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伺服電動機的工作原理及作用

伺服電機的作用是驅(qū)動控制對象。被控對象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號電壓控制，信號電壓的大小和極性改變時，電機的轉(zhuǎn)動速度和方向也跟著變化。

伺服電動機分類

交流伺服電動機和直流伺服電動機。

一、交流伺服電動機

原理與兩相交流異步電機相同，定子上裝有兩個繞組—勵磁繞組和控制繞組。


勵磁繞組和控制繞組在空間相隔90°。

1、接線：

勵磁繞組的接線 控制繞組的接線

勵磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。

適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90°，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動起來。

例：選擇電容，可使交流伺服電機電路中的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。

            控制繞組的接線

控制電壓與電源電壓兩者頻率相同，相位相同或反相。

工作時兩個繞組中產(chǎn)生的電流 和 的相位差近90°，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。

2、交流伺服電動機的特點：

1）U₂= 0 時，轉(zhuǎn)子停止。

這時，雖然U₂ =0V，U₁仍存在，似乎成單相運行狀態(tài)，但和單相異步機不同。若單相電機啟動運行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機不同，單相電壓時設(shè)備不能轉(zhuǎn)。

原因：交流伺服電機 R2設(shè)計得較大。所以在U₂=0時，交流伺服電機的T=f(s)曲線如下頁圖：

交流伺服電動機的T=f(s)曲線（U₂=0時）

當(dāng)U₂=0V時，脈動磁場分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T'、T" 的合成轉(zhuǎn)矩T與單相異步機不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機在U₂=0V時，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號的作用(有控制電壓時轉(zhuǎn)動，無控制電壓時不轉(zhuǎn))，以免失控。

（2）交流伺服電機R2設(shè)計得較大，使Sm>1，Tst大，啟動迅速，穩(wěn)定運行范圍大。

（3）控制電壓U₂大小變化時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓U₂成正比。U₂的極性改變時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。


交流伺服電動機的機械特性曲線( U₁=const )

3、應(yīng)用

交流伺服電機的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動控制、溫度自動記錄等系統(tǒng)中。


二、直流伺服電動機

1、結(jié)構(gòu)：與直流電動機基本相同。為減小轉(zhuǎn)動慣量做得細長一些。

2、工作原理：與直流電動機相同。

3、供電方式：他勵。勵磁繞組和電樞由兩個獨立電源供電：

U1為勵磁電壓，U2為電樞電壓。

直流伺服電機的機械特性公式與他勵直流電機一樣：

4、機械特性曲線


由機械特性可知：
(1)U1（即磁通￠）不變時，一定的負(fù)載下，U₂↑,n↑。
(2)U2=0時，電機立即停轉(zhuǎn)。
反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機反轉(zhuǎn)。

5、應(yīng)用：

直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動系統(tǒng)中的位置控制等。