交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性

  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

交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性(图1)

  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。

交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性(图2)

  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

交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性(图3)

  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)

交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性(图4)

  交流伺服电机的其他性能特点


  图5说明了典型交流伺服电机的一些其他性能特征。

交流伺服电机工作原理电路图及转矩速度特性(图5)

  交流伺服电机应用


  寿命长、重量轻、扭矩重量比高、可靠性高、无无线电噪声、驱动电路简单。交流伺服电机广泛应用于仪器伺服、计算机、跟踪和制导系统、自平衡记录仪、远程定位设备、过程控制器、机器人、机床专用机床以及许多其他需要精确角运动的应用中。

文章来源:www.sztengcang.com  藤仓自动化

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