两相直流伺服电动机的使用注意事项

两相直流伺服电动机的使用注意事项(1)sL系列两相沟通伺服电动机简介。sL系列两相沟通伺服电动机是我国自行设计和制造的，为笼型转子两相沟通伺服电动机。有12mm、20mm、28mm、36mm、45mm、55mm、70mm、90mm八种机座号的机壳外径尺寸。频率50Hz的为2极和4极电机；频率为4。oHz的为4级、6极和8极电机。励磁相与掌握相是对称设计的。频率50Hz支配20～90机座号，输出功率范围为O1～25w；频率400Hz支配12～70机座号，输出功率范围为O.16～20w。

sL系列两相沟通伺服电动机皆为封闭式结构，12～24机座号为不锈钢机壳，其余机座号均为铝合金机壳；12～24机座号为端部止口及凹槽安装，28～45机座号为端部大止口及凹槽安装，55～90机座号为端部外圈及凸缘安装或外圆套筒安装。

电动机轴伸为单轴伸，55及以下机座号基本轴伸为光轴伸，70、90机座号基本轴伸为半圆键键槽轴伸。

电动机出线方式分引出线式和接线板式两种，28及以下机座号为引出线式，36及以上机座号采纳接线板式。采纳引出线方式．出线标记用不同颜色表示；采纳接线板式，出线标记用数字表示。

(2)接线方式。sL系列两相沟通伺服电动机可以有在励磁相电路和掌握相电路都不接移相电容器、励磁相电路串联及并联移相电容器、励磁相电路串联移相电容器、两相的电路都有移相电容器等4种线路。线路的接线图和向量图见图3-3-l5。

在没有电容器的线路内，掌握相电路电压uLK、相对于励磁相电路电压ULK相位相差90°此时励磁绕组电压uL等于ULL．掌握绕组电压UK等于ulk，励磁绕组电流IL掌握绕组电流IK相对于电压uL和uK分别滞后一个角度ψL和ψK，IL同IK正交。SL系列两相沟通伺服电动机由于励磁相和掌握相是对称设计的，在两相对称电时，ψL=ψK；当两相不对称供电时，ψL和ψK之间差别也不大。这种状况在伺服系统的掌握线路中往往采纳电子移相网络予以实现，通过移相网络供电给伺服放大器。伺服放大器的输出供应沟通伺服电动机的掌握绕组，见图3-3-16。

在励磁相电路有移相电容器的线路内，uLK同相，相．uL则借助于经过适当选择的串联电容器cL．相对于ULL超前90°。UK=ULK,IL同电容器电压Uc正交且与IK正交。这种状况在伺服系统的掌握线路中不需引入电子移相网络，见图3-3-17.

在两相电路都有移相电容器的线路内，uLL同uLK同相位，uL和UK.借助于电容器CL和cK相对于uLK和ULK具有超前的相位移。IL同uCL正交。IK与UCK正交，且UL与UX，IL与IK均正交。

在励磁相电路串联及并联移相电容器的线路，大都是在下列两种状况下使用：

①当伺服电动机励磁电路的供电电压高于额定励磁电压时，相当于起到降压变压器的作用。

②当伺服电动机励磁相和掌握相是对称设计的，两相为同一电压供电，而且为了获得圆形旋转磁场时。

(3)移相电容器电容值的选择。国内外生产的沟通伺服电动机绝大部分是两相绕组对称的。出厂试验的技术指标和参数是在加于两相绕组端电压基波间的相位移为90°的电源条件下测得的。但在使用中通常不具备这种电源，普遍采纳在伺服电动机励磁相电路中串联移相电容器或者串联及并联移相电容器。

①励磁相电路中串联移相电容器电容的选择。设励磁绕组输入阻抗zL=RL+JXL该阻抗在励磁绕组单独供电的状况下用试验方法测得：

(4)掌握绕组同伺服放大器的连接。伺服放大器常用的输出方式有两种：一种是通过输出变压器连接掌握绕组一种是先由一对功率管进行推挽功率放大大器有3个输出端头，见图3-3-19。

为了削减伺服放大器的负担，可以在掌握绕组两端并联一个电容器以补偿无功电流，提高掌握相的功率因数。并联电容器可在掌握电压最大时确定。通常是使掌握相电路产生并联谐振，功率因数接近于，这样伺服放大器只输出有功电流。实现并联谐振所需的电容量可用图3-3-18所示的试验

方法确定；

必需指出：当掌握电压消逝时掌握绕组可看成是通过并联电容器短接，有可能简单发生单相运转现象（自转现象)。由于这是对沟通伺服电动机发生单相运转现象的最不利的状况。所谓单相运转是指当掌握绕组两端电压为零时伺服电动机连续运转。这是使用中不盼望的。另外，在堵转时为使

掌握相功率因数为1。而在掌握绕组两端并联一个电容器，还会使机械特性．非线性度进一步增大.导致高转矩时减弱阻尼，从而影响系统稳定。这也是使用中不盼望的。所以，一般伺服放大器都

采纳负反馈方式来降低内阻抗。

(5)掌握绕组电源阻抗对特性的影啊。假如沟通伺服电动机掌握绕组无论在什么负载转矩状况下均由恒压电源供电，保证精确     的电压．电动机的特性是不变的。实际上沟通伺服电动机掌握绕组是由伺服放大嚣供电．伺服放大器可看成具有肯定内阻的沟通电源，伺服放大器同掌握绕组组成的等值电路图见图3-3-20.

若ZF同一个数量级或者ZfZk时，则此电路具有恒流源性质。在这种电源下，由于负载阻抗的变化，会引起加在负载阻抗两端电压的变化。事实上，沟通伺服电动机从堵转状态到空载状态．其输入阻抗是变化的，随转速的上升而增大。这样一来，实际上加到掌握绕组上的电压uk也随着增大，使得对应负载力矩的转速相应提高，但是空载转速相剥说来几乎不变化。最终结果是机械特性曲线中间向上凸起．更加偏离线性关系，特殊是对低掌握电压和低速段影响更大。

电动机在低速段阻尼系数变小，从而影响系统的稳定，同时还简单发生单相运转。因此，应使伺服放大器的输出阻抗尽量比伺服电动机的输入阻抗小但有时会引起阻抗不匹配．使功率传递关系变差，这就要增大伺服放大器的功率增益。因此．要依据详细状况进行权衡考虑。为了减小伺服放大器

内阻抗．可在伺服放大器末级(功率输出级)加电压负反馈。

(6)掌握功率与励磁功率之间的调整。在使用中往往盼望驱动装置的输出功率为最大值，而放大器供应的输入到伺服电动机的掌握功率为最小值。对于选择伺服电动机而言，重要的是要知道随着掌握功率的变化，电动机的技术性能如何变化。输人伺服电动机的总功率、一般可看成两部分：其一是由

网络输入的励磁相输入功率PL其二是南放大器供应的掌握相输入功率Pk。在温升条件所容许的电动机总损耗保持不变的状况下，可以在PL和

(7)使用中引起单相运转现象的因素。不发生单相运转现象是伺服系统对沟通伺服电动机的基本要求之一。当掌握电信号一旦取消(即掌握电压为零)，沟通伺服电动机处于单相供电时应具有足够的自制动力量，不应发生转动。发生单相运转现象有设计参数选择的缘由．也有制造工艺缺陷的缘由，还有使用方面的缘由。对于输出功率小于5w的沟通伺服电动机，在设计参数的选择上就使其具有较强的自制动力量；对于输出功率大于10w的沟通伺服电动机，在设计参数的选择上要留意：力能指标不能太低、要有良好的动态性能以及温升不宜太高，因此使得自制动力量相对有所减弱。制造中若定子绕组存在匝间短路或铁心片间短路，会使电机在单相供电时形成椭圆旋转磁场，致使电机发生工艺性单相运转现象。

一台经出厂试验合格的沟通伺服电动机在使用中还有可能会发生单相运转现象。由于沟通伺服电动机单相运转现象还同掌握信号取消时掌握绕线在电路中的状况、伺服放大器内阻抗的大小、掌握电压中存在的干扰电信号所引起的基波重量和高次谐波重量等等因素有关。

若掌握绕组直接连接到伺服放大器功放管输出级，在掌握电压消逝时，由于功放管的内阻甚大，掌握绕组相当于开路状况；若伺服放大器输出级采纳输出变压器同掌握绕组连接方式，当掌握电压消逝时，掌握绕组通过输出变压器短接，而输出变压器阻抗很小，掌握绕组相当于短路状况(掌握绕组

由磁放大器供电也是这种状况)；当掌握绕组直接连接到伺服放大器功率管输出极，且掌握绕组两端并联有电容器，在掌握电压消逝时，掌握绕组通过电容器短接。

分析表明：对沟通伺服电动机而言，掌握绕组两端直接短接，最不简单发生单相运转现象；若沟通伺服电动机在掌握绕组开路状况下不发生单相运转现象，当掌握绕组两端直接或通过纯电阻或电感性阻抗短接时就肯定不会发生单相运转现象，但不能保证当掌握绕组两端通过电容性阻抗短接而不发生单相运转的现象。前面曾经提到过，掌握绕组两端通过电容器短接是对沟通伺服电动机正常运转最不利的状况。假如产品选择不当，电动机在掌握绕组两端开路或短路时虽然都不发生单相运转现象，但通过电容器短接时就有可能会发生单相运转现象。这说明电动机单相供电的自制动力量还不够。

在实际使用中，对于已选定的某一沟通伺服电动机而言，取消掌握电信号后，若伺服放大器阻抗越大，在掌握绕组在电路中开路(或通过电容器短接)时，电动机就越简单发生单相运转现象。

在实际使用中，沟通伺服电动机掌握绕组两端除了加有掌握电信号输入的电压外，还附加有一些干扰电信号的电压，例如：由自整角变压器、旋转变压器、沟通测速发电机等信号元件的剩余电压或零位电压就是这类附加的干扰电信号所引起的电压。这些干扰电信号的电压的基波重量和高次谐波分

量会影啊伺服电动机的运行。

若基波重量同掌握电压相位移相差90°时，假如伺服电动机励磁电压与掌握电压之间相位相差90°，那么，基波重量同励磁电压之间相位相差0。或180°。当掌握电压消逝时，这些基波重量在电动机铁心和绕组中产生附加的铁耗和铜耗，使电动机过热。假如励磁电压同掌握电压之间相位移不是正好相差90°，那么，基波重量同励磁电压之间相位相差不是0°或180°，这时，当掌握电压消逝时，基波重量同励磁电压形成旋转磁场，有可能使伺服电动机不停止运动，发生误动作。同样，若基波重量同掌握电压相位相差O°时，那么沟通伺服电动机也有可能发生单相运转现象。所以，要使伺服放大器将基波重量补偿掉。

由于信号元件、伺服放大器及沟通伺服电动机本身均为非线性元件以及供电电压的失真等缘由，因此掌握电压和励磁电压均存在不同程度的高次谐波，特殊是剩余电压或零位电压中的高次谐波重量所引起的电压。这些高次谐波的存在除增加电动机损耗使电动机过热外，还有可能产生谐波旋转磁

场，发生单相运转现象，使伺服电动机发生误动作。为了减弱高次谐波重量的影响，可在掌握绕组两端并联电容器，此电容器既可提高掌握相电路功率因数又可以起滤波作用。

(8)沟通伺服电动机的发热与温升。沟通伺服电动机在伺服系统内工作时．励磁绕线是常常接在网络上的，因此，当单相供电和转子静止时，电动机的励磁绕组不应过热其方法是适当选择网络电压和励磁相电路中的移相电容器的电容量数值，使得堵转时的励磁绕组两端电压不宜过高。

SL，系列两相沟通伺服电动机在设计和制造时，对于45机座及以下机座号的电动机一般均要求可以承受在两相供电和堵转状态下的发热，而不致于使绕组烧坏。这样，在伺服系统内可不设置电动机制动装置(当转子