什么是伺服电动机-伺服电动机工作原理.docx

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1、什么是伺服电动机?伺服电动机工作原理伺服电动机又叫执行电动机，或叫控制电动机。在自动 控制系统中，伺服电动机是一个执行元件，它的作用是把信 号（控制电压或相位）变换成机械位移，也就是把接收到的 电信号变为电机的一定转速或角位移。其容量一般在 0. 1-100W,常用的是30W以下。伺服电动机有直流和交流之 分。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作 执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或 角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特 点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加 而匀速下降，请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什 么区别？答：交流

2、伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩 脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比拟简单，廉价。永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电 路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的开展，永磁交流 伺服驱动技术有了突出的开展，各国著名电气厂商相继推出 各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善 和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发 展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后, 世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制 的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的 开展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比拟, 主要优点有：无电刷和换向

3、器，因此工作可靠，对维护和 保养要求低。定子绕组散热比拟方便。惯量小，易于提 高系统的快速性。适应于高速大力矩工作状态。（5）同功率 下有较小的体积和重量。一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相 异步电动机相似，如图1所示。其定子上装有两个位置互差 90的绕组，一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf ;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流 伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服 电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转” 现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子 电阻大和转动惯量小这两个特

4、点。目前应用较多的转子构造 有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻 率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细 长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄， 仅0. 2-0. 3min,为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内 放置固定的内定子，如图2所示。空心杯形转子的转动惯量 很小，反响迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。图1交流伺服电动机原理图图2空心杯形转子伺服电动机构造交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕 组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子 内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负 载恒定的情况下，电动机的转速随

5、控制电压的大小而变化, 当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机 虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动 机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示, 与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。 它可使临界转差率SO1,这样不仅使转矩特性（机械特性） 更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一 有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特 点。图3伺服电动机的转矩特性2、运行范围较宽如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都 能稳定运转。3

6、、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即 结束运转。当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行 状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁 场与转子作用所产生的两个转矩特性（TlS1、T2 S2曲线） 以及合成转矩特性（T-S曲线）如图4所示，与普通的单相 异步电动机的转矩特性（图中-S曲线）不同。这时的 合成转矩T是制动转矩，从而使电动机迅速结束运转。图4伺服电动机单相运行时的转矩特性图5是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。负载一 定时，控制电压Uc愈高，转速也愈高，在控制电压一定时， 负载增加，转速下降。图5伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的输出功率一般是

7、0. 1T00W。当电源频 率为50Hz,电压有36V、110V, 220、380V；当电源频率为 400Hz,电压有 20V、26V、36V、115V 等多种。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线 性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量 直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于 0. 5-100W的小功率控制系统。二、直流伺服电动机直流伺服电动机的构造和一般直流电动机一样，只是为 了减小转动惯量而做得细长一些。它的励磁绕组和电枢分别 由两个独立电源供电。也有永磁式的，即磁极是永久磁铁。通常采用电枢控制，就是励磁电压f 一定，建立的磁通量中 也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上，其接线图如图6 所示。图6直流伺服电动机接线图直流伺服电动机的机构特性(n=f(T)和直流他励电动 机一样，也用下式表示：n=Uc/KE?-Ra/KE?KT?T图7是直流伺服电动机在不同控制电压下(氏为额定 控制电压)的机械特性曲线。由图可见：在一定负载转矩下， 当磁通不变时，如果升高电枢电压，电机的转速就升高；反 之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc = O时，电动机立即 停转。要电动机反转，可改变电枢电压的极性。图7直流伺服电动机的(T)曲线直流伺服电动机和交流伺服电动机相比，它具有机械特 性较硬、输出功率较大、不自转，起动转矩大等优点。