交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性

博扬智能 2023-03-06 | 3785阅读 3 赞

　　伺服机构中使用的大多数伺服电机是交流电机，这是两相感应电机。图1示出了交流伺服电机的电路图

实用技能

　　交流伺服电机的结构

　　与普通感应电动机类似，该电动机由定子和转子组成。

　　交流伺服电机定子

　　该电机的定子为层压结构，其两个绕组在空间中分别以90电气角缠绕。被称为主绕组的绕组电压源（也称为基准或固定相）被激发。另一个绕组称为控制带绕组（或控制相），由可变控制电压供电，该电压与主绕组两端的电压相差90度。控制电压由伺服放大器提供。

　　交流伺服电机转子

　　转子通常为鼠笼式，直径小，长度长，以保持尽可能低的机械惯性。为了获得尽可能线性的转矩-转速特性，它具有高电阻。对于极低功率应用，使用拖杯转子（图2）进一步降低了转子的惯性。这种类型的转子是鼠笼式转子的一种特殊形式，其中导体为拖曳杯形，由非磁性导电材料（如铜、铝或合金）制成。开槽转子叠片由一组固定的环形叠片代替，这为磁通量提供了一个低磁阻路径。

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　　为了使转子动能最小化，伺服电机被尽可能多的磁极缠绕，以使其能够低速运行。这也相应增加了扭矩。交流伺服电机具有较小的气隙，以减少磁化电流和随后的损耗。

　　交流伺服电机的工作原理

　　交流伺服电机的工作原理与普通两相感应电机相同。当两个时间相位差为90 kwh的电压施加到空间中相隔90 kwh的两个定子相位时，将产生旋转磁场。当磁场扫过转子时，转子导体中会感应电动势，然后感应电流形成闭合路径。旋转磁场与这些电流相互作用，在转子上产生磁场旋转方向上的扭矩。

　　交流伺服电机的特性

　　交流伺服电机的转矩速度特性

　　我们知道，两相感应电动机转矩-速度特性的一般形状在很大程度上取决于转子电阻值（图3）。增加转子电阻可以使转速-转矩特性线性化。因此，伺服电机的转子具有高电阻，因此其转矩-速度特性接近线性

实用技能

　　图4（a）显示了伺服电机在各种控制电压（V14等）下的转矩-速度特性。可以观察到，扭矩（尤其是失速或起动扭矩）几乎与转速和控制电压成线性变化。在零转速范围内，任何特定控制电压值的扭矩都非常高，并且随着电机的加速而降低。转矩的减小被用作控制系统的稳定性特征。图4（b）显示了空载转速、失速转矩和控制电压之间的关系（固定相电压恒定）

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