交流伺服电动机.ppt

第七章交流伺服电动机
自动控制系统对伺服电动机的要求
转速和转向控制方便,调速范围大;
整个运行范围内的特性具有线性关系,保证运行的稳定性;
控制信号消除时,伺服电动机应立即停转—即无“自转”现象;
控制功率小,启动转矩大;
机电时间常数小,始动电压低,控制灵敏度高。
本章主要内容:
交流伺服电动机结构特点
交流伺服电动机工作原理
两相绕组的圆形旋转磁场
圆形旋转磁场作用下的运行分析
椭圆形磁场及其分析方法
幅值控制时的特性
移相方法和控制方式
电容伺服电动机
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交流伺服电动机
交流伺服电动机结构特点
定子:与旋转变压器的定子基本相同。
铁心
两相绕组空间差成90°电角度
励磁绕组:l1-l2
控制绕组:k1-k2
两相的交流电动机
鼠笼形转子:
在结构原理上相同于鼠笼形异步电动机的转子
非磁性杯形转子:
等效于鼠笼形转子
内定子无绕组,等效于转子铁心
运转平稳但激磁电流大
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交流伺服电动机
交流伺服电动机工作原理
两相对称绕组(空间差90 °相位电角度)通以两相对称电流(时间差90 °相位),产生圆形旋转磁场。
旋转磁场与转子导体相对运动产生感应电势。
闭合绕组有感应电流。
通电导体在磁场中产生磁场力,磁场力合成电磁转矩。
改变两相绕组电流相序可以改变旋转磁场、电磁转矩方向和电机转向。
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交流伺服电动机
两相绕组的圆形旋转磁场
内容提要:
圆形旋转磁场的产生
对称绕组与对称电流
特殊时间磁场情况
结论
圆形旋转磁场的幅值
单相绕组的脉振磁场
合成磁场
产生圆形旋转磁场的条件
圆形旋转磁场的转向与转速
分析方法:
以特定时间的磁场分布规律和变化情况为主线,利用相量合成的方法分析电机气隙磁场的变化规律。
基础理论
安培环路定律
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交流伺服电动机-旋转磁场
两相绕组的圆形旋转磁场-磁场的产生
两相对称绕组:空间差成90°电角度,有效匝数相等。
两相对称电流:时间差90 °相位,幅值相等。
Ik=Ikmsinωt;Ifm=Ikm
If=Ifmsin(ωt- 90 °);
ω t=90 °, Ik=Ikm,If=0,B=Bk=Bm
ω t=180 °,If=Ifm,Ik=0,B=Bf=Bm
ω t=270 °,Ik=-Ikm,If=0,B=-Bk=-Bm
ω t=360 °,If=-Ifm,Ik=0,B=-Bf=-Bm
ω t=450 °,Ik=Ikm,If=0,B=Bk=Bm
il
ik
t
t1
t2
t3
t4
t5
t6
i
结论:电机气隙内产生旋转磁场,其磁密Bδ在空间正玄分布,幅值恒定不变Bm,但磁通的幅值在空间的位置以转速ns旋转( ns=60f,电流变化一周期,磁场旋转一周)
特定时间磁场情况:
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交流伺服电动机-旋转磁场
两相绕组的圆形旋转磁场-磁场的幅值
脉振磁场:
激磁绕组电流和控制绕组电流产生的磁场为脉振磁场,其幅值位于各自绕组轴线上,彼此正交
Bk=Bkmsin ωt,Bkm=Bfm Bf=Bfmsin (ωt - 90 ° ),
旋转磁场幅值:
两个脉振磁场空间差90 ° 电角度,时间差90 ° 相位,幅值相等,则合成一个圆形旋转磁场:
绕组90 ° ,wf=wk;电流90 ° ,ikm=ifm
绕组90 ° ,wf≠wk;电流90 °
脉振磁场空间差90 ° 电角度,时间差90 ° 相位,幅值相等,则合成一个圆形旋转磁场
wf/wk=k
Fkm∝Ikwk; Ffm∝Ifwf;
If / Ik= wk / wf=1/k
匝数不等的两相绕组产生圆形旋转磁场的必要条件是:
电流与匝数成反比
产生圆形旋转磁场的条件:
Bk
Bf
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交流伺服电动机-旋转磁场
两相绕组的圆形旋转磁场-转向与转速
旋转磁场的转向:
旋转磁场的转向是从流过超前电流的绕组转到流落后电流的绕组轴线
Ik=Ikmsinωt;If=Ifmsin(ωt- 90 °);If滞后Ik 90 °
反相任一绕组电流(电压倒相或绕组两个端头换接)则原来超前电流变为滞后,旋转磁场转向改变。
旋转磁场的转速:
电流变化一个周期(360 °),磁场旋转360 °电角度
ns=60fs/p
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交流伺服电动机-旋转磁场
两相绕组的圆形旋转磁场-总结
单相绕组通入单相交流电,产生一个脉振磁场。
圆形旋转磁场的磁通密度在空间按正弦规律分布,其幅值不变并以恒定的速度在空间旋转。
两相对称绕组通入两相对称电流能产生圆形旋转磁场;空间差90 °电角度,时间差有90 °相位,幅值又相等的两个脉振磁场必然形成圆形旋转磁场。
旋转磁场的转向是从超前相的绕组轴线(此绕组中流有相位上超前的后相的电流)转到落后相绕组