《軌道交通電機(jī)及電氣控制技術(shù)》 課件 2.5伺服電機(jī)

伺服電機(jī)主講教師：XXX伺服電機(jī)電壓控制信號(hào)角位移或角速度伺服電機(jī)伺服電機(jī)1.伺服電機(jī)應(yīng)用伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)伺服電機(jī)1.伺服電機(jī)分類直流伺服電機(jī)磁場(chǎng)由永久磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)由他勵(lì)式勵(lì)磁繞組產(chǎn)生電磁式永磁式結(jié)構(gòu)不用裝換向磁極伺服電機(jī)1.直流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)直流伺服電機(jī)方向：隨控制電壓的極性改變而改變電樞繞組勵(lì)磁繞組原理與直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)相同電樞控制磁場(chǎng)控制伺服電機(jī)1.直流伺服電機(jī)工作原理TL一定時(shí)，U與n成正比U一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩T與n成反比TL>=Tem時(shí)，n=0U3<U2<U1nn01U1nn0203U3 U2TemT T TL3

L2

L10直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性直流伺服電機(jī)機(jī)械特性伺服電機(jī)1.直流伺服電機(jī)機(jī)械特性交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)

定子繞組和單相異步電動(dòng)機(jī)相似

定子上裝有兩個(gè)空間相差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組，另一個(gè)是控制繞組

籠型和空心杯型 廣泛采用空心杯型定子轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)

交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子上裝有空間互差900的兩相繞組：勵(lì)磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。所以也叫兩相伺服電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式：籠形：

與鼠籠式三相電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類似杯形：空心薄壁圓筒，放置在內(nèi)定子與外定子之間外定子伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)勵(lì)磁繞組控制繞組交流伺服電機(jī)工作原理伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理放大器檢測(cè)元件2I

2+

U

–+U

–控制繞組勵(lì)磁繞組1I

1U

++ –+U

––

勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容C

,

是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90

,從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

1U

CU

1I

U1

U

C伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理若有控制電壓加在控制繞組上，且勵(lì)磁繞組電流與控制繞組電流不同相，因此便產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來，正常運(yùn)行后，控制電壓斷電，繼續(xù)運(yùn)行。勵(lì)磁繞組固定接在電源上，當(dāng)控制電壓為零時(shí)，電機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)。上述特點(diǎn)與單相異步電機(jī)相似伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)后，若取消控制電壓僅由勵(lì)磁電壓單相供電，電機(jī)仍然按原來運(yùn)行方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，電機(jī)失去控制作用。交流伺服電機(jī)要求：靜止?fàn)顟B(tài)下，能服從控制信號(hào)的命令而轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱悖妱?dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。結(jié)論：交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇和一般單相異步電動(dòng)機(jī)相似，將無法克服“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理s

s

1ss1

0s2

2s1

2s2

0T1T2正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1 2反當(dāng)單相勵(lì)磁時(shí)，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍0<S1<1時(shí)，轉(zhuǎn)矩為正值，產(chǎn)生電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。反轉(zhuǎn)時(shí)也同樣為電動(dòng)轉(zhuǎn)矩。伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理如何克服“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象呢？增大轉(zhuǎn)子電阻s2

0s1

s2

11s

0s2

2s1

2

sT1當(dāng)單相勵(lì)磁時(shí)（控制電壓為0），在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍0<S1<1時(shí)，轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)時(shí)也同樣為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。可以這樣理解：控制電壓、勵(lì)磁電壓都存在是一種特性曲線（轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速相同）控制電壓為零時(shí)變換為另一種機(jī)械特性曲線（轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速相反，制動(dòng)停轉(zhuǎn)）伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)工作原理T2伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性交流伺服電機(jī)特點(diǎn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象運(yùn)行范圍寬伺服電機(jī)1.交流伺服電機(jī)特點(diǎn)定子轉(zhuǎn)子編碼器