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两相感应伺服电动机简介

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  • 发布时间:2015/11/5 17:12:57
  • 作者:hb_yinhe

  两相感应伺服电动机是指传统的交流感应伺服电机,其基本结构和工作原理与普通感应电动机相似,由于受性能限值,主要应用于几十瓦以下的小功率场合。

两相感应伺服电动机简介

  两相感应伺服电动机由定子和转子两大部分构成,定子铁心中安放多相交流绕组,转子绕组为自行闭合的多相对称绕组。运行时,定子绕组通入交流电流,产生旋转磁场,在闭合的转子绕组中感应电动势,产生转子电流,转子电流与磁场相互作用产生电磁转矩。为了控制方便,两相感应伺服电机定子绕组为在空间相差90°电角度的两相绕组,其中一相为励磁绕组,另外一组为控制绕组。励磁绕组电压固定不变,通过调节控制绕组电压频率、大小或相位来控制伺服电动机的起、停及运行转速。

两相感应伺服电动机的控制原理

  两相伺服电机运行时,励磁绕组接在交流电源上,通过改变控制绕组的电压控制伺服电动机的起、停及运行转速。由于励磁绕组电压Uf固定不变,而控制电压Uc是变化的,故通常情况下两相绕组中的电流不对称,电机中的气隙磁场也不是圆形旋转磁场,而是椭圆形旋转磁场。不论改变控制电压的大小还是它与励磁绕组电压之间的相位角,都能使两相绕组在电动机气隙中产生的旋转磁场的椭圆度发生变化,从而改变电动机的转矩-转速特性及一定负载转矩下的转速,实现控制伺服电动机的起、停及运行转速。

两相感应伺服电动机的控制方式

  两相感应伺服电动机运行时,其励磁绕组接到电压为Uf的交流电源上,通过改变控制绕组电压Uc的大小或相位控制伺服电动机的起、停及运行转速。因此两相感应伺服电动机的控制方式有三种:(1)幅值控制;(2)相位控制;(3)幅值-相位控制。

01两相感应伺服电动机幅值控制

  采用幅值控制时,励磁绕组电压始终为额定励磁电压UfN,通过调节控制绕组电压的大小来改变电机的转速,而控制电压与励磁电压之间的相位角始终保持90°电角度。当控制电压=0时,电机停转。

 两相感应伺服电动机幅值控制

两相感应伺服电动机幅值控制

a)原理电路图;b)电压相量图

02两相感应伺服电动机相位控制

  采用相位控制时,控制绕组和励磁绕组的电压大小均保持额定值不变,通过调节控制电压的相位,即改变控制电压与励磁电压之间的相位角b,实现对电机的控制。当b=0°时,两相绕组产生的气隙合成磁场为脉振磁场,电机停转。

两相感应伺服电动机相位控制

两相感应伺服电动机相位控制

a)原理电路图;b)电压相量图

03两相感应伺服电动机幅值-相位控制

  这种控制方式是将励磁绕组串联电容以后,接到交流电源上,而控制绕组电压的相位始终与交流电源相同,通过调节控制电压的幅值来改变电动机的转速。

  幅值-相位控制方式不需要复杂的移相装置,利用串联电容就能在单相交流电源上获得控制电压和励磁电压的分相,所以设备简单、成本较低,是实际应用中最常见的一种控制方式。

两相感应伺服电动机幅值-相位控制

两相感应伺服电动机幅值-相位控制

a)原理电路图;b)电压相量图

两相感应伺服电动机性能指标

01空载始动电压

  在额定励磁电压和空载情况下,使转子在任意位置开始连续转动所需的最小控制电压定义为空载始动电压。空载始动电压越小,表示伺服电动机的灵敏度越高。

02机械特性非线性度km

  在额定励磁电压下,任意控制电压时的实际机械特性与线性机械特性在转矩Te=Tk/2时的转速偏差Dn与空载转速n0(对称状态时)之比的百分数,定义为机械特性非线性度。

机械特性的非线性度

机械特性的非线性度

03调节特性非线性度kn

  在额定励磁电压和空载情况下,当ae =0.7时,实际调节特性与线性调节特性的转速偏差Dn与ae =1时的空载转速n0之比的百分数定义为调节特性非线性度,以上特性的非线性度越小,特性曲线越接近直线,系统的动态误差就越小,工作就越准确。

调节特性的非线性度

调节特性的非线性度

04机电时间常数kn

  对伺服电动机而言,机电时间常数是反映电机动态响应快速性的一项重要指标。