电机控制与拖动控制电机及其控制系统 61 伺服电动机.pptxVIP

1;2;3;4;1. 结构特点 ;（2）转子：常用的有两种，即鼠笼式转子和非磁性杯形转子。 鼠笼式转子：去掉铁芯后的转子绕组形状象是鼠笼，所以称这种结构为鼠笼式转子。 ;非磁性杯形转子 ：由一个内定子代替在鼠笼式电机中的转子铁芯，在内、外定子的空隙中，有一个可以自由旋转的由非磁性材料制成的杯形转子。 ;两者的比较 　　杯形转子可以看成是条数非常多、条与条彼此靠在一起的鼠笼转子，所以它只是鼠笼转子的一种特殊形式 。 　　非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦转矩小，定转子之间没有齿槽粘合现象，转矩与轴位置无关，动转平稳。 　　非磁性杯形转子出力小，且结构和制造工艺复杂，仅在要求运转非常平稳的特殊场合下才使用。 　　鼠笼式电机结构简单，可靠性好，生产方便。但是它的惯量大，在低速运行时有抖动现象。 ;（3）稳定性措施 　　为了使系统的运行稳定，一般方法是在伺服电动机上加一定的阻尼。 　　一种方法是采用测速发电机反馈，但是它的成本高，且测速发电机有剩余电压的不利影响，所以现在有些设计在两相伺服电机内附加一个阻尼器，构成所谓的粘滞阻尼和惯性阻尼的伺服电动机，它的成本低、性能良好。 （4）磁性杯形转子 　　由纯铁制成杯形转子，结构较简单，但是它的厚度较大，惯量大，快速响应性能较差，而且当定、转子气隙稍有不均匀时，转子就容易为单边磁拉力吸住，所以应用少。 ;2. 工作原理 ;3、 控制方式 （1）幅值控制：通过调节控制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差始终保持90°。 （2）相位控制：通过调节控制电压的相位来改变控制电压与励磁电压之间的相位差，从而改变电机的转速。而控制电压的幅值保持不变。由于它需要一套复杂的移相装置，一般很少采用。 （3）幅值—相位控制（或称电容控制）：将励磁绕组串联电容以后，接到稳定的电源上，而在控制绕组上加上与此电源相位始终相同的控制电压。当调节控制电压时，由于转子绕组的耦合作用，励磁绕组的电流相应发生变化，从而使得控制电压和励磁电压的大小及它们之间的相位角也都变化，所以它是一种幅值和相位的复合控制方式。由于它是利用串联电容器来分相，不需要复杂的移相装置，所以设备简单，成本较低，是一种最为常用的控制方式。 ;;4.主要工作特性;几点说明： 横坐标为转速的相对值 转差率： 纵坐标为电磁转矩和堵转转矩之比 理想空载转速：是指电磁转矩为零的条件下的转速。 空载转速：空载下的转速（TL＝0）。 “理想电机”的特性：图中的虚线。 线性度：线性度最好的为相位控制，其次为幅值控制，最差的是幅值相位控制，但是它的控制方式实现起来最简单 。 ;（2）调节特性 　是指电磁转矩不变时，转速随控制电压大小而变化的关系。如图所示，它也不是线性的，只在转速相对值较小和信号系数不大的范围内才近于线性关系，同时，相位控制时的线性度最好。;（3）输出特性：是指在一定的控制电压下，电机的输出机械功率与转速之间的关系。 最大功率点：出现在理想空载转速的0.55倍左右处，同时当信号系数减少时，不仅使最大输出机械功率值减小，并使出现该值时的转速向较低的方向偏移。 额定功率和额定转速：取额定信号系数（有效信号系数为1）时的最大输出机械功率为电机的额定功率。对应于最大输出机械功率时的转速定为电机的额定转速。 ;（4）三种控制方式比较 　在相同的信号系数时，幅值相位控制时最大输出机械功率值较大，而相位控制时较小。而且，幅值相位控制不需要附加复杂的移相设备就能在单相交流电上获得控制电压和激磁电压的分相，所以虽然它的机械特性线性度最差，在实际的应用中，它仍是最常见的一种控制方式。相位控制线性度最好。 （5）单相运行不“自转”问题：当控制信号消失时，电动机将处于只有励磁电压的单相运行的情况，这时，它应有自制动能力，不允许出现“自转”现象。在设计时采用的是增大转子的电阻的方法，但阻值的选择应视具体情况而定。“自转”问题，一般是由于转子的参数设计不合理如转子电阻小，而电源内阻大，或是由于制造工艺有缺陷的情况下发生。 ;（6）动态特性 影响因素：电机本身的结构和参数，使用条件，如控制方式、驱动电源的阻抗和控制电压波形等。 基本方程式 　假设：电源输出阻抗为零，幅值控制 　电压方程式： 　电磁力矩： 　转矩平衡方程式： ;传递函数： 　式中： 　力矩系数： 　机械时间常数： 　电气时间常数： ;1. 结构和分类 ;（2）低惯量式结构 　降低转子转动惯量，提高响应速度。 盘形电枢直流伺服电机 ;空心杯电枢直流伺服电机 　　　具有内外两个定子。 ;无槽电枢直流伺服电动机 ;2. 控制方式 ;;（2）机械特性 机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系。 特点： 线性，一组平行直线。 理想空载转速：