交流伺服电动机.ppt

图 7 - 59 励磁相的等效电路图 ? 当转速升高时， 转子电流减小， 补偿转子电流的有功分量也就减小， 图7 - 59(b)中的等效电阻R就相应增大， 而等效电抗X基本保持不变， 于是图7 - 59(c)中的等效电阻RX2/(X2+R2)随转速升高而减小， 等效电抗XR2/(X2+R2)随转速升高而增大。 当励磁绕组与移相电容串联时， 如从电源两端看入， 这时励磁相总阻抗为 图 7 - 60 励磁电压的变化 图 7 - 61 电容伺服电动机励磁相电压和电流的变化 7.9.2 机械特性和调节特性 虽然电容伺服电动机的励磁绕组是通过串联电容接在恒定的交流电源上的， 但由于励磁绕组两端的电压 随转速升高而增大， 相应地磁场椭圆度也发生很大的变化， 这就使它的一些特性与幅值控制时的特性有些差异。 图7 - 62和图7 - 63分别表示同一台电机采用幅值控制和串联电容移相时的机械特性。 两者比较后可以明显看出， 电容伺服电动机的特性比幅值控制时的特性非线性更为严重， 由于励磁绕组端电压随转速增加而升高， 磁场的椭圆度也随着增大。 因此， 正、 反旋转磁场产生的转矩随着转速的升高都要比励磁电压恒定时为大， 而其中反向旋转磁场的阻转矩作用在高速段要比低速段更为显著； 机械特性在低速段随着转速的增加转矩下降得很慢， 而在高速段， 转矩下降得很快， 从而使机械特性在低速段出现鼓包现象(即机械特性负的斜率值降低)。 这种机械特性对控制系统的工作是很不利的。 由于机械特性在低速段出现鼓包现象， 就会使电机在低速段的阻尼系数下降， 因而影响电机运行的稳定性。 图 7 - 62 幅值控制伺服电动机的机械特性 图 7 - 63 电容伺服电动机的机械特性 图 7 - 64 调节特性的比较 (a) 幅值控制； (b) 电容伺服电动机 7.10 交流伺服电动机的使用 7.10.1 控制绕组与放大器的连接 在控制系统中， 交流伺服电动机的控制绕组通常是与伺服放大器的输出端相连接的， 控制电信号通过放大器放大后再加到控制绕组中去。 放大器的输出形式主要有两种， 一种是通过输出变压器与控制绕组相耦合， 如图7 - 65(a)， 这时放大器的输出是两个端头； 另一种是由一对功率管作推挽功率放大， 不需要变压器而直接与控制绕组相接， 如图7 - 65(b)， 这时放大器的输出是三个端头。 为了配合不同电压的放大器以及适应放大器输出的各种形式， 伺服电动机的控制绕组常折成两半， 这两半绕组可以串联或并联后再与放大器输出端相连接。 图 7 - 65 控制绕组与放大器连接 ? 由于控制绕组是直接与放大器输出端相连的， 因此控制相电路就成为放大器的直接负载， 伺服电动机所需的控制电流和控制功率都是由放大器供给的。 为了减少放大器的负担， 以便缩小放大器的体积和重量， 简化放大器的结构， 就必须尽可能减少要求它提供的控制电流和功率。 下面分析控制电流的值及其变化的情况。 对于控制绕组， 也可以把它看成是一个变压器的原边绕组， 转子相当于该变压器的副边，这样控制电流也是由无功分量Ikr 及有功分量Ika 两部分组成， 控制相电路相当于一个电感性负载。 当电机处于对称状态， 即αe=1时， 控制电压值最大， 等于其额定值， 这时放大器供给的控制功率也最大， 负担最重。 由于对称状态时加在定子两相绕组上的电压都等于额定值， 是固定不变的， 所以磁通和电流的无功分量Ikr 基本不变， 但由于转子电流随转速增加而减少， 所以控制电流有功分量Ika 也相应减少， 这样随着转速的增加， 总的控制电流Ik也有些减少。图7 - 66表示交流伺服电动机对称状态运行时控制电流随转速变化的情况。 图 7 - 66 控制电流随转速的变化 为了减少放大器的负担， 可以在控制绕组两端并联电容Ck来补偿无功电流， 提高控制相的功率因数。 补偿电容值在控制电压最大时选取， 因为这时放大器负担最重。 电容值如选择得当， 可使控制相电路产生并联谐振， 功率因数接近于1， 这样放大器只需输出有功电流。 图7 - 65中的电容Ck就是起这个作用。 由于控制电流无功分量基本上不随转速而变， 所以实现完全补偿所需电容数值就不必随转速而变化。 当完全补偿时， 流过电容器Ck的电流IC=Ikr ， 这时电容值为 如果事先并不知道Ikr ， 可用实验方法确定补偿电容值(如图7 - 67所示)， 即在控制绕组两端并联一个可变电容， 让电容由小到大逐渐增加， 观察总电流， 当电