交流伺服电动机
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交流伺服電動機
中國礦大信電學院
第4章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10
交流伺服电动机
交流伺服电动机的概述 交流伺服电动机的工作原理和结构 圆形磁场下电动机运行的理论分析 椭圆磁场下电动机运行的理论分析 交流伺服电动机幅值控制时的特性 移相方法和控制方式 电容伺服电动机的特性 交流伺服电动机的应用 交流伺服电动机的主要性能指标 交流伺服电动机的主要技术数据
x Rs sx R
+
E Rs
.
rR
jxRs f2
-
2、电压平衡方程式
U j E j I j rj j I j x j
U k E k I k rk j I k xk
E Rs I Rs rR j I Rs xRs I Rs rR j I Rs sx R
3、当控制信号消除时，伺服电动机应立 即停转，即电动机无“自转”现象； 4、控制功率要小，启动力矩应大；
5、机电时间常数要小，启动电压要低。 当控制信号变化时，反应应快速灵敏。
4.2
交流伺服电动机的工作原理和结构
一、交流伺服电动机的结构
交流伺服电动机的结构主要分为定子和转 子两大部分。定子铁心上装有两个绕组，一个 作励磁用，称为励磁绕组j1~j2；另一个称为控 制绕组k1~k2；两个绕组的轴线互相垂直，在空 j1 间上相隔90°。 因此，交 Uj~ 流伺服电动机 j2 是一种两相的 k1 k2 交流电动机。
Wj=Wk 时，
Ujn =Ukn
Uj~
j
E j
j2 k1 I
E k
U kn 1 W k Wj /Wk =k 时， U jn k W j
Uk~
交流伺服电动机 定子铁心和下好线的定子
转子结构常用的有鼠笼形转子和非磁性 杯形转子。
j1
Uj~
j2 k1
Uk~
k2
杯形转子通常是由铝合金制成的空心薄壁 圆筒。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯 形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯 形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠 笼转子一样。
xk x j
此时 U k E k I k rk j I k x k
j ( E j I j rj j I j x j ) jU j
Uj~
I j
j1
E j
j2
k1 I
E k
为了得到圆形旋转磁场，要求 两相绕组电压值相等，相位互 差900 。
k2
k Uk~
2、Wj /Wk =k 时
此时 I k jk I j
绕组电压大小与绕组匝数成正比。
Ej Ek j k
U jU
k
j
k
Uk 1 Wk Uj k Wj
两相绕组产生圆形旋转磁场时，加在定子上的 电压分别定义为额定激磁电压Ù jn和额定控制 电压Ùkn ，并称两相交流伺服电动机处于对称 j1 状态。 I
二、转子旋转时
1、感应电势
定子侧激磁绕组、控制绕组感应电势与转子不转 时相同。 np ( n1 n )p ( n1 n ) n1p Sf 1 转子 频率： f 2 60 60 n1 60 转子绕组： E Rs 4.44 sfWR m
E Rs sE R
IRs
.
E Rs j I Rs x Rs
Uj~
E j Ej
j2
2、电压平衡方程式
k1
E E k k
Uk~
k2
百度文库
U j E j I j rj j I j x j
U k E k I k rk j I k xk
E R I R rR j I R xR
E E R R
IRs
.
+ -
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.
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jxRs f2
三、圆形旋转磁场时 定子绕组电压关系
1、Wj=Wk 时（此时定子为两相对称绕组）
当 I jI 时 E jE 又 而 U j E j I j rj j I j x j
k j k j
rk rj
2、感应电势
激磁绕组： E j 4.44 fW j m E j j I j x j U rj I j rj
控制绕组： Ek 4.44 fWk m E k j I k x k U rk I k rk 转子绕组： E R 4.44 fWR m E R j I R x R U rR I R rR j1 I 0
动画
4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析 j1 一、转子不转时 I
1、电磁关系
与变压器类似
主磁通 Uj~
0
E E j j
j2
ej ek eR 1
E E R R
k1
E E k k
Uk~
k2
m
定子加 对称U
i0
Fm
漏磁通
ej
ek eR
i0R
2
4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析
交流伺服电动机的概述
交流伺服电动机在小功率随动系统中得到 非常广泛的应用。它在自动控制系统中，是将 控制电信号快速地转换为转轴转动的一个执行 元件。 自动控制系统对交流伺服电动机的要求 主要有以下几点： 1、转速和转向应方便地受控制 信号的控制，调速范围要大； 2、整个运行范围内的特性应接 近线性关系，保证运行的稳定性；
杯形转子图
各种交流伺服电动机图片
二、工作原理
定子两相空间互差90电角度绕组中，通入时 间上互差90的电流，产生一旋转磁场。转子导体 切割该磁场，从而感应电势，该电势在短路的转 子导体中产生电流。 j1 n1 转子载流 N Uj~ 导体在旋转磁 F j2 场中受力，从 而使得转子沿 k1 k2 F 旋转磁场转向 旋转。 Uk~ S
第4章
本章要求：
交流伺服电动机
掌握交流伺服电动机的工作原理和结构 掌握 圆形磁场下电动机运行的理论分析 掌握椭圆磁场下电动机运行的理论分析 掌握交流伺服电动机幅值控制时的特性 掌握移相方法和控制方式 掌握电容伺服电动机的特性 掌握交流伺服电动机的应用
交流伺服电动机的主要性能指标和主要技术数据
4.1
中國礦大信電學院
第4章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10
交流伺服电动机
交流伺服电动机的概述 交流伺服电动机的工作原理和结构 圆形磁场下电动机运行的理论分析 椭圆磁场下电动机运行的理论分析 交流伺服电动机幅值控制时的特性 移相方法和控制方式 电容伺服电动机的特性 交流伺服电动机的应用 交流伺服电动机的主要性能指标 交流伺服电动机的主要技术数据
x Rs sx R
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2、电压平衡方程式
U j E j I j rj j I j x j
U k E k I k rk j I k xk
E Rs I Rs rR j I Rs xRs I Rs rR j I Rs sx R
3、当控制信号消除时，伺服电动机应立 即停转，即电动机无“自转”现象； 4、控制功率要小，启动力矩应大；
5、机电时间常数要小，启动电压要低。 当控制信号变化时，反应应快速灵敏。
4.2
交流伺服电动机的工作原理和结构
一、交流伺服电动机的结构
交流伺服电动机的结构主要分为定子和转 子两大部分。定子铁心上装有两个绕组，一个 作励磁用，称为励磁绕组j1~j2；另一个称为控 制绕组k1~k2；两个绕组的轴线互相垂直，在空 j1 间上相隔90°。 因此，交 Uj~ 流伺服电动机 j2 是一种两相的 k1 k2 交流电动机。
Wj=Wk 时，
Ujn =Ukn
Uj~
j
E j
j2 k1 I
E k
U kn 1 W k Wj /Wk =k 时， U jn k W j
Uk~
交流伺服电动机 定子铁心和下好线的定子
转子结构常用的有鼠笼形转子和非磁性 杯形转子。
j1
Uj~
j2 k1
Uk~
k2
杯形转子通常是由铝合金制成的空心薄壁 圆筒。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯 形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯 形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠 笼转子一样。
xk x j
此时 U k E k I k rk j I k x k
j ( E j I j rj j I j x j ) jU j
Uj~
I j
j1
E j
j2
k1 I
E k
为了得到圆形旋转磁场，要求 两相绕组电压值相等，相位互 差900 。
k2
k Uk~
2、Wj /Wk =k 时
此时 I k jk I j
绕组电压大小与绕组匝数成正比。
Ej Ek j k
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k
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两相绕组产生圆形旋转磁场时，加在定子上的 电压分别定义为额定激磁电压Ù jn和额定控制 电压Ùkn ，并称两相交流伺服电动机处于对称 j1 状态。 I
二、转子旋转时
1、感应电势
定子侧激磁绕组、控制绕组感应电势与转子不转 时相同。 np ( n1 n )p ( n1 n ) n1p Sf 1 转子 频率： f 2 60 60 n1 60 转子绕组： E Rs 4.44 sfWR m
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E Rs j I Rs x Rs
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2、电压平衡方程式
k1
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百度文库
U j E j I j rj j I j x j
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+ -
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三、圆形旋转磁场时 定子绕组电压关系
1、Wj=Wk 时（此时定子为两相对称绕组）
当 I jI 时 E jE 又 而 U j E j I j rj j I j x j
k j k j
rk rj
2、感应电势
激磁绕组： E j 4.44 fW j m E j j I j x j U rj I j rj
控制绕组： Ek 4.44 fWk m E k j I k x k U rk I k rk 转子绕组： E R 4.44 fWR m E R j I R x R U rR I R rR j1 I 0
动画
4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析 j1 一、转子不转时 I
1、电磁关系
与变压器类似
主磁通 Uj~
0
E E j j
j2
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E E R R
k1
E E k k
Uk~
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定子加 对称U
i0
Fm
漏磁通
ej
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i0R
2
4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析
交流伺服电动机的概述
交流伺服电动机在小功率随动系统中得到 非常广泛的应用。它在自动控制系统中，是将 控制电信号快速地转换为转轴转动的一个执行 元件。 自动控制系统对交流伺服电动机的要求 主要有以下几点： 1、转速和转向应方便地受控制 信号的控制，调速范围要大； 2、整个运行范围内的特性应接 近线性关系，保证运行的稳定性；
杯形转子图
各种交流伺服电动机图片
二、工作原理
定子两相空间互差90电角度绕组中，通入时 间上互差90的电流，产生一旋转磁场。转子导体 切割该磁场，从而感应电势，该电势在短路的转 子导体中产生电流。 j1 n1 转子载流 N Uj~ 导体在旋转磁 F j2 场中受力，从 而使得转子沿 k1 k2 F 旋转磁场转向 旋转。 Uk~ S
第4章
本章要求：
交流伺服电动机
掌握交流伺服电动机的工作原理和结构 掌握 圆形磁场下电动机运行的理论分析 掌握椭圆磁场下电动机运行的理论分析 掌握交流伺服电动机幅值控制时的特性 掌握移相方法和控制方式 掌握电容伺服电动机的特性 掌握交流伺服电动机的应用
交流伺服电动机的主要性能指标和主要技术数据
4.1