伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理-在線瀏覽
2024-08-07 07:25本頁面
【正文】 空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子，如圖2所示。圖1 交流伺服電動(dòng)機(jī)原理圖圖2當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0＞1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖3 伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性運(yùn)行范圍較寬如圖3所示，較差率S在0到1的范圍內(nèi)伺服電動(dòng)機(jī)都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（T1－ST2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）如圖4所示，與普通的單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性（圖中T′－S曲線）不同。圖4 伺服電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性圖5是伺服電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性曲線。圖5 伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小。二、直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和一般直流電動(dòng)機(jī)一樣，只是為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而做得細(xì)長一些。也有永磁式的，即磁極是永久磁鐵。圖6 直流伺服電動(dòng)機(jī)接線圖直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)特性（n=f(T)）和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣，也用下式表示：n=Uc/KE?ΦRa/KE?KT?Φ?T圖7 是直流伺服電動(dòng)機(jī)在不同控制電壓下（Uc為額定控制電壓）的機(jī)械特性曲線。要電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，可改變電樞電壓的極性。交流的伺服電動(dòng)機(jī)的原理交流伺服電機(jī)的定子裝有三相對(duì)稱的繞組，而轉(zhuǎn)子是永久磁極。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子有磁極，所以在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。而與直流伺服電機(jī)相比，它沒有機(jī)械換向器，特別是它沒有了碳刷，完全排除了換向時(shí)產(chǎn)生火花對(duì)機(jī)械造成的磨損，另外交流伺服電機(jī)自帶一個(gè)編碼器。由此可見交流伺服電機(jī)優(yōu)點(diǎn)確實(shí)很多。最重要是對(duì)交流伺服電機(jī)的調(diào)試技術(shù)提高了。 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。4. 什么是伺服電機(jī)？有幾種類型？工作特點(diǎn)是什么？答：伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。直流伺服是梯形波。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)20世紀(jì)80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑸同功率下有較小的體積和重量。其作用為把接受的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。一、交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子繞組和單相異步電動(dòng)機(jī)相似，它的定子上裝有兩個(gè)在空間相差90176。運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組始終加上一定的交流勵(lì)磁電壓，控制繞組上則加大小或相位隨信號(hào)變化的控制電壓?；\型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相同，但轉(zhuǎn)子做的細(xì)長，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用高電阻率的材料作成。空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子分為外定子和內(nèi)定子兩部分。空心杯形轉(zhuǎn)子由導(dǎo)電的非磁性材料（如鋁）做成薄壁筒形，放在內(nèi)、外定子之間。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和單相異步電動(dòng)機(jī)相似，LL是有固定電壓勵(lì)磁的勵(lì)磁繞組，LK是有伺服放大器供電的控制繞組，兩相繞組在空間相差90176。如果IL與Ik 的相位差為90176。與單相異步電動(dòng)機(jī)一樣，這時(shí)在氣隙中產(chǎn)生的合成磁場為一旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的工作狀態(tài)越不對(duì)稱，總電磁轉(zhuǎn)矩就越小，當(dāng)除去控制繞組上信號(hào)電壓以后，電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)有以下三種轉(zhuǎn)速控制方式：（1）幅值控制 控制電流與勵(lì)磁電流的相位差保持90176。（2） 相位控制（3）幅值—相位控制交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向隨控制電壓相位的反相而改變。在控制電壓一定時(shí)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降；它的調(diào)節(jié)特性是在負(fù)載一定時(shí)，控制電壓越高，轉(zhuǎn)速
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