交流伺服電機的基本結構與工作原理

2021-03-04 02:28:07 字數 1643 閱讀 3469

交流伺服電機通常都是單相非同步電動機,有鼠籠形轉子和杯形轉子兩種結構形式。與普通電機一樣,交流伺服電機也由定子和轉子構成。定子上有兩個繞組,即勵磁繞組和控制繞組,兩個繞組在空間相差90°電角度。

固定和保護定子的機座一般用硬鋁或不鏽鋼製成。籠型轉子交流伺服電機的轉子和普通三相籠式電機相同。杯形轉子交流伺服電機的結構如圖3-12由外定子4,杯形轉子3和內定子5三部分組成。

它的外定子和籠型轉子交流伺服電機相同,轉子則由非磁性導電材料(如銅或鋁)製成空心杯形狀,杯子底部固定在轉軸7上。空心杯的壁很薄(小於0.5mm),因此轉動慣量很小。

內定子由矽鋼片疊壓而成,固定在乙個端蓋1、8上,內定子上沒有繞組,僅作磁路用。電機工作時,內﹑外定子都不動,只有杯形轉子在內、外定子之間的氣隙中轉動。對於輸出功率較小的交流伺服電機,常將勵磁繞組和控制繞組分別安放在內、外定子鐵心的槽內。

交流伺服電機的工作原理和單相感應電動機無本質上的差異。但是,交流伺服電機必須具備乙個效能,就是能克服交流伺服電機的所謂「自轉」現象,即無控制訊號時,它不應轉動,特別是當它已在轉動時,如果控制訊號消失,它應能立即停止轉動。而普通的感應電動機轉動起來以後,如控制訊號消失,往往仍在繼續轉動。

當電機原來處於靜止狀態時,如控制繞組不加控制電壓,此時只有勵磁繞組通電產生脈動磁場。可以把脈動磁場看成兩個圓形旋轉磁場。這兩個圓形旋轉磁場以同樣的大小和轉速,向相反方向旋轉,所建立的正、反轉旋轉磁場分別切割籠型繞組(或杯形壁)並感應出大小相同,相位相反的電動勢和電流(或渦流),這些電流分別與各自的磁場作用產生的力矩也大小相等、方向相反,合成力矩為零,伺服電機轉子轉不起來。

一旦控制系統有偏差訊號,控制繞組就要接受與之相對應的控制電壓。在一般情況下,電機內部產生的磁場是橢圓形旋轉磁場。乙個橢圓形旋轉磁場可以看成是由兩個圓形旋轉磁場合成起來的。

這兩個圓形旋轉磁場幅值不等(與原橢圓旋轉磁場轉向相同的正轉磁場大,與原轉向相反的反轉磁場小),但以相同的速度,向相反的方向旋轉。它們切割轉子繞組感應的電勢和電流以及產生的電磁力矩也方向相反、大小不等(正轉者大,反轉者小)合成力矩不為零,所以伺服電機就朝著正轉磁場的方向轉動起來,隨著訊號的增強,磁場接近圓形,此時正轉磁場及其力矩增大,反轉磁場及其力矩減小,合成力矩變大,如負載力矩不變,轉子的速度就增加。如果改變控制電壓的相位,即移相180o,旋轉磁場的轉向相反,因而產生的合成力矩方向也相反,伺服電機將反轉。

若控制訊號消失,只有勵磁繞組通入電流,伺服電機產生的磁場將是脈動磁場,轉子很快地停下來。為使交流伺服電機具有控制訊號消失,立即停止轉動的功能,把它的轉子電阻做得特別大,使它的臨界轉差率sk大於1。在電機執行過程中,如果控制訊號降為「零」,勵磁電流仍然存在,氣隙中產生乙個脈動磁場,此脈動磁場可視為正向旋轉磁場和反向旋轉磁場的合成。

圖3-13畫出正向及反向旋轉磁場切割轉子導體後產生的力矩一轉速特性曲線1、2,以及它們的合成特性曲線3。圖3-13b中,假設電動機原來在單一正向旋轉磁場的帶動下執行於a點,此時負載力矩是 。一旦控制訊號消失,氣隙磁場轉化為脈動磁場,它可視為正向旋轉磁場和反向旋轉磁場的合成,電機即按合成特性曲線3執行。

由於轉子的慣性,執行點由a點移到b點,此時電動機產生了乙個與轉子原來轉動方向相反的制動力矩。在負載力矩和制動力矩的作用下使轉子迅速停止。必須指出,普通的兩相和三相非同步電動機正常情況下都是在對稱狀態下工作,不對稱執行屬於故障狀態。

而交流伺服電機則可以靠不同程度的不對稱執行來達到控制目的。這是交流伺服電機在執行上與普通非同步電動機的根本區別。

步進電機與交流伺服電機的區別

綜上所述,交流伺服系統在許多效能方面都優於步進電機。但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以,在控制系統的設計過程中要綜合考慮控制要求 成本等多方面的因素,選用適當的控制電機。應用場合 伺服交流永磁同步電機在結構與伺服無刷直流電機上幾乎沒有區別,只是在驅動方式上不同,前者採用正弦電...

交流變頻電機與交流伺服電機的區分

1.交流伺服電機和變頻器加普通交流電機的工作原理基本相同,都是屬於交 直 交電壓型電機驅動器,只是技術指標要求差別大,所以在電機和驅動器設計方面有很大的差別 2.伺服系統主要用於需要快速跟蹤 超寬的調速範圍 精確定位 超低速大力矩等應用場合,比如精密數控工具機 高速包裝機 高階紡織 包裝印刷機械等機...

交流伺服電機的工作原理

伺服系統 servosystem 亦稱隨動系統,屬於自動控制系統中的一種,它用來控制被控物件的轉角 或位移 使其能自動地 連續地 精確地復規輸入指令的變化規律。它通常是具有負反饋的閉環控制系統,有的場合也可以用開環控制來實現其功能。在實際應用中一般以機械位置或角度作為控制物件的自動控制系統,例如數控...