什么是伺服電動機-伺服電動機工作原理.docx

1、什么是伺服電動機?伺服電動機工作原理伺服電動機又叫執(zhí)行電動機，或叫控制電動機。在自動 控制系統(tǒng)中，伺服電動機是一個執(zhí)行元件，它的作用是把信 號（控制電壓或相位）變換成機械位移，也就是把接收到的 電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位移。其容量一般在 0. 1-100W,常用的是30W以下。伺服電動機有直流和交流之 分。伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作 執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或 角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特 點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加 而勻速下降，請問交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什 么區(qū)別？答：交流

2、伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩 脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比擬簡單，廉價。永磁交流伺服電動機20世紀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)動技術(shù)的開展，永磁交流 伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的開展，各國著名電氣廠商相繼推出 各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善 和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā) 展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。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 的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的 開展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比擬, 主要優(yōu)點有：無電刷和換向

3、器，因此工作可靠，對維護和 保養(yǎng)要求低。定子繞組散熱比擬方便。慣量小，易于提 高系統(tǒng)的快速性。適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。（5）同功率 下有較小的體積和重量。一、交流伺服電動機交流伺服電動機定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相 異步電動機相似，如圖1所示。其定子上裝有兩個位置互差 90的繞組，一個是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf ;另一個是控制繞組L,聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流 伺服電動機又稱兩個伺服電動機。交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服 電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性，無“自轉(zhuǎn)” 現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子 電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特

4、點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子構(gòu)造 有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻 率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細 長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄， 僅0. 2-0. 3min,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。空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 很小，反響迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。圖1交流伺服電動機原理圖圖2空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機構(gòu)造交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞 組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子 內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負 載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速隨

5、控制電壓的大小而變化, 當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉(zhuǎn)。交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機 雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動 機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：1、起動轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示, 與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。 它可使臨界轉(zhuǎn)差率SO1,這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機械特性） 更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一 有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特 點。圖3伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性2、運行范圍較寬如圖3所示，較差率S在0到1的范圍內(nèi)伺服電動機都 能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。3

6、、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即 結(jié)束運轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行 狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁 場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（TlS1、T2 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 異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性（圖中-S曲線）不同。這時的 合成轉(zhuǎn)矩T是制動轉(zhuǎn)矩，從而使電動機迅速結(jié)束運轉(zhuǎn)。圖4伺服電動機單相運行時的轉(zhuǎn)矩特性圖5是伺服電動機單相運行時的機械特性曲線。負載一 定時，控制電壓Uc愈高，轉(zhuǎn)速也愈高，在控制電壓一定時， 負載增加，轉(zhuǎn)速下降。圖5伺服電動機的機械特性交流伺服電動機的輸出功率一般是

7、0. 1T00W。當(dāng)電源頻 率為50Hz,電壓有36V、110V, 220、380V；當(dāng)電源頻率為 400Hz,電壓有 20V、26V、36V、115V 等多種。交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線 性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量 直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于 0. 5-100W的小功率控制系統(tǒng)。二、直流伺服電動機直流伺服電動機的構(gòu)造和一般直流電動機一樣，只是為 了減小轉(zhuǎn)動慣量而做得細長一些。它的勵磁繞組和電樞分別 由兩個獨立電源供電。也有永磁式的，即磁極是永久磁鐵。通常采用電樞控制，就是勵磁電壓f 一定，建立的磁通量中 也是定值，而將控制電壓Uc加在電樞上，其接線圖如圖6 所示。圖6直流伺服電動機接線圖直流伺服電動機的機構(gòu)特性(n=f(T)和直流他勵電動 機一樣，也用下式表示：n=Uc/KE?-Ra/KE?KT?T圖7是直流伺服電動機在不同控制電壓下(氏為額定 控制電壓)的機械特性曲線。由圖可見：在一定負載轉(zhuǎn)矩下， 當(dāng)磁通不變時，如果升高電樞電壓，電機的轉(zhuǎn)速就升