第4章控制電機

1、1第4章 控制電機 4.1 控制電機的種類和特點 4.2 步進電動機 4.3 自整角機 4.4 伺服電動機 4.5 旋轉變壓器4.1 控制電機的種類和特點控制電機的種類和特點 4.1.1控制電機的種類控制電機的種類 1. 1. 控制電機的用途控制電機的用途控制電機已經成為現代工業(yè)自動化系統、現代科學技術和現代軍事裝備中必不可少的重要元件。它的使用范圍非常廣泛。例如，火炮和雷達的自動定位，艦船方向舵的自動操縱，飛機的自動駕駛，遙遠目標位置的顯示， 機床加工過程的自動控制和自動顯示，閥門的遙控，天文望遠鏡和大型繪圖機的自動控制，以及電子計算機、自動記錄儀表、醫(yī)療設備、錄音、錄像、攝影等方面的自動控

2、制系統，都經常使用控制電機。 2. 2. 控制電機的分類控制電機的分類控制電機的種類很多，盡管各種控制電機的用途和功能不同，但基本上可劃分為信號元件和功率元件兩大類。凡是用來轉換信號的都為信號元件，凡是把信號轉換成輸出功率或把電能轉換為機械能的都為功率元件。根據它們在自動控制系統中的作用，控制電機可以作如下的分類。 1） 執(zhí)行元件(功率元件)執(zhí)行元件主要包括直流伺服電動機、交流伺服電動機、 步進電動機和無刷直流電動機等。這些電動機的任務是將電信號轉換成軸上的角位移或角速度以及直線位移和線速度， 并帶動控制對象運動。 （1) 交流和直流伺服電動機。 伺服電動機是一種受輸入電信號控制并作快速響應的

3、電動機，其轉速與轉向取決于控制電壓的大小與極性（相位）， 轉速隨轉矩的增加而近似均勻降低。實際使用時，伺服電動機通常經齒輪減速后帶動負載， 在系統中作為執(zhí)行元件。 （2) 步進電動機。 步進電動機的定子鐵心上放置多相繞組，并由專用電源供給電脈沖。它的角位移與所接收的電脈沖數成正比，其轉速與每秒的電脈沖數成正比。步進電動機通常用在開環(huán)系統中作為執(zhí)行元件。 （3） 力矩式自整角機。 自整角機一般為兩個以上的元件對接使用，輸出轉矩的力矩式自整角機屬于功率元件，輸出的轉矩近似為兩個元件轉子角差的正弦函數。 2） 測量元件（信號元件）測量元件包括自整角機、交直流測速發(fā)電機和旋轉變壓器等。它們能夠用來測量

4、機械轉角、轉角差和轉速，一般在自動控制系統中作為敏感元件和校正元件。 （1) 旋轉變壓器(包括多極旋轉變壓器)。 普通的旋轉變壓器都做成一對極，其輸出電壓是轉子轉角的正弦、余弦或其他函數。旋轉變壓器主要用于坐標變換、三角運算，也可以作為角度數據傳輸和移相元件(如感應移相器)使用。 （2) 交直流測速發(fā)電機。 測速發(fā)電機的輸出電壓精確地與轉速成正比，在系統中用來檢測轉速或進行速度反饋，也可以作為微分、積分的計算元件使用。 （3) 控制式自整角機。自整角機的基本用途是角度數據傳輸， 兩個以上元件對接使用。 輸出電壓信號的控制式自整角機屬于信號元件，信號元件的輸出電壓是兩個元件轉子角差的正弦函數。

5、4.1.2 對控制電機的基本要求對控制電機的基本要求 1. 1. 高可靠性高可靠性控制電機的工作可靠性對保證自動控制系統的正常工作極為重要。 在航空航天系統、軍事裝備和一些現代化的大型工業(yè)自動化系統中， 對所用控制電機的可靠性要求很高。如采用自動化程序生產的煉鋼廠，一旦伺服機構中的控制電機發(fā)生故障，就會造成停產事故，甚至損壞煉鋼設備。此外，如核反應堆中使用的執(zhí)行元件，由于工作條件所限，不便于維修， 因而要求能夠長期可靠地工作。 據概率計算，如果元件的可靠性是99.5，則40個元件所組成的系統的可靠性僅為0.99540，即81.8；100個元件組成的系統，其可靠性僅為60.5。 2. 2. 高精

6、度高精度在各種軍事裝備、無線電導航、無線電定位、位置指示、 自動記錄、遠程控制、機床加工自動控制等系統中，對精度的要求越來越高，因此相應地對這些系統中所使用的控制電機在精度方面也提出了更高、更新的要求，有時它們的精度對系統起著決定性的作用?？刂齐姍C的精度主要包括信號元件的靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差、溫度變化、電源頻率、電壓變化所引起的漂移等。功率元件如伺服電動機的線性度和失靈區(qū)、 步進電動機的步距精度等， 都直接影響到控制系統的精度。 3. 3. 快速響應快速響應由于自動控制系統中主令信號變化很快，因而要求控制電機特別是功率元件能對信號作出快速響應。表征快速響應的主要指標是機電時間常數和靈敏度，這些又

7、直接影響到系統的動態(tài)誤差。 4. 4. 適應性強適應性強 控制電機的使用范圍很廣，而且工作環(huán)境常常十分復雜， 這就要求電機在各種惡劣的環(huán)境條件下仍能準確、可靠地工作。 另外，很多使用場合(尤其在航空航天技術中)還要求控制電機體積小、重量輕、耗電少，因此我們常見到的控制電機很多都是體積很小的微電機。例如電子手表中用的步進電動機，直徑只有6 mm，長度為4 mm左右，耗電僅幾微瓦， 重量只有十幾克。 4.2步進電動機步進電動機 4.2.1 4.2.1 概述概述 步進電動機是數字控制系統的一種執(zhí)行元件。它是用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的電動機， 因此又被稱為脈沖電動機

8、。 給一個電脈沖信號，電動機就轉過一個角度或前進一步， 其角位移量(或線位移S)與脈沖數k成正比， 如圖2.1所示。它的轉速n(或線速度v)與脈沖頻率f成正比，如圖所示。 這些關系在負載能力范圍內不因電源電壓與負載大小以及環(huán)境條件的波動而變化。 步進電動機可以在寬廣的頻率范圍內通過改變脈沖頻率來實現調速， 如快速、起停、正反轉控制及制動等，這是步進電動機最突出的優(yōu)點。 圖2.1 步進電動機的工作特點 (a)轉角（線位移）與脈沖個數的關系； (b) 轉速（線速度）與脈沖頻率的關系 步進電動機既可以在某一固定頻率脈沖源作用下作為驅動電動機恒速運行，也可以在某一受控脈沖源作用下作為伺服電動機運行。當

9、它作為自控系統中的執(zhí)行元件時，系統對它的基本要求是：（1） 步進電動機在脈沖信號作用下要能快速起動、停轉、 正反轉及在很寬的范圍內調速。（2） 要求步進電動機步距精度高， 不得丟步或越步。（3） 快速響應， 即起動、 停轉、 正反轉要迅速。（4） 能直接帶負載， 輸出一定的轉矩。4.2.1 反應式步進電動機的結構和工作原理反應式步進電動機的結構和工作原理1. 典型結構典型結構三相反應式步進電動機的典型結構如圖2.2所示。它的定子和轉子是用硅鋼片或其它軟磁材料制成的。定子上共有六個磁極， 每個磁極上都有許多小齒。在徑向相對的兩個磁極上的線圈串聯起來組成一相繞組，三相繞組接成星形。轉子上沒有繞組，

10、 沿圓周也有許多小齒。根據工作要求，定子磁極上小齒的齒距和轉子上小齒的齒距必須相等，而且轉子上齒數有一定限制。 圖中所示轉子的齒數Zr=40，定子每個磁極上有5個小齒。 圖 2.2三相反應式步進電動機的結構2. 2. 工作原理工作原理 反應式步進電動機是利用凸極轉子橫軸磁阻與直軸磁阻不同所產生的反應轉矩而轉動的。為便于討論，先以一臺最簡單的三相反應式步進電動機為例。圖2.3所示為一臺三相反應式步進電動機，定子有六個磁極，不帶小齒，相對的兩個磁極繞有一相繞組，三相繞組接成星形。轉子上沒有繞組，只有四個齒。定子與轉子齒寬相同。當A相繞組通電而B、C相繞組不通電時，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特

11、點，因而轉子1齒和3齒的軸線與定子A相磁極軸線對齊， 如圖 (a)所示。當A相繞組斷電，B相繞組通電時，在B相繞組建立的磁場作用下，轉子逆時針方向轉過30，使轉子2齒和4齒軸線與B相磁極軸線對齊， 如圖 (b)所示。 同理，當B相繞組斷電，C相繞組通電時，轉子又逆時針方向轉過300，使轉子1和3齒的軸線與C相磁極軸線對齊。按此順序不斷地使各相繞組輪流通電和斷電，轉子就會按逆時針方向一步一步地轉下去。每一步轉過的角度稱為步距角，用b表示。轉子相鄰兩齒軸線間的夾角稱為齒距角，用t表示。若用Zr表示轉子齒數，則t=3600Zr，在此Zr=4，所以t=36004=900。顯然，經過一個通電循環(huán)，轉子轉

12、過一個齒距角，故步距角b=900/3=300。 圖2.3 三相反應式步進電動機的工作原理 上述過程中，如果在A相斷電時，不是給B相通電而是給C相通電，在C相繞組建立的磁場作用下，轉子將順時針方向轉過300，使轉子2和4齒的軸線與C相磁極軸線對齊。當C相繞組斷電，B相繞組通電時，轉子又順時針方向轉過300，使轉子1和3齒的軸線與B相磁極軸線對齊。顯然，按ACBA順序通電，轉子將按順時針方向旋轉。可見，步進電動機的旋轉方向由三相繞組輪流通電順序決定。 步進電動機按上述ABCA(或ACBA)的方式運行，稱為三相單三拍運行方式?！叭唷笔侵覆竭M電動機具有三相定子繞組；“單”是指每個通電狀態(tài)只有一相繞組

13、通電； “三拍”是指經過三次切換繞組的通電狀態(tài)為一個循環(huán)，第四次通電時又重復第一拍的通電狀態(tài)。在這種運行方式時，步距角b=300。三相反應式步進電動機除三相單三拍運行方式外，還有三相雙三拍與三相單、雙六拍運行方式。當采用三相雙三拍運行方式時，每次有兩相繞組同時通電，其通電順序為ABBCCAAB或ACCBBAAC。當AB兩相繞組同時通電時，轉子的齒既不與A相磁極軸線對齊也不與B相磁極軸線對齊。其步距角b=300與單三拍時相同。 把上述兩種運行方式結合起來，有AABBBCCCAA或AACCCBBBAA，即一相與兩相間隔地輪流通電，完成一個循環(huán)有六個通電狀態(tài)。經過六個通電狀態(tài)完成一個循環(huán)，轉子轉過一

14、個齒距角,步距角b=900/6=150?？梢娙鄦?、雙六拍運行時步距角比三相三拍(無論是單三拍還是雙三拍)小一半，因此，同一臺步進電動機采用不同的通電方式，步距角有兩個不同的值。如上所述的簡單結構的步進電動機，三拍時，b=300；六拍時b=150。綜上所述，反應式步進電動機可以有不同的相數，如三相、四相、五相等，也可以有不同的運行拍數，但其基本工作原理是相同的。 由步進電動機工作原理的討論可知，步進電動機每來一個脈沖，轉子轉過的角度稱為步距角，用b表示，步距角的大小與轉子齒數和拍數的關系為 r0b360NZ (2.1) 式中 Zr轉子齒數, N運行拍數，N=Km，K為狀態(tài)系數, m為相數。當采

15、用單三拍或雙三拍分配方式時，運行拍數等于相數，K=l，即N=m，稱為單拍制；當采用單、雙六拍分配方式時，運行拍數等于相數的二倍，K=2，即N=2m，稱為雙拍制。式（2.1）表明， 步距角和轉子齒數、電機相數及拍數有關。 同一相數的步進電動機， 若轉子齒數不同，則步距角大小不同。 采用的分配方式不同，步距角也有兩個不同的值。 增加相數或齒數可以減小步距角， 但相數的增加受到電機外形尺寸及驅動電源的限制， 只能適當增加； 而轉子齒數在一定條件下可以增加。目前國內外常用的小步距角的反應式步進電動機就是通過增加轉子齒數來實現的，其步距角可以做得很小， 以滿足生產實踐中實現微量進給的需要。 由步進電動機

16、的工作原理還可以知道，步進電動機在電脈沖信號作用下，每來一個脈沖轉過一個角度，每分鐘轉過的角度為60b。因此，電機轉速與電脈沖頻率的關系為 分）轉/(6360600b0ffnb 或 分）（轉/60rNZfn 因此，電機轉速與脈沖源頻率保持嚴格的正比關系。 步進電動機可以在恒定脈沖源作用下作為同步電動機使用， 也可以在受控脈沖源作用下很方便地實現速度控制。此外， 步進電動機轉過的角度與脈沖個數k保持嚴格的比例關系， 即 Ck(機械角度) 這個特點在許多工程實踐中是很有用的。如在一個自動控制系統中，用步進電動機帶動管道閥門，為了控制流量， 要求閥門能按精確的角度開啟， 這就要求能對步進電動機進行精

17、確的角度控制。 例例4l 一臺三相反應式步進電動機，采用三相單、雙六拍分配方式，轉子上共有40個齒，已知脈沖源頻率為600HZ，試完成下列要求： (1)寫出個循壞的通電順序； (2)求電機的步距角； (3)求電機的轉速n。 解解 1采用三相單、雙六拍分配方式，完成一個循環(huán)的通電順序為：AABBBCCCA，或者是：AACCCBBBAA。 (2) 采用三相單、雙六拍分配方式時，N=2m=6，故步距角 0005 . 1406360360rbNZ采用三拍分配方式時，N=3，故此臺電機步距角為30。 3電機轉速電機轉速 單拍制時, N=m=3 雙拍制時，N=2m=6 )/(1504066006060分轉

18、rNZfn)/(3004036006060r分轉NZfn4.2.3 步進電動機的運行特性步進電動機的運行特性 1. 靜態(tài)運行特性靜態(tài)運行特性 步進電動機在電脈沖信號作用下，各相繞組輪流通電， 電機就一步一步地轉動。停止輸入脈沖信號，電機的一相或多相繞組(如三相步進電動機的A相)通入恒定不變的直流電流，轉子在該電流所形成的磁場作用下固定于某一位置保持不動，這種狀態(tài)稱為靜態(tài)。此時，轉子停留在一個初始穩(wěn)定平衡位置上， 在這個位置上，即使有小小的擾動，電磁力也會把轉子拉回到該平衡位置。轉子偏離初始穩(wěn)定平衡位置的電角度稱為失調角，用表示。靜態(tài)時產生的電磁轉矩稱為靜態(tài)轉矩， 用T表示。靜態(tài)轉矩T與失調角的

19、關系T=f()稱為步進電動機的矩角特性。步進電動機的靜態(tài)運行狀態(tài)可以是一相繞組通電，也可以是多相繞組同時通電。1） 單相通電 當步進電動機一相繞組通入恒定不變的直流電流時，該相極下定子齒與轉子齒的相對位置及所產生的轉矩情況是相同的。因此，可以用一對定子齒、轉子齒的相對位置及轉矩情況來討論，電機所產生的總轉矩應該是該極下各個定子齒、 轉子齒間轉矩之和。 用電角度表示轉子相鄰兩齒中心線之間的夾角，則齒距角為t=360(電角度)=2(電弧度)。對于理想空載情況，當某相繞組通入恒定不變的直流電流時，該相極下定子齒與轉子齒軸線重合，此時轉子只受徑向力作用，不產生轉矩，即當失調角t=0時，靜態(tài)轉矩T=0，

20、如圖2.4 (a)所示。此時， 如果使轉子轉過某一個角度，靜態(tài)轉矩T隨著失調角的增加而增大。當=90時，靜態(tài)轉矩為最大，稱為最大靜轉矩， 如圖2.4 (b)所示。繼續(xù)增大，靜態(tài)轉矩反而變小，當=180時，如圖2.4 (c)所示，此時相鄰兩個定子齒對轉子齒的作用互相平衡，因此靜態(tài)轉矩為零，即T=0。當180時，靜態(tài)轉矩改變方向且隨增大而增大，如圖 2.4(d)所示。 圖2.4 反應式步進電動機靜轉矩與失調角的關系 如果規(guī)定轉矩方向與正的失調角增加方向一致時為正， 那么轉矩方向與正的失調角增加方向相反時即為負。因此， 圖2.4 (b)中最大靜轉矩為負，用-Tmax表示。同理，當在0-之間變化時，靜

21、態(tài)轉矩的方向與正的失調角增加方向一致， 故為正值。當在一相繞組中通入恒定直流電流時，所產生的靜態(tài)轉矩T與失調角的關系用曲線表示出來，稱其為步進電動機的矩角特性，如圖2.5所示。在理想情況下這條曲線近似為正弦曲線。由矩角特性可以看出，對應不同的轉子位置，靜態(tài)轉矩是不同的。 圖 2.5步進電動機的矩角特性 當失調角=0時，靜態(tài)轉矩T=0，稱此位置為初始穩(wěn)定平衡位置或協調位置。由矩角特性還可以看出，當外力使轉子偏離平衡位置，使失調角在-+的范圍內時，一旦外力消失，在靜態(tài)轉矩作用下，轉子仍能回到初始穩(wěn)定平衡位置。 因此，-+的區(qū)域稱為步進電動機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)。=為兩個不穩(wěn)定平衡位置，在這個位置，如果外力

22、使偏離，則一旦外力消失，轉子在靜態(tài)轉矩作用下不會回到初始穩(wěn)定平衡位置，而是向前一個齒或后一個齒的平衡位置運動。 矩角特性上靜態(tài)轉矩的最大值稱為最大靜轉矩并用Tmax表示。最大靜轉矩表示步進電動機的負載能力，是步進電動機最重要的性能指標之一， 通常在技術數據中都會給出此值。 2） 多相通電由于Tmax與通電狀態(tài)及繞組中電流的大小有關，因而當兩相或多相同時通電時，其矩角特性由多個單相通電時的矩角特性疊加而成。矩角特性是由總磁通形成的，顯然其最大轉矩比單相繞組通電時要大，因此功率較大的步進電動機相數較多， 多為五相或六相。 2. 2. 步進運行狀態(tài)步進運行狀態(tài) 1） 動態(tài)穩(wěn)定區(qū) 前面討論了靜態(tài)轉矩、

23、矩角特性、靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)、穩(wěn)定平衡點與不穩(wěn)定平衡點等概念，它們都是用來描述步進電動機不改變通電狀態(tài)時的運行特性（即靜態(tài)特性）的。下面研究改變通電狀態(tài)時的運行特性。在圖中，當步進電動機三相單三拍工作時，A相繞組通電，其矩角特性如圖中的曲線A所示， 設電機空載運行，轉子平衡點為矩角特性上的OA點。A相斷電而B相通電時，矩角特性如圖中的曲線B所示，轉子新的平衡位置為OB，這兩條特性曲線的橫軸截距就是步距角b。 圖2.6 步進電動機的動態(tài)穩(wěn)定區(qū)當改變通電狀態(tài)時，轉子位置只要在曲線B的穩(wěn)定區(qū)（-+b）(+b)之間， 轉子即可向OB點運動進入穩(wěn)定位置。因此，空載狀態(tài)下，區(qū)間B1B2為動穩(wěn)定區(qū)。動穩(wěn)定區(qū)是指步進

24、電動機從一種通電狀態(tài)切換為另一種通電狀態(tài)時， 不致引起失步的區(qū)域。拍數越多，步距角越小，動穩(wěn)定區(qū)就越接近靜穩(wěn)定區(qū)，在運行中就越不易失步。由式可知， 增加轉子齒數以及拍數均可縮小步距角。因為拍數與相數及通電方式有關，所以增加相數也有利于動態(tài)穩(wěn)定。 2） 最大負載轉矩（最大起動轉矩）TLmax在圖中，矩角特性曲線A與矩角特性曲線B的交點C所對應的電磁轉矩為TLmax。若負載轉矩TLTLmax，當控制脈沖切換通電繞組時， 電機不能作步進運動。TLmax是步進電動機單步運行時所能帶的極限負載，稱為最大負載轉矩，也稱為最大起動轉矩，電機實際所帶的負載只有小于TLmax才能運行。 3） 起動頻率和起動特性

25、 若步進電動機原來靜止在某一相的平衡位置上，當輸入一定頻率的脈沖時，電機就開始轉動，但其轉速不能立刻達到穩(wěn)定值，而需要有一個過程， 這就是起動過程。 步進電動機在起動過程中，如果脈沖頻率低于某一極限頻率，當第一個脈沖到來時，繞組由A相通電切換為B相通電， 如圖 2.7所示，電機的工作點就由初始穩(wěn)定平衡點瞬時移到b點，并在電磁轉矩Tb作用下加速運動。在第二個脈沖到來時， 若電機工作點已經到b點，因為通電狀態(tài)改變，所以工作點由b點移到第二拍矩角特性上的c點，電機在此轉矩作用下繼續(xù)轉動。這表明當第二拍到來時，只要電機處于穩(wěn)定區(qū)dc范圍內，就能保證電機不失步地起動起來。 圖 2.7 步進電動機的起動過

26、程 如果脈沖頻率高于某一極限值，則當第一個脈沖到來時， 電機工作點由Oa點一躍到達b點并開始加速，電機轉到b點時第二個脈沖到來，工作點由b點移到第二拍矩角特性的c點， 此時電磁轉矩變?yōu)樨撝?，因此電機在該轉矩作用下不是加速而是減速。如果在速度降低到零時轉子還不能進入動穩(wěn)定區(qū)內， 則電機將在負電磁轉矩作用下向相反方向運動，從而造成電機失步或振蕩， 這樣電機就無法起動。 電機正常起動(不丟步、不失步)所能加的最高控制脈沖頻率稱為起動頻率，它是衡量步進電動機快速性能的重要指標。 步進電動機的起動頻率要比連續(xù)運行時的頻率低得多， 這是由于電機剛起動時轉速為零。在起動過程中，電磁轉矩除了要克服負載轉矩外，

27、還要提供產生加速度的轉矩，并且由于機械系統存在慣性，因而轉速不能突變。為了能正常起動，起動頻率不能過高，但是電機一旦起動起來以后，如果再繼續(xù)升高頻率， 則由于轉子加速度比較小，慣性轉矩不大，因而電機仍能升速。 顯然連續(xù)運行頻率要比起動頻率高。 圖 2.8 步進電動機起動矩頻特性當電機帶負載起動時，作用在電機轉子上的加速轉矩為電磁轉矩和負載轉矩之差。負載轉矩越大，加速轉矩就越小， 電機就不易轉起來。只有當每步有較長的加速時間(即較低的脈沖頻率)時，電機才可能起動。因此，隨著負載的增加， 起動頻率是下降的。在一定的負載慣量下，起動頻率隨負載轉矩變化的特性稱為起動矩頻特性， 如圖 2.8所示。 3.

28、 連續(xù)運行特性連續(xù)運行特性 步進電動機一旦起動以后，如果再逐漸升高脈沖頻率， 則電機仍能不丟步地運行，連續(xù)旋轉。連續(xù)運行時，電機動態(tài)平均轉矩比起動時要小。頻率愈高，電機轉速愈快，動態(tài)平均轉矩也愈小。顯然連續(xù)運行頻率要比起動頻率高得多。 步進電動機起動后，當控制脈沖頻率繼續(xù)上升時，電動機能不失步運行的最高控制脈沖頻率稱為連續(xù)運行頻率，簡稱運行頻率， 它可以比起動頻率高幾倍甚至十幾倍。當電機參數和驅動電路一定時，它與負載有關。在負載慣量不變的情況下，運行頻率與負載轉矩的關系稱為運行矩頻特性，如圖 2.9所示。 圖 2.9 步進電動機運行矩頻特性 從運行矩頻特性曲線可以看出，隨著頻率的升高，步進電動

29、機能帶動的負載轉矩下降。這主要是由于電路時間常數的影響。 電機的每相繞組是一個電感線圈，它具有一定的電感量， 而電感元件的主要特性是流過它的電流不能夠躍變， 脈沖電壓的接入與斷開引起定子繞組中的電流按由時間常數決定的指數規(guī)律增長或衰減。圖 2.10所示為不同頻率時， 定子繞組在相同幅值脈沖電壓作用下電流的波形。 當輸入脈沖頻率比較低時，每相繞組的通電和斷電周期比較長，電流波形接近于穩(wěn)態(tài)值，電流的平均值比較大。頻率升高以后， 電流波形與理想波形差別加大。 如圖 2.10(c)所示， 電流平均值減小，因此電機所產生的轉矩下降。 脈沖信號的頻率升高到一定值以后，電機根本就不能轉動了。從圖 2.9所示

30、的運行矩頻特性可見，隨頻率f的增加，步進電動機所能帶的負載轉矩減小。要減小頻率f對負載轉矩的影響，可采用同時多相通電（如AABBBCC，相當于降低了某一相通電電源的頻率）。 圖 2.10 頻率變化時繞組電流波形 4.2.4 4.2.4 步進電動機的驅動電源步進電動機的驅動電源 步進電動機是在專用電源驅動下運行的。驅動電源(又稱驅動器)不僅僅按一定要求向步進電動機提供功率脈沖信號， 而且與步進電動機的運行性能密切相關?？梢哉f，評價一臺步進電動機運行性能的好壞，一方面要看電機本身的設計、制造水平，另一方面則要看驅動電源的水平。驅動電源和步進電動機是一個有機的整體，一臺步進電動機的運行性能是電機和驅

31、動電源二者配合的綜合效果。 因此， 隨著步進電動機的廣泛應用，其驅動電源的研究也愈加深入，并取得了可喜成果。 步進電動機的驅動電源由脈沖信號源、脈沖分配器和功率放大器三個基本環(huán)節(jié)組成，如圖 2.11所示。 圖 2.11 步進電動機驅動電源框圖 脈沖信號源產生一系列脈沖信號。根據使用要求，脈沖信號源可以是一個頻率連續(xù)可調的多諧振蕩器、單結晶體管振蕩器或壓控振蕩器等受控脈沖源，也可以是恒定頻率的晶體振蕩器，還可以是計算機或其它數控裝置給出的一系列控制脈沖信號源。脈沖分配器根據控制要求按一定的邏輯關系對脈沖信號進行分配，如對三相步進電動機可以按單三拍，雙三拍及單、 雙六拍三種分配方式分配脈沖信號。由

32、于分配方式周而復始地不斷重復，因而又把產生脈沖分配的邏輯部件稱為環(huán)形分配器。 脈沖分配器可以由門電路和觸發(fā)器構成，也可以由專用集成電路或由計算機軟件編程來實現。功率放大電路實際上是功率開關電路，有單電壓、雙電壓、斬波型、調頻調壓型和細分型等多種形式，可以由晶體管、晶閘管、可關斷晶閘管、功率集成器件構成。 4.2.5 4.2.5 步進電動機主要技術數據和性能指標步進電動機主要技術數據和性能指標 1. 1. 額定電壓額定電壓 額定電壓是指加在步進電動機各相繞組主回路的電壓。 它一般不等于加在繞組兩端的電壓，而是繞組兩端電壓、限流電阻壓降和晶體管上電壓的總和。該電壓的紋波系數不易過大， 應小于5%。

33、為了步進電動機及其配套電源的標準化，國家標準規(guī)定步進電動機的額定電壓為單電壓驅動：6，12，27， 48， 60， 80(V)； 雙電壓驅動： 6012, 8012(V)。 2. 2. 額定電流額定電流 在額定電壓作用下，電機不轉時一相繞組允許通過的電流定為額定電流。電機連續(xù)運行時電流表測出的是脈沖電流的平均值， 這個平均電流小于額定電流。 3.3.步距角步距角b b 每輸入一個電脈沖信號轉子轉過的機械角度稱為步距角。 理論上的步距角b=360/ZrN。步距角的大小會直接影響起動和運行頻率。 4. 4. 靜態(tài)步距角誤差靜態(tài)步距角誤差b b 靜態(tài)步距角誤差即實際的步距角與理論的步距角之間的差值，

34、 通常用理論步距角的百分數或絕對值來衡量，可用來表示電機精度。 靜態(tài)步距角誤差小表示電機精度高。 5. 5. 最大靜轉矩最大靜轉矩T Tmaxmax 最大靜轉矩是指步進電動機在規(guī)定的通電相數下矩角特性上的最大轉矩值。繞組電流越大，最大靜轉矩也越大。最大靜轉矩隨繞組電流變化的曲線叫做步進電動機的轉矩特性， 通常技術數據中給出的最大靜轉矩是指每相繞組通入額定電流時的最大靜轉矩。一般來講，最大靜轉矩大的電機，負載能力強。負載轉矩與最大靜轉矩的比值通常取為0.30.5左右， 即 maxL)5 . 03 . 0(TT 6. 起動頻率起動頻率fq 起動頻率又稱突跳頻率，是指步進電動機能夠不失步起動的最高脈

35、沖頻率。起動頻率分空載起動頻率和負載起動頻率兩種， 負載起動頻率與負載轉矩的大小有關。 7. 連續(xù)運行頻率連續(xù)運行頻率f 步進電動機起動后，脈沖頻率連續(xù)上升能不失步運行的最高脈沖頻率稱為連續(xù)運行頻率。連續(xù)運行頻率比起動頻率高得多。 8. 8. 起動矩頻特性起動矩頻特性 在一定的負載慣量下，起動頻率與負載轉矩的關系稱為起動矩頻特性。 9. 9. 運行矩頻特性運行矩頻特性 在負載慣量不變的情況下， 運行頻率與負載轉矩的關系稱為運行矩頻特性。 步進電動機步進電動機 更多的圖片更多的圖片 步進電動機步進電動機 更多的圖片更多的圖片 4.3 自整角機自整角機 單相自整角機的結構如圖3.1所示。其定子結構

36、與三相感應電動機相似，定子槽中嵌放著三個軸線互成120電角度、 電路上采用無中線星形連接的分布繞組，稱為整步繞組。單相自整角機的轉子有凸極式和隱極式兩種，均裝有勵磁繞組， 通過集電環(huán)和電刷引出。該自整角機采用幅值和頻率均不變的交流電壓勵磁，磁極對數通常為1。 圖3.1 單相自整角機的結構 4.3.1 4.3.1 力矩式自整角機力矩式自整角機力矩式自整角機是功率元件，成對使用，可直接帶負載， 其原理示意圖如圖3.2所示。 圖3.2 力矩式自整角機原理示意圖 (a) 原理框圖； (b) 結構示意 力矩式自整角機的接線圖如圖3.3所示。 圖3.3 力矩式自整角機的接線圖 (a) 整步繞組與勵磁繞組軸

37、線重合； (b) 失調 以下討論整步轉矩產生的電磁過程。為簡化分析，假定： (1) 自整角機的氣隙磁通密度空間量正弦分布。(2) 忽略飽和效應和整步繞組磁通勢對勵磁磁通勢的影響。 勵磁繞組接上電源后，它所建立的脈振磁通勢可以分解為幅值和轉速均相等的正、反兩個方向的旋轉磁通勢F+和F-， 并建立相應的圓形旋轉磁場+和-。+、-分別在三個整步繞組中感應產生對稱的三相交流電動勢。 由于三整步繞組參數相同，定子三相電路對稱， 繞組參數也相同，因而在分析其電磁過程時只需取其中的一相繞組作為代表。圖3.4中發(fā)送機取繞組OA，接收機取繞組A。當失調角為0時，A和OA空間軸線重合，如圖3.4(a)所示，發(fā)送機

38、和接收機的+同時分別“切割”A和A，并在其中感應出電動勢。 若取E+和E+的正方向與整步繞組中的均衡電流方向一致， 則E+與E+的相位相差為180電角度，如圖3.4(c)所示。 此時，合成電動勢E+=E+E+為零，不能在兩自整角機的整步繞組電路中建立均衡電流和整步轉矩。同理，-在圖中感應的電動勢E-和E- 相位上也相差180電角度，如圖3.3(d)所示，合成電動勢E= EE亦為零，同樣不能建立均衡電流和整步轉矩。 圖3.4 失調角下自整角機電勢分析 當發(fā)送機的轉子逆時針旋轉一個角度時，由圖3.4(b)可看出，若取逆時針方向旋轉的磁場為+，則+的幅值切割OA的時間超前于切割A的時間，即E+ 滯后

39、E+電角度， 因此，E+=E+ E+不再為零，整步繞組中將出現均衡電流I+， 如圖3.4(e)所示。 同理，由于-的幅值切割A的時間滯后于它切割A的時間，使E超前E-電角度，因而，合成電動勢E-= E-E-亦不為零，并建立均衡電流I-， 如圖3.4(f)所示。 圖3.4中的角為一相整步繞組電路的總阻抗角。 均衡電流I+、I-建立的四個整步轉矩分別為 IEIECTIEIECTIEIECTIEIECTcoscoscoscosTTTT接收機發(fā)送機(3.1） 轉矩均作用在定子繞組上，從圖3.3(e)、(f)中看出，由于 0cos0cosIEIE0cos0cosIEIE故T+和T-為正，方向與產生此轉矩

40、的旋轉磁場方向相同；T-和T+為負，方向與產生此轉矩的旋轉磁場方向相反。由于定子繞組是固定不動的，所以在發(fā)送機中，T+和T-企圖使轉子沿順時針方向旋轉；在接收機中，T+和T-則使轉子沿逆時針方向旋轉，其作用均為減小角。若發(fā)送機轉子逆時針轉過后即被卡死，則接收機的整步轉矩將推動其轉子逆時針旋轉角，使系統重新進入新的協調位置。力矩式自整角機的整步轉矩可以表述為 sinmaxTT （3.2） 失調角=f-j，兩機處于協調位置時=0，T的方向由的正負決定， T的正負決定接收機轉子的整步轉向。力矩式自整角機的輸出直接帶負載，如電位器轉軸、 刻度盤指針等。 負載大時會產生較大的誤差。 失調角1時的靜態(tài)整步

41、轉矩稱為比整步轉矩，其值越大，系統越靈敏。凸極結構的力矩式自整角機由于有（磁阻效應引起的）反應整步轉矩，其比整步轉矩較大，因而力矩式自整角機大多采用凸極結構。 4.3.2 控制式自整角機控制式自整角機 控制式自整角機的作用是將其發(fā)送機軸上的轉角信號按固定的變換系數轉換成接收轉子繞組上的電壓信號，其工作原理示意圖如圖3.5所示，接線圖如圖3.6所示。圖3.6中， 接收機的轉子繞組不作為勵磁繞組而作為轉角信號電壓U2的輸出繞組，因此不與交流電源相接。為保證失調角=0時系統的輸出電壓U2也為零，取發(fā)送機和接收機轉子繞組相互垂直的位置作為協調位置。由于控制式自整角機系統中的接收機實際上處于變壓器運行狀

42、態(tài)，因而也稱這種系統中的接收機為自整角變壓器。 圖3.5 控制式自整角機工作原理示意圖(a) 原理框圖； (b) 結構示意 圖3.6 控制式自整角機接線圖 下面分析失調角00時，輸出電壓U2建立的過程及其與之間的函數關系。在發(fā)送機轉子通入單相交流電勵磁的情況下，產生脈振磁通勢，所以，發(fā)送機整步繞組的合成磁通勢亦為脈振磁通勢，其軸線與發(fā)送機轉子軸線重合，又因發(fā)送機與自整角變壓器（接收機）的整步繞組中通過的是同一電流，故自整角變壓器整步繞組的磁通勢也是脈振磁通勢。當=00時，由于自整角變壓器轉子繞組軸線與整步繞組軸線正交，兩者無耦合作用，輸出電壓U2為零。當=900時，自整角變壓器轉子軸線與整步繞

43、組磁通勢軸線重合，輸出電壓為最大值U2m?？梢宰C明，空載時輸出電壓U2可表為 sinm22UU sinm22EE （3.3） 式（3.3）給出了控制式自整角機系統的輸出電壓U2與失調角間的函數關系，函數變化的曲線如圖3.7所示。由圖可以看出， U2反映了的大小， 也可反應的方向。 圖3.7 控制式自整角機的輸入、輸出特性負載時，由于自整角機勵磁繞組有漏阻抗壓降，因而輸出電壓比空載時下降，為了盡量使輸出電壓接近繞組電動勢， 繞組所接負載阻抗(放大器的輸入阻抗)越大越好。我們稱0的位置為自整角機的協調位置，這時輸出電壓U20。當時，自整角變壓器輸出電壓的值叫比電壓。比電壓越大， 系統工作越靈敏。

44、4.3.3 4.3.3 自整角機的誤差與選用時應注意的事項自整角機的誤差與選用時應注意的事項 力矩式自整角機的誤差主要有零位誤差和靜態(tài)誤差。 由于設計及加工工藝等因素的影響，力矩式自整角實際電氣零位和理論電氣零位之間有差異，即零位誤差。力矩式自整角機系統中，當發(fā)送機與接收機處于靜態(tài)協調時，接收機與發(fā)送機轉子轉角之差稱為力矩式自整角接收機的靜態(tài)誤差。靜態(tài)誤差小則接收機跟隨發(fā)送機的能力強。 控制式自整角機的誤差主要有電氣誤差和零位電壓誤差。 力矩式自整角機常應用于精度較低的指示系統； 而控制式自整角機適用于精度較高、負載較大的伺服系統。 選用自整角機還應注意以下幾個問題： (1) 自整角機的勵磁電

45、壓和頻率必須與使用的電源符合。 若電源可任意選擇，則應選用電壓較高(一般是400V)的自整角機， 其性能較好，體積較小。 (2) 相互連接使用的自整角機，其對應繞組的額定電壓和頻率必須相同。 (3) 選用自整角變壓器時，應選輸入阻抗較高的產品，以減輕發(fā)送機的負載。 自整角機自整角機A 型發(fā)送器型發(fā)送器 M 型指示器型指示器 115 V，60 Hz 單相交流輸入單相交流輸入 自整角機自整角機4.4伺服電動機伺服電動機 4.4.1 4.4.1 直流伺服電動機直流伺服電動機 1. 1. 直流伺服電動機結構直流伺服電動機結構直流伺服電動機就是微型的他勵直流電動機，其結構與原理都與他勵直流電動機相同。直

46、流伺服電動機按磁極的種類劃分為兩種： 一種是永磁式直流伺服電動機，它的磁極是永久磁鐵；另一種是電磁式直流伺服電動機，它的磁極是電磁鐵， 磁極外面套著勵磁繞組。 直流伺服電動機就其用途來講，既可作為驅動電動機(例如一些便攜式電子設備中使用的永磁式直流電動機)，也可作為伺服電動機(例如錄相機、 精密機床中的電動機)。2. 2. 控制方式控制方式一般用電壓信號控制直流伺服電動機的轉向與轉速大小。 改變電樞繞組電壓Ua的大小與方向的控制方式叫做電樞控制； 改變直流伺服電動機勵磁繞組電壓Uf的大小與方向的控制方式叫做磁場控制。 后者性能不如前者， 很少采用。下面只介紹電樞控制時的特性。 3. 運行特性運

47、行特性采用電樞控制時，電樞繞組也就是控制繞組，控制電壓為Uk=Ua。對于電磁式直流伺服機，勵磁電壓Uf為常數；另外，不考慮電樞反應的影響，=C， 在這些前提下，電樞控制的直流伺服電動機的機械特性表達式為 em0emTeaeem2TeaeaTnTKKRKUTCCRCUnk（4.1） 式中： ;eeCK CKTT當Ua大小不同時，機械特性為一組平行的直線，如圖4.1(a)所示。當Ua大小一定時，轉矩T大時轉速n低，轉矩的增加與轉速的下降成正比，這是十分理想的特性。另一個重要的特性是調節(jié)特性。所謂調節(jié)特性，是指在一定的轉矩下，轉速n與控制電壓Uk的關系，即n=f(Uk)。 調節(jié)特性可以由機械特性得到

48、。直流伺服電動機的調節(jié)特性是一組平行直線， 如圖4.1(b)所示。 圖4.1 直流伺服電動機的特性 (a) 機械特性； (b) 調節(jié)特性 從直流伺服電動機的調節(jié)特性可以看出，Tem一定時，控制電壓Uk高時轉速n也高，控制電壓增加與轉速增加成正比。 另外，當n=0時，不同的轉矩所需要的控制電壓Ua也不同。 由式（4.1）可知，當n=0時， 有 emTa00a|TKRUn（4.2） 例如圖4.1(b),TT1，Ua0=U1，表示只有當控制電壓Ua U1的條件下，電動機才能轉起來，而當Uk=Ua0U1區(qū)間，電動機不轉，我們稱0Ul區(qū)間為死區(qū)或失靈區(qū)，稱Ua0為始動電壓,T不同，始動電壓也不同，T大的

49、始動電壓也大，T0。即電動機理想空載時，Ua0=0只要有信號電壓Ua電動機就轉動。直流伺服電動機的調節(jié)特性也是很理想的。為了提高直流伺服電動機控制的靈敏性，應盡力減小失靈區(qū)。減小失靈區(qū)的辦法是： 1）減小直流伺服電動機電樞回路的電阻R；2）減小直流伺服電動機的空載轉矩。 4.4.2 4.4.2 交流伺服電動機交流伺服電動機 1. 1. 基本結構基本結構交流伺服電動機實質上就是一個兩相感應電動機，它的定子上有空間上互差90電角度的兩相分布繞組，一相為勵磁繞組Nf，一相為控制繞組Nk。電動機工作時，勵磁繞組Nf 接單相交流電壓Uf，控制繞組接控制信號電壓Uk。Uf與Uk二者同頻率，一般采用50Hz

50、或400 Hz的電源供電。 轉子的結構通常有兩種形式：一種為籠形轉子， 另一種為非磁性空心杯轉子。交流伺服電動機的籠形轉子的外形和普通籠形轉子一樣，但是為了減小交流伺服電動機的轉動慣量， 提高靈敏度，轉子通常做成細而長的形式。為了使交流伺服電動機的特性（機械特性、 調節(jié)特性）為線性，改善控制特性， 同時也為了防止“自轉現象”（Uk=0n0）的發(fā)生，轉子電阻通常比較大，轉子導體一般采用高電阻率的材料（如黃銅或青銅）制成。 非磁性空心杯轉子伺服電動機如圖4.2所示。它采用內、 外定子結構，外定子上放置定子繞組；內定子相當于普通感應電動機的轉子鐵心，作為電機磁路的一部分，不裝繞組。轉子采用非磁性材料

51、（鋁或銅）制成杯形，杯的厚度一般為0.3mm左右。這種結構的交流伺服電動機的優(yōu)點是轉動慣量小，阻轉矩小，響應速度快，運行平穩(wěn)，無抖動現象；缺點是氣隙大， 勵磁電流大， 功率因數小， 同時體積也大。 圖 4.2 非磁性空心杯轉子伺服電動機 2. 2. 工作原理工作原理交流伺服電動機是兩相感應電動機，從控制特性上要求必須像直流伺服機一樣具有伺服性， 即控制信號電壓強時， 電動機轉速高；控制信號電壓弱時，電動機轉速低；若控制信號電壓等于零，電動機就不轉了。為了滿足信號電壓強時轉速高、 信號電壓弱時轉速低這一要求，可以讓信號強時電機氣隙磁通勢接近圓形旋轉磁通勢；信號弱時氣隙磁通勢橢圓度增大至接近脈振磁

52、通勢就行了。那么要求信號電壓消失即Uk0后電動機不轉， 這是怎樣做到的呢?下面首先分析這一點。 前面分析過單相感應電動機定子若只有一相繞組通電時，其機械特性為過原點(T=0，n0)的對稱曲線，在其正轉電磁轉矩特性曲線上，T+=T+m時的臨界轉差率，與對稱。因此0nn0 (n0為理想空載轉速，n00；而-n0n0，合成轉矩T0。如果交流伺服電動機的定子繞組與一般單相感應電動機的一樣，那么正在運行的交流伺服電動機的控制信號電壓一旦變?yōu)榱?，電機就運行于只有勵磁繞組一相通電的情況下，那么電機還必然在原來的旋轉方向上繼續(xù)旋轉，只是轉速略有下降，但絕不可能停下來。 )(sfT1 ms)(sfT)(sfT這

53、種信號電壓消失后電動機仍然旋轉不停的現象稱為“自轉”，自轉現象破壞了伺服性，顯然是要避免的。那么交流伺服電動機怎樣避免單相運行時的自轉呢?我們再看一下圖11.2.3所示的機械特性，這也是只有一相繞組通電時的機械特性，T+=f(s)與T-=f(s)對稱，當s+m=s-m=1時，電機總的電磁轉矩特性T=f(s)具有這樣的特點： (1) 當n=0時，Tem=0，無起動轉矩。(2)當0ns0)時，n0，Tem0，Tem是制動性電磁轉矩；當-n1ns1)時，n0， Tem0，Tem也是制動性電磁轉矩。 圖4.3 轉子電阻變化對交流伺服電動機機械特性的影響 若交流伺服電動機原來運行在電動狀態(tài)，在控制信號電

54、壓消失后，由于一相繞組通電運行時的電磁轉矩是制動性的， 因而電動機轉速將被制動到n=0，只要sm1，就能避免自轉現象。 在實際的交流伺服電動機中，加大sm的方法是增大轉子回路的電阻， 因為smR2， 所以交流伺服電動機轉子電阻相對于一般感應電動機來說是很大的。 3. 3. 控制方式控制方式設計交流伺服電動機時，當勵磁繞組與控制繞組電壓分別為額定值時(對控制繞組來講， 額定電壓指最大的控制電壓)， 兩繞組產生的磁通勢幅值也一樣大，合成磁勢為一圓形旋轉磁勢。交流伺服電動機運行時，勵磁繞組如果接在額定電壓上， 大小、相位都不變，那么改變控制繞組所加的電壓Uk的大小和相位，電動機氣隙磁通勢則隨著信號電

55、壓Uk的大小和相位而改變，有可能為圓形旋轉磁通勢， 也有可能為不同橢圓度的橢圓旋轉磁通勢，還有可能為脈振磁通勢。 而由于氣隙磁通勢的不同， 電動機機械特性也相應改變，因而拖動著負載運行的交流伺服電動機的轉速n也隨之變化。 這就是交流伺服電動機利用控制信號電壓Uk的大小和相位的變化控制轉速隨之變化的道理。 改變Uk的大小與相位即可實現對交流伺服電動機的控制， 控制方法主要有三種：幅值控制、相位控制和幅值相位控制。 圖4.4 幅值控制接線圖 1) 幅值控制 由加在控制繞組上信號電壓的幅值大小來控制交流伺服電動機轉速，這種控制方式稱為幅值控制。 幅值控制接線圖如圖4.4所示。勵磁繞組Uf直接接交流電

56、源，電壓大小為額定值。 控制繞組所加的電壓為Uk，其相位與勵磁繞組電壓相差90，Uk的大小可以改變。UkUkN， UkN為控制繞組額定電壓；稱為有效信號系數，最大值為1。 若以UkN為基值，則控制信號電壓Uk的有效信號系數= Uk / UkN 。 若有效信號系數1， 則控制繞組磁通勢幅值與勵磁繞組磁通勢幅值不一樣大，而兩繞組空間相差90電角度，所加電壓相位差90電角度，電機總的氣隙合成磁通勢為橢圓形旋轉磁通勢。值越小，橢圓度越大，越接近脈振磁通勢。 采用與分析單相感應電動機兩相繞組通電時同樣的方法， 正轉磁通勢與反轉磁通勢分別產生電磁轉矩T+與T-，總的電磁轉矩TT+T-，最后可以得出有效信號

57、系數為不同值時相應的機械特性，如圖4.5(a)所示。該圖中，電磁轉矩與轉速都采用標么值。轉矩的基值是1且為圓形旋轉磁通勢時電機的起動轉矩，轉速的基值是同步轉速n1。幅值控制時的機械特性不是直線。 交流伺服電動機幅值控制時的調節(jié)特性也可以從機械特性得到， 如圖4.5(b)所示。 幅值控制時調節(jié)特性也不是直線， 只在n較小時近似為直線。為了盡量使交流伺服電動機調節(jié)特性在n較小的區(qū)域，以保證伺服系統的動態(tài)誤差較小，許多交流伺服電動機采用頻率為400Hz的交流電源，以提高它的同步轉速n1。 與直流伺服電動機相似， 調節(jié)特性與橫軸交點的有效信號系數的值為始動電壓的標么值，轉矩大時，始動電壓高。 圖4.5

58、 幅值控制時的機械特性與調節(jié)特性 (a) 機械特性； (b) 調節(jié)特性 交流伺服電動機在一定的控制信號電壓下， 若轉速低， 則輸出功率P2=T2Tem也很??；若轉速接近于理想空載轉速，則由于Tem很小，因而輸出功率也很小。越大，輸出的功率也越大。交流伺服電動機的額定功率通常規(guī)定為當1時的最大輸出功率，此時相應的轉速為額定轉速， 相應的輸出轉矩為額定轉矩。 2) 相位控制通過改變加在控制繞組上的信號電壓的相位來控制交流伺服電動機轉速的控制方式稱為相位控制。相位控制接線圖如圖4.6所示。勵磁繞組接在單相交流電源上，大小為額定電壓值。 控制繞組所加信號電壓Uk的大小為額定值，但是相位可以改變。 Uk與Uf是同頻率的交流電，二者相位差為，090 如Uk落后于Uf ，若其幅值Uk =Uf，有效控制電壓為Uksin， 則信號系數為 sinsinkkUUsin=01，sin稱為相位控制的信號系數。 圖4.6 相位控制接線圖 圖4.7 幅值相位控制接線圖 3） 幅值相位控制交流伺服電動機幅值相位控制接線圖如圖4.7所示（圖中f表示勵磁繞組，k表示控制繞組)。勵磁繞組外串電容器后再接交流電源，控制電壓為Uk，Uk與電源電壓同頻率，但相位、大小可以改變。 幅值控制、相位控制、幅值相位控制的交流伺服電動機的控制信號變化時，電機內合成磁通勢的性質或橢圓度也隨之改變， 從而具有不同的機械特性， 使電機