中合成磁場(chǎng)是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)運(yùn)成磁場(chǎng)是一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)運(yùn)行在對(duì)稱狀態(tài)。行在對(duì)稱狀態(tài)。UkUjj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī) 當(dāng)當(dāng)e =0 ，U k =0時(shí)，氣隙中是一個(gè)脈振磁時(shí)，氣隙中是一個(gè)脈振磁場(chǎng)電機(jī)運(yùn)行在不對(duì)稱度最大狀態(tài)。場(chǎng)電機(jī)運(yùn)行在不對(duì)稱度最大狀態(tài)。 可以方便的證明：可以方便的證明： e 。改變控制電壓，即改變。改變控制電壓，即改變e的大小，也改變了電機(jī)的不對(duì)稱度，所以兩相交流伺服的大小，也改變了電機(jī)的不對(duì)稱度，所以兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)是靠改變電機(jī)的不對(duì)稱

19、度來(lái)達(dá)到控制目的。電動(dòng)機(jī)是靠改變電機(jī)的不對(duì)稱度來(lái)達(dá)到控制目的。knkeUU jmkmBB UkUjj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī)二、不同有效信號(hào)系數(shù)時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性二、不同有效信號(hào)系數(shù)時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性nTo e = 0.25 e = 0.5 e = 0.75 e = 1UkUjj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī)三、轉(zhuǎn)速的控制與調(diào)節(jié)特性三、轉(zhuǎn)速的控制與調(diào)節(jié)特性10T=0T1T3T2n e 為清楚表示轉(zhuǎn)速隨控制電信號(hào)變化的關(guān)系，為清楚表示轉(zhuǎn)速隨控制電信號(hào)變化的關(guān)系，常用調(diào)節(jié)特性曲線來(lái)表示。常用調(diào)節(jié)特性曲線來(lái)表示。nTo e = 0.25 e = 0.5 e = 0.75 e = 1TLABCDUk

20、Ujj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī)四、堵轉(zhuǎn)特性四、堵轉(zhuǎn)特性 堵轉(zhuǎn)特性是指伺服電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與控堵轉(zhuǎn)特性是指伺服電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與控制電壓的關(guān)系曲線，即制電壓的關(guān)系曲線，即Td =f (e )曲線。不曲線。不同有效信號(hào)系數(shù)同有效信號(hào)系數(shù)e 時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩就是各條時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩就是各條機(jī)械特性曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)。機(jī)械特性曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)。 eTdoUkUjj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī)五、機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式五、機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式2e2e0deAnn)1(2BTT 其中：其中：s0dnTH4B 2snH4A HTd0Td0 /2ns /2nnsT104.6 4.6 移相方法和控制方式移相方法和控

21、制方式 為了在電機(jī)內(nèi)形成一個(gè)圓形磁場(chǎng)，要求激磁為了在電機(jī)內(nèi)形成一個(gè)圓形磁場(chǎng)，要求激磁電壓電壓Uj 和控制電壓和控制電壓Uk 之間應(yīng)有之間應(yīng)有90o 的相位差。的相位差。但是，在實(shí)際工作中經(jīng)常是單相或三相電源，極但是，在實(shí)際工作中經(jīng)常是單相或三相電源，極少有相移少有相移90o的兩相電源，這就需要想法使現(xiàn)有的兩相電源，這就需要想法使現(xiàn)有的電源改變成具有相移的兩相電源，以滿足交流的電源改變成具有相移的兩相電源，以滿足交流伺服電動(dòng)機(jī)的需要。伺服電動(dòng)機(jī)的需要。1. 利用三相電源的相電壓和線電壓構(gòu)成利用三相電源的相電壓和線電壓構(gòu)成90的移相的移相 三相電源如果有中點(diǎn)，可取一三相電源如果有中點(diǎn)，可取一相電壓

22、如加到控制繞組上，另外兩相電壓如加到控制繞組上，另外兩相的線電壓供給勵(lì)磁繞組，這兩個(gè)相的線電壓供給勵(lì)磁繞組，這兩個(gè)繞組的電壓相位差為繞組的電壓相位差為90。ABCOUAUCB控制電機(jī)控制電機(jī) 三相電源如無(wú)中點(diǎn)，可以接上一個(gè)三相變壓三相電源如無(wú)中點(diǎn)，可以接上一個(gè)三相變壓器，利用三相變壓器副邊上的相電壓和線電壓形器，利用三相變壓器副邊上的相電壓和線電壓形成具有成具有90相移的兩相電壓。相移的兩相電壓?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī) 當(dāng)三相電源沒有中點(diǎn)時(shí)，可以采用一個(gè)具有當(dāng)三相電源沒有中點(diǎn)時(shí)，可以采用一個(gè)具有中點(diǎn)抽頭的帶鐵心的電抗線圈造成人工中點(diǎn)，把中點(diǎn)抽頭的帶鐵心的電抗線圈造成人工中點(diǎn)，把電抗線圈兩端接在三相電

23、源的電抗線圈兩端接在三相電源的B，C兩頭上，設(shè)兩頭上，設(shè)它的中間抽頭為它的中間抽頭為D點(diǎn)，那么點(diǎn)，那么BC與與DA兩相電壓兩相電壓的相位差正好是的相位差正好是90相移。相移。ABCADABCD控制電機(jī)控制電機(jī)3. 采用移相網(wǎng)絡(luò)采用移相網(wǎng)絡(luò) 在系統(tǒng)控制線路中，常采用移相網(wǎng)絡(luò)來(lái)使在系統(tǒng)控制線路中，常采用移相網(wǎng)絡(luò)來(lái)使得伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓與勵(lì)磁電壓成得伺服電動(dòng)機(jī)的控制電壓與勵(lì)磁電壓成90的的相移。相移。2. 利用三相電源的任意兩相線電壓利用三相電源的任意兩相線電壓 三相電源三個(gè)線電壓的位差三相電源三個(gè)線電壓的位差120,為了方為了方便，直接取任意兩相線電壓使用便，直接取任意兩相線電壓使用,若加上系統(tǒng)

24、中若加上系統(tǒng)中其它元件的相位移其它元件的相位移,這時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上這時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的兩個(gè)電壓接近的兩個(gè)電壓接近90的相位差。的相位差?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī) 以上幾種移相方法是直接將電源移相或通過(guò)移以上幾種移相方法是直接將電源移相或通過(guò)移相網(wǎng)絡(luò)使激磁電壓和控制電壓之間有一固定的相相網(wǎng)絡(luò)使激磁電壓和控制電壓之間有一固定的相移，這些移相方法稱為電源移相。采用電源移相移，這些移相方法稱為電源移相。采用電源移相時(shí)，交流伺服電動(dòng)機(jī)只是通過(guò)改變控制電壓的值時(shí)，交流伺服電動(dòng)機(jī)只是通過(guò)改變控制電壓的值來(lái)控制轉(zhuǎn)速的，而定子繞組上兩電壓的相位差恒來(lái)控制轉(zhuǎn)速的，而定子繞組上兩電壓的相位差恒定地保持為不變。這

25、種控制方式常稱為幅值控制。定地保持為不變。這種控制方式常稱為幅值控制。UkUjj1j2k1k2控制電機(jī)控制電機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)屬于電感性負(fù)載交流伺服電動(dòng)機(jī)屬于電感性負(fù)載,勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流 ?j 和和控制電流控制電流?k 分別落后勵(lì)磁電壓分別落后勵(lì)磁電壓j和控制電壓和控制電壓 k一個(gè)阻抗角一個(gè)阻抗角j 和和k 。 在勵(lì)磁回路中加一個(gè)電容在勵(lì)磁回路中加一個(gè)電容C ，使得勵(lì)磁回路呈，使得勵(lì)磁回路呈容性，使勵(lì)磁電流容性，使勵(lì)磁電流?j和勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電壓j 領(lǐng)先于電源領(lǐng)先于電源電壓電壓。選擇合適的電容。選擇合適的電容C ，可以使勵(lì)磁和控，可以使勵(lì)磁和控制電壓的相位差成制電壓的相位差成90 。4. 在勵(lì)磁

26、相中串聯(lián)電容器在勵(lì)磁相中串聯(lián)電容器激磁相電路中串聯(lián)的電容激磁相電路中串聯(lián)的電容C移相，這種方法很容移相，這種方法很容易簡(jiǎn)單，在自控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的運(yùn)用。易簡(jiǎn)單，在自控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的運(yùn)用?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī)交流放大器交流放大器敏感元件敏感元件控制要求控制要求kjkjckjkjc 采用激磁相串聯(lián)電采用激磁相串聯(lián)電容器移相的交流伺服電容器移相的交流伺服電動(dòng)機(jī)通常簡(jiǎn)稱為電容伺動(dòng)機(jī)通常簡(jiǎn)稱為電容伺服電動(dòng)機(jī)，這種移相方服電動(dòng)機(jī)，這種移相方法簡(jiǎn)稱為電容移相。法簡(jiǎn)稱為電容移相?？刂齐姍C(jī)控制電機(jī) 在進(jìn)行移相時(shí)，還可以采用電阻和電容串聯(lián)在進(jìn)行移相時(shí)，還可以采用電阻和電容串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

27、kjkjcRRcjj 系統(tǒng)對(duì)電容伺服電動(dòng)機(jī)控制時(shí)，不但控制系統(tǒng)對(duì)電容伺服電動(dòng)機(jī)控制時(shí)，不但控制電壓值在變化，控制電壓和勵(lì)磁電壓之間的相電壓值在變化，控制電壓和勵(lì)磁電壓之間的相位也在變化，這種控制方式稱為幅相控制。位也在變化，這種控制方式稱為幅相控制。4.7 4.7 電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性一、勵(lì)磁電壓一、勵(lì)磁電壓j 隨轉(zhuǎn)速的變化情況隨轉(zhuǎn)速的變化情況 1、通常要求電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生、通常要求電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)，以適應(yīng)啟動(dòng)時(shí)快速靈圓形磁場(chǎng)，以適應(yīng)啟動(dòng)時(shí)快速靈敏的要求。它的電容值通常是根敏的要求。它的電容值通常是根據(jù)轉(zhuǎn)速據(jù)轉(zhuǎn)速n=0 時(shí)的參數(shù)來(lái)確定的。時(shí)的參數(shù)來(lái)確定的。2、當(dāng)電動(dòng)

28、機(jī)運(yùn)行時(shí)，磁場(chǎng)將從、當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，磁場(chǎng)將從圓形磁場(chǎng)變成橢圓形磁場(chǎng)，電機(jī)圓形磁場(chǎng)變成橢圓形磁場(chǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，磁場(chǎng)的橢圓度也不同。轉(zhuǎn)速不同，磁場(chǎng)的橢圓度也不同。轉(zhuǎn)速變化時(shí)，激磁電壓轉(zhuǎn)速變化時(shí)，激磁電壓j 的值和的值和相位都要隨著變化。相位都要隨著變化。nI UUjUcIj控制電機(jī)控制電機(jī)二、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性二、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性 電容伺服電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組兩端的電壓隨轉(zhuǎn)速升高而電容伺服電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組兩端的電壓隨轉(zhuǎn)速升高而增大，其磁場(chǎng)橢圓度也在發(fā)生很大的變化，它的特性與增大，其磁場(chǎng)橢圓度也在發(fā)生很大的變化，它的特性與幅值控制時(shí)的特性有很大差別。幅值控制時(shí)的特性有很大差別。nTo31.25V62.5

29、V93.75V 125VnTo31.25V62.5V93.75V 125V幅值控制電機(jī)機(jī)械特性幅值控制電機(jī)機(jī)械特性電容電機(jī)機(jī)械特性電容電機(jī)機(jī)械特性UkUk控制電機(jī)控制電機(jī) 對(duì)兩者的機(jī)械特性進(jìn)行比較可知，電容伺服對(duì)兩者的機(jī)械特性進(jìn)行比較可知，電容伺服電動(dòng)機(jī)的特性非線性比較嚴(yán)重。其在低速段出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的特性非線性比較嚴(yán)重。其在低速段出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。鼓包現(xiàn)象，會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。幅值控制調(diào)節(jié)特性幅值控制調(diào)節(jié)特性電容伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性電容伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性0U k(V)TL=0TL1=50mN.mTL1=100mN.mn(r/min)TL=0TL1=50mN.mTL2=100m

30、N.mU k(V)n(r/min)04.8 4.8 交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)交流伺服電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)一、空載始動(dòng)電壓一、空載始動(dòng)電壓 在額定勵(lì)磁電壓和空載的情況下，使轉(zhuǎn)子在額定勵(lì)磁電壓和空載的情況下，使轉(zhuǎn)子在任意位置開始連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的最小控制電壓在任意位置開始連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的最小控制電壓定義為空載始動(dòng)電壓定義為空載始動(dòng)電壓Us0。 Us0 越小，表示伺服越小，表示伺服電動(dòng)機(jī)的靈敏度越高。電動(dòng)機(jī)的靈敏度越高。二、機(jī)械特性非線性度二、機(jī)械特性非線性度Km 在額定勵(lì)磁電壓下，任在額定勵(lì)磁電壓下，任意控制電壓時(shí)的實(shí)際機(jī)械特意控制電壓時(shí)的實(shí)際機(jī)械特性在轉(zhuǎn)矩性在轉(zhuǎn)矩T = Td /2時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速

31、 偏差偏差n與空載轉(zhuǎn)速與空載轉(zhuǎn)速n0之比之比的百分?jǐn)?shù)。的百分?jǐn)?shù)。000m100nnK nTdTd / 2Tn0n0控制電機(jī)控制電機(jī)三、調(diào)節(jié)特性非線性度三、調(diào)節(jié)特性非線性度Kv 在額定勵(lì)磁電壓在額定勵(lì)磁電壓和空載的情況下，當(dāng)和空載的情況下，當(dāng)e=0.7 時(shí)，實(shí)際調(diào)節(jié)時(shí)，實(shí)際調(diào)節(jié)特性與線性調(diào)節(jié)特性特性與線性調(diào)節(jié)特性的轉(zhuǎn)速偏差與的轉(zhuǎn)速偏差與e=1 時(shí)時(shí)的空載轉(zhuǎn)速之間的百的空載轉(zhuǎn)速之間的百分比。分比。實(shí)際調(diào)節(jié)特性實(shí)際調(diào)節(jié)特性線性調(diào)節(jié)特性線性調(diào)節(jié)特性 ne0.7 1.00n0n%100nnK0v 控制電機(jī)控制電機(jī)四、四、 堵轉(zhuǎn)特性非線性度堵轉(zhuǎn)特性非線性度Kd 在額定勵(lì)磁在額定勵(lì)磁電壓下，實(shí)際堵電壓下，實(shí)際堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 特性與線性特性與線性堵轉(zhuǎn)特性的最大堵轉(zhuǎn)特性的最大偏差與偏差與e=1 是的是的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間的百分比。百分比。 0dmaxdndTTK 實(shí)際堵轉(zhuǎn)特性實(shí)際堵轉(zhuǎn)特性線性堵轉(zhuǎn)特性線性堵轉(zhuǎn)特性 Tdne1.00Td0Td控制電機(jī)控制電機(jī) 當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大時(shí)，把當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大時(shí)，把e = 1時(shí)的機(jī)械時(shí)的機(jī)械特性近似用一條直線來(lái)代替，這條線性機(jī)械特特性近似用一條直線來(lái)代替，這條線性機(jī)械特性相對(duì)應(yīng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)為：性相對(duì)應(yīng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)為：)s(TJ0d0j轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電機(jī)工作于非對(duì)稱狀