控制器件交流伺服电动机PPT课件

1、8.1 交流伺服电动机的原理和结构基本工作原理 第8章 交流伺服电动机第1页/共135页基本工作原理 8.1 交流伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第2页/共135页基本工作原理 VV 转子导条切割旋转磁场磁力线，产生感应电势，使转子导条有电流流过。 有电流流过的导条在磁场中受到的电磁力对转轴形成电磁力矩，使转子跟着旋转磁场转动。8.1 交流伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第3页/共135页基本工作原理 VV 转子的转动方向与磁铁的转动方向相同，转子转速与磁铁的转速成正比。 由于转子自身阻转矩以及负载阻转矩的影响，转子的转速要小于磁铁转动转速，故称异步电动机。8.1 交流

2、伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第4页/共135页结构特点 8.1 交流伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第5页/共135页结构特点 8.1 交流伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第6页/共135页结构特点 8.1 交流伺服电动机的原理和结构第8章 交流伺服电动机第7页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 两相对称绕组的圆形旋转磁场 对称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅值相等，相位相差9090 . )90sin(sin0tIitIimfmk 第8章 交流伺服电动机第8页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 对

3、称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅值相等，相位相差9090 . )90sin(sin0tBBtBBmfmk 第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第9页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 0t时刻：0 kBmfBB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 0t0 t 第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第10页/共135页0t8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 mfBB22 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 1t时刻：4 tmkBB22 1t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第11页/共135

4、页0t1t8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 0 fB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 2t时刻：2 tmkBB 2t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第12页/共135页0t2t1t8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 mfBB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t时刻： t0 kB3t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第13页/共135页3t0t2t1t8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 0 fB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 4t时刻：23 tmkBB 4t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第14页/共135页3t0

5、t2t1t4t8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 5t时刻： 2 t与 t0 时刻相同5t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第15页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk tBBtBBmfmk cossin12222 mfmkBBBB3t0t2t1t4t5t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第16页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t0t2t1t4t5t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第17页/共135

6、页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 两相系统中，两个脉振磁通轴线垂直，相位差为9090，幅值相等，其合成磁场必然是一个圆形旋转磁场。kkffWIWI kWWII kffk3t0t2t1t4t5t第8章 交流伺服电动机两相对称绕组的圆形旋转磁场 第18页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 旋转磁场的转动方向 旋转磁场的转向是从流过超前电流的绕组轴线转到流过滞后电流的绕组轴线。 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t0t2t1t4t5t第8章 交流伺服电动机第19页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 旋转磁场的转动方向 任意一个绕组上所加的电压反相时，原来是超前电流的就变成

7、滞后电流，因而旋转磁场和电机的转向也发生变化。第8章 交流伺服电动机第20页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 旋转磁场的转速 两极电机，电流每变化一周，磁场旋转一圈。)60)(rpmsrffns f=50f=50 Hz Hz时：)30005060(rpm snf=400f=400 Hz Hz时：)2400040060(rpm sn第8章 交流伺服电动机第21页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 旋转磁场的转速 四极电机: :两个控制绕组和两个励磁绕组分别串联，在圆周上间隔均匀地分布。第8章 交流伺服电动机第22页/共135页8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 旋转磁场的转速 当四

8、极电机所通的相位差为9090 的两相交流电变化一周时，)60)(rpmsrpfpfns 1t2t4t3t2t3t4t5t合成磁场旋转半周。第8章 交流伺服电动机第23页/共135页kWWIIkffk kUjUfk 第8章 交流伺服电动机 产生圆形旋转磁场的条件8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 第24页/共135页kkffWIWI kWWIIkffk fkIjkI kEjEfk 两绕组处在同样的槽中，体积相等。kllSSkffk SlR 22)(kWWRRkfkf 第8章 交流伺服电动机 产生圆形旋转磁场的条件8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 第25页/共135页fkIjkI kEjEfk 22)(

9、kWWRRkfkf IWLX GWIWWX22 22)(kWWXXkfkf 第8章 交流伺服电动机 产生圆形旋转磁场的条件8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 第26页/共135页fkIjkI kEjEfk 22)(kWWRRkfkf kkkkkkXI jRIEU 22kXIjjkkRIjkkEjfffff 22)(kWWXXkfkf kUjf 第8章 交流伺服电动机 产生圆形旋转磁场的条件8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 第27页/共135页kWWIIkffk kUjUfk 应用：在某些场合下，如采用晶体管伺服放大器时，控制电压往往比励磁电压低，应选用控制绕组匝数少于励磁绕组匝数的电机。 第8章 交

10、流伺服电动机 产生圆形旋转磁场的条件8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 第28页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。nnn s sssnnnnns 第8章 交流伺服电动机第29页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比

11、。sssnnnnns )1 (snns 第8章 交流伺服电动机第30页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。 snITRL)1 (snns 第8章 交流伺服电动机第31页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。)1

12、 (snns snns , 00 1 ns,第8章 交流伺服电动机第32页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时zpnffH60sRs 感应电势频率第8章 交流伺服电动机第33页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时 lBEmcm fpDpfDnDssss606060 fpDs 感应电势幅值第8章 交流伺服电动机第34页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时 lBEmcm fpDs m0mp2sin1 BdBB lB ppDs2 lDpBsm 感应电势幅值第8章 交流伺服电动机第35页/共135页8.3

13、圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时 lBEmcm fpDs lDpBsm ffpDllDpEss cm fEE22. 221cmc 感应电势幅值第8章 交流伺服电动机第36页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时 fWEWEfcff44. 42 励磁绕组：控制绕组： fWEWEkckk44. 42 转子绕组： fWEWERcRR44. 42 感应电势幅值第8章 交流伺服电动机第37页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时漏磁电势励磁绕组：fffXI jE 控制绕组：kkkXI jE 转子绕组：RRRXI jE 第8章 交

14、流伺服电动机第38页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时电阻压降励磁绕组：ffrfRIE 控制绕组：转子绕组：kkrkRIE RRrRRIE 第8章 交流伺服电动机第39页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子不动时励磁绕组：转子绕组：电压平衡方程式ffffffXI jRIEU 控制绕组：kkkkkkXI jRIEU RRRRRXI jRIE WfE44. 4 第8章 交流伺服电动机第40页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子转动时定子绕组与转子不动时相同励磁绕组：控制绕组：ffffffXI jRIEU kkkk

15、kkXI jRIEU WfE44. 4 dttdiLRtitetuaaaaaa)()()()( 与直流电机比较：第8章 交流伺服电动机第41页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子转动时转子切割磁力线的转速变为n n fWERR44. 4 ssnn sfWERRs44. 4 RsE RsREsE RRssXX RRRXI jE sXI jRIEsRRRRR sffR 第8章 交流伺服电动机第42页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电压平衡方程式 转子转动时励磁绕组：控制绕组：转子绕组：电压平衡方程式ffffffXI jRIEU kkkkkkXI jRIEU sX

16、I jRIEsRRRRR WfE44. 4 第8章 交流伺服电动机第43页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩转子绕组存在漏电抗，转子阻抗是电感性的，转子导条中的电流要落后于电势一个阻抗角R R.0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex第8章 交流伺服电动机第44页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex)1sin(RmRxxIi )1sin( xBFmxlxIR)1sin(Rm 第8章 交流伺服电动

17、机第45页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex)1sin(RmRxxIi )1sin( xBFmxlxIR)1sin(Rm )1sin( xlIBFRmmx)1sin(Rx )cos()cos(21sinsinBABABA第8章 交流伺服电动机第46页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF )1sin( xlIBFRmmx)1sin(Rx )cos()cos(21sinsinBABABA第8章 交流伺服电动机第47页/

18、共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF RZxxRFDT12 RZxRRmmRxlIBD1)1(2cos4 RZ 20RRRmmRlZIBD cos4 第8章 交流伺服电动机第48页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF RZxxRFDT12RRm2IIlDpBsm DsDR RRRcos42 IpZT RRRmmRcos4 lZIBDT aTICT 转子电流有功分量第8章 交流伺服电动机第49页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩)1(2coscos21RRRmmx

19、xlIBF 102RZxxRFDTRRm2IIlDpBsm DsDR RRRcos42 IpZT RRRmmRcos4 lZIBDT aTICT T与输入电压的关系第8章 交流伺服电动机第50页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR 22)(RRRRRsXsEI 22)(sRXEIRRRR T与输入电压的关系ffRREWWE ffEU 第8章 交流伺服电动机第51页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR 22)(sRXEIRRRR T与输入电压的关系22)(s

20、RXWUWIRRffRR ffRREWWE ffEU 第8章 交流伺服电动机第52页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(sRXWUWIRRffRR fWEff44. 4 fWUff44. 4 ffEU fWUff 22 第8章 交流伺服电动机第53页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR )(sjXRIEsRRRR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 第8章 交流伺服电动机第54页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT )

21、(sjXRIEsRRRR 22)(cosRRRRRsXR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 第8章 交流伺服电动机第55页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(cossRXsRRRRR 22)(cosRRRRRsXR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 第8章 交流伺服电动机第56页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(cossRXsRRRRR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 )(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 第8章 交

22、流伺服电动机第57页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 机械特性)(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 机械特性：Uf保持一定时，转矩与转速的关系。)(422RR2fR2fRRdRXfWRUpWZT s=1时，n=0：第8章 交流伺服电动机第58页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 )(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 机械特性：Uf保持一定时，转矩与转速的关系。对s求导，并令导数为0：RRmXRs R2f2fRRfXWUpWZT 8max 第8章 交流伺服电动机 机械特性第59页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 稳定性的概念第8章 交流伺服电

23、动机 机械特性第60页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 下降段h TnTL 稳定性的讨论稳定区 上升段ah TnTL不稳定区 第8章 交流伺服电动机 机械特性第61页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 0/ dndT临界转差率稳定工作区1 RRmXRs)(422RR2fR2fRRdRXfWRUpWZT 第8章 交流伺服电动机 机械特性第62页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 阻尼系数D D ndTdD55. 9 055.9nTDd 211255. 9nnTTD 第8章 交流伺服电动机 机械特性第63页/共135页8.3 圆形旋转磁场运行分析 阻尼系数D D ndTdD55

24、. 9 D值越大，转矩的变化对转速的影响越小，电机运行也就越稳定。 第8章 交流伺服电动机 机械特性第64页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 tBBtBBmfmk cossinkmfmBB kkffWIWI tBBtBBmfmk cossin1 fmkmBB 第8章 交流伺服电动机第65页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t0t时刻：0 kBmfBB 0 t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第66页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析

25、椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t1t时刻：mkBB22 4 tmfBB22 1t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第67页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t2t时刻：mkBB 2 t0 fB1t2t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第68页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t3t时刻：0 kB tmfBB 1t2t3t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第69页/共1

26、35页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t4t时刻：mkBB 23 t0 fB1t2t3t4t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第70页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t5t时刻： 2 t1t2t3t4t与 t0 时刻相同5t tBBtBBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第71页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t1t2t3t4t5t122222 mfmkBBBB tBBt

27、BBmfmk cossin第8章 交流伺服电动机第72页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组电流相位差不等于9090度 tBBtBBmfmk cos)cos1(sinsin cos1sin)cos1 (1mmBB12122122 mfmkBBBB 第8章 交流伺服电动机第73页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组电流相位差不等于9090度122222 mfmkBBBB 两个绕组所产生的磁势幅值不等时 为椭圆度 越小，椭圆越扁。 =1时，为圆形旋转磁场； =0时，为脉振磁场。第8章 交流伺服电动机第74页/共135页8.

28、4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cossintBBtBBmfmk cos)2121(sin)2121(第8章 交流伺服电动机第75页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cos21sin2111 2121fffkkkBBBBBB tBBtBBmfmk cos21sin2122第8章 交流伺服电动机 tBBtBBmfmk cossin第76页/共135页8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cos21sin2111 tBBtBBmfmk cos21sin2122 椭圆形

29、旋转磁场可以分解为一个幅值大的同方向圆形旋转磁场，和一个幅值小的反方向圆形旋转磁场。第8章 交流伺服电动机第77页/共135页 椭圆形旋转磁场可以分解成两个转向相反的圆形旋转磁场，总的电磁力矩也是这两个圆形旋转磁场电磁力矩之差。第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第78页/共135页ssnnns正正正正反反snnnnnnns2)(2sssss第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第79页/共135页圆形旋转磁场电磁力矩：)(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR fWEUfff44. 4 电机参数和

30、转差率s s一定时：2 T22mB +2mBT 第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第80页/共135页fmefmBBB2121 正fmefmBBB2121 反102102)21()(TTBBTem 正正20)(mBBTT 202202)21()(TTBBTem 反反第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第81页/共135页102102)21()(TTBBTem 正正202202)21()(TTBBTem 反反T=T正-T反正正反反ss 22 , 11 , 0反反正正ss第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋

31、转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第82页/共135页T=T正-T反第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第83页/共135页 堵转特性：伺服电动机堵转转矩与控制电压的 关系曲线，即T Td d= =( ( e e) )曲线。 T=T正-T反d0ed02ed02ed)21()21(TTTT Td0对称运行时的堵 转转矩。第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第84页/共135页 堵转特性：伺服电动机堵转转矩与控制电压的 关系曲线，即T Td d= =( ( e e) )曲线。 d0ed02ed02ed)

32、21()21(TTTT Td0对称运行时的堵 转转矩。第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 椭圆形旋转磁场的机械特性 第85页/共135页机械特性实用表达式 用多项式逼近曲线：2d010AnBnTTHTTnn22d010s时时，010Tnns时，时，H24snHAsd04nTHB第8章 交流伺服电动机8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 第86页/共135页用多项式逼近曲线：2d010AnBnTT24snHAHsd04nTHB2)2(0dsTnTH220AnBnTTdo 第8章 交流伺服电动机机械特性实用表达式 8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 第87页/共135页用多项式逼近曲线：2

33、d010AnBnTT24snHAsd04nTHB202e102e)21()21(TTT )()21(2d02eAnBnT )()21(2d02eAnBnT 2e2ed0)1(2AnnBTe 220AnBnTTdo 2)2(0dsTnTH第8章 交流伺服电动机机械特性实用表达式 8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 第88页/共135页8.5 交流伺服电动机的控制 交流伺服电动机控制的基本概念 励磁绕组接在恒值的交流电源上，其值等于额定励磁电压； 励磁绕组电压与控制绕组电压之间固定地保持90 的相位差； 控制绕组电压的幅值由控制电路控制，用来调节电动机的转速。 一般通过使控制绕组电压反向来控制电动机反

34、向转动； 第8章 交流伺服电动机第89页/共135页8.5 交流伺服电动机的控制 转速控制与调节特性有效信号系数 e：控制电压Uk与额定控制电压 Ukn的比值。 有效信号系数 e不但可以表示控制电压的值，而且也可表示电机不对称运行的程度。knkeUU , 0knkUU 1 , 0 e e越小，不对称程度也就越大。 第8章 交流伺服电动机第90页/共135页8.5 交流伺服电动机的控制 转速控制与调节特性定子绕组电阻压降和漏磁电势很小，因此有：fmkmknkeUU efmfkmkfkfnkWWEEUU fmkmfmkmBBfkfnknWWkUU 1 e与 的关系fmkmfnkkUU 1knfnk

35、UU 第8章 交流伺服电动机第91页/共135页8.5 交流伺服电动机的控制 调节特性：T TL L一定时，转速与 e的关系第8章 交流伺服电动机转速控制与调节特性第92页/共135页8.5 交流伺服电动机的控制 幅值控制时，通过调节控制绕阻电压幅值来控制电机转速，也就是调节有效信号系数 e. e由0.25变为0.5： LTbcanabna点跳到c点, TTL；na增大为nb, T=TL。第8章 交流伺服电动机转速控制与调节特性第93页/共135页 三相交流电有中点：AUBUCUCBUA、B、C三相电源依次相差120 相位角。三相交流电一相相电压与其余两相线电压相位相差90 .CBAUU第8章

36、 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法第94页/共135页 三相交流电没有中点：利用变压器得到线电压利用变压器中心抽头第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法第95页/共135页直接利用三相电源的任意两相线电压 三相交流电源三个线电压的相位互差120 ； 系统中其它元件（如自整角机，伺服放大器等）也存在相位移，使得加到伺服电动机定子绕组上的两个电压能接近90 的相位差。 简单方便，但相位误差比较大。 第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法第96页/共135页 交流伺服电动机励磁绕组直接接到电源；控制信号经过移相网络移相再加到

37、控制绕组，使控制电压与系统基准电压成90o相移。 第8章 交流伺服电动机移相网络8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法第97页/共135页 单相电源直接供给敏感元件，经过放大器后给控制绕组供电；同时，通过串联电容器C C供给伺服电动机的励磁绕组，使控制绕组电压与励磁绕组电压成90o相移。 电容移相第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法第98页/共135页 励磁绕组回路中串联电容器C C后，励磁绕组两端的电压相位将超前与电源电压相位。 选择电容值，可以使励磁绕组电压超前控制绕组电压90o。cfUUU UkUkIk fUcUfIf f 第8章 交流伺服电动机8.5 交

38、流伺服电动机的控制 相位控制方法电容移相分析第99页/共135页fcfUU sin cfcfffXIUZIU cfcfffcfXZXIZIUU ffcZX sin UkIkUk fUcUfIf f kUkI第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法电容移相分析第100页/共135页ffcZX sin CfCXc 2101066 UkIkUk fUcUfIf f )(102sin6FZfCff kUkI第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法电容移相分析第101页/共135页ffUU tan fcUU sec 串联电容后，电容器上的电压会超过电源电压

39、，励磁绕组电压一般也会超过电源电压。 UkIkUk fUcUfIf f )(102sin6FZfCff kUkI第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法电容移相分析第102页/共135页 阻抗Z Zf f和阻抗角 f f随转速变化。 UkIkUk fUcUfIf f 某一转速下测得的Z Zf f和 f f确定的电容值，只能保证该转速下相位差成9090 .)(102sin6FZfCff 一般取转速为0 0时的阻抗Z Zf0f0和阻抗角 f0f0来计算串联电阻值。 kUkI第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法电容移相分析第103页/共135页)(

40、102sin6FZfCff 断开开关S：fff0IUZ 合上开关S，接上可变电容器C，并改变电容值，使电流表读数达到最小： ffaf0II cos第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法移相电容确定第104页/共135页 将U和Uf分别送到示波器的水平输入端和垂直输入端，改变电容C值，当示波器屏上出现直立椭圆时，就表示相位差为90 。 如果还要求励磁电压等于额定值，就必须在励磁绕组两端再并联电容。 第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 相位控制方法移相电容确定第105页/共135页起动：小功率交流伺服电动机，一般采用直接起动方式；功率较大的电动机，通常采用

41、串联起动电阻降压起动方式，也可以采用自耦变压器来调节控制绕组电压。 停转：逐渐减小控制绕组电压，使转速逐渐变到零。在要求快速停转时，则先把励磁绕组电压相位变反，使电动机转速迅速降低。第8章 交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制 起动和停转控制第106页/共135页额定电压频率堵转电流和堵转力矩额定输出功率额定输出力矩额定转速自学第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 第107页/共135页8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 1 1、空载始动电压、空载始动电压U Us0s0 空载始动电压U Us0s0：在额定励磁电压和空载的情况下，使转子在任意位置开始连续转动所需的最

42、小控制电压，通常以额定控制电压的百分比来表示。 U Us0s0越小，表示伺服电动机的灵敏度越高。 U Us0s0一般不大于额定控制电压的3%3%4%.4%.第8章 交流伺服电动机第108页/共135页2、机械特性非线性度、机械特性非线性度k km m 在额定励磁电压和任意控制电压时，实际机械特性与线性机械特性在转矩为T Td d/2/2时的转速偏差n n与对称运行空载转速n n0 0的百分比。%nnk1000maxm 一般要求km10%20% 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 第109页/共135页3、调节特性非线性度调节特性非线性度k kv v 在额定励磁电压和空载

43、下，当 e e=0.7=0.7时，实际调节特性与线性调节特性的转速偏差n n与 e e=1 =1 时的空载转速n n0 0的百分比。%nnk1000v 一般要求kv20%25% 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 第110页/共135页4、机电时间常数、机电时间常数 j j 把 e e=1=1时的机械特性近似用一条直线代替： 0为对称状态下，空载时的角速度。dojTJ0 （S）第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 第111页/共135页 随着 e e的减少： dddoTnTnTn000 jjj sTJdoj0 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服

44、电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第112页/共135页 机械特性实用表达式： 22)1(2AnnBTTeed0e 24snHAsd04nTHB2)2(0dsTnTHH第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第113页/共135页 机械特性实用表达式： 22)1(2AnnBTTeed0e 机械特性近似用直线表示： 24snHAsd04nTHB2)2(0dsTnTHnTnTTd0sed0e2)1(2 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第114页

45、/共135页nTnTTd0sed0e2)1(2 T=0 T=0 时： s2eenn 120n=0 n=0 时： doedTT dojTJ0 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第115页/共135页T=0 T=0 时： s2eenn 120n=0 n=0 时： doedTT dojTJ0 s2een 602120 do2esjTJn)1(21. 0 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第116页/共135页do2esjTJn)1(21. 0 一般交流伺服电动机的机电时

46、间常数 j0.03s. . 为减小转子惯量，电动机的转子做成细长。 在电容伺服电动机中，为了提高堵转转矩，往往使电机在启动时控制电压与励磁电压成90的相位差。 第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 4、机电时间常数、机电时间常数 j j 第117页/共135页产品代号：鼠笼转子伺 服电动机 机座号：机壳外径36mm36mm 型号说明型号说明 性能参数序号：第4 4种频率代号：400Hz400Hz36 SL 0 4第8章 交流伺服电动机8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 第118页/共135页8.7 8.7 变频调速技术简介变频调速的优点 电机运行平稳：采用变频调速，可使电机的工作磁场接近圆形旋转磁场。 较高的效率和功率因数：采用变频调速可使电机的转差率很小，损耗小、效率较高。 调速范围宽：频率可以在低于和高于电源频率的范围内调节。 开环精度较高：采用数字控制时，变频调速能够得到较高的开环控制精度。第8章 交流伺服电动机第119页/共135页变频调速原理pfns/60)1 (snns fWEUfff44. 42 Tpsfn/ )1 (60fU 2)(fUT 8.7 8.7