任務(wù)41 伺服電動(dòng)機(jī)的認(rèn)知

1、項(xiàng)目項(xiàng)目4 特種電機(jī)的認(rèn)知特種電機(jī)的認(rèn)知【項(xiàng)目目標(biāo)】【項(xiàng)目目標(biāo)】【項(xiàng)目?jī)?nèi)容】【項(xiàng)目?jī)?nèi)容】 伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用； 測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用；直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用； 微型同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。 熟悉常用特種電機(jī)的結(jié)構(gòu)、類型、作用、工作原理及工作特性；掌握特種電機(jī)的控制方式和應(yīng)用。 任務(wù)任務(wù)4.1 伺服電動(dòng)機(jī)的認(rèn)知伺服電動(dòng)機(jī)的認(rèn)知 伺服電動(dòng)機(jī)按電源不同分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。一、直流伺服電動(dòng)機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)1.直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類 直流伺服電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)可分為傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)、

2、盤(pán)形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)、空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)、無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)等幾種。2.直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) (1)傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī) 傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和普通直流電動(dòng)機(jī)基本相同，也是由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分組成，按照勵(lì)磁方式不同，又可分為永磁式(代號(hào)SY)和電磁式(代號(hào)SZ)兩種。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)是在定子上裝置由永久磁鋼做成的磁極，其磁場(chǎng)不能調(diào)節(jié)。 電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的定子通常由硅鋼片沖制疊裝而成，磁極和磁軛整體相連。在磁極鐵芯上套有勵(lì)磁繞組如圖4-1所示。(2)盤(pán)形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 盤(pán)形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。 (3)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)

3、機(jī) 空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。 (4)無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。 3.工作原理工作原理 各種直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)原理相似，其轉(zhuǎn)速公式為 通過(guò)改變電樞電壓來(lái)控制電動(dòng)機(jī)稱為電樞控制；通過(guò)改變磁通來(lái)控制電動(dòng)機(jī)稱為磁極控制。磁極控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作特性較差，實(shí)際使用中很少被采用。 4.運(yùn)行特性 由他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程可知 電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí)，電樞繞組為控制繞組，上式可寫(xiě)成： 電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性nf(Tem)和調(diào)節(jié)特性nf(U)。 (1)機(jī)械特性其特點(diǎn)有： 機(jī)械特性是線性關(guān)系，轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)

4、矩的增加而降低。 電磁轉(zhuǎn)矩等于零時(shí)，直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最高。 曲線的斜率反映直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化而變化的程度，又稱為特性硬度。 隨著電樞控制電壓的變化，特性曲線平行移動(dòng)且斜率保持不變。電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖4-5所示。 (2)調(diào)節(jié)特性的特點(diǎn)有： 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，轉(zhuǎn)速與電壓為線性關(guān)系，即控制電壓增加、轉(zhuǎn)速增加。 啟動(dòng)時(shí)，不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩需有不同的啟動(dòng)電壓U0，當(dāng)控制電壓小于啟動(dòng)電壓U0時(shí)，電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)就不會(huì)啟動(dòng)。 啟動(dòng)電壓與負(fù)載轉(zhuǎn)矩成正比。 曲線的斜率反映直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化而變化的程度，也稱為調(diào)節(jié)特性硬度。 隨著電樞控制電壓的變化，特性曲線平行

5、移動(dòng)且斜率保持不變。電樞控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性如圖4-6所示。 二、交流伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī) 1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常有以下三種結(jié)構(gòu)形式。 (1)高電阻導(dǎo)條的籠型轉(zhuǎn)子 這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和普通籠型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)相同，但為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般做成細(xì)長(zhǎng)形，籠型導(dǎo)條和端環(huán)采用高電阻率的黃銅、青銅等導(dǎo)電材料制造。 (2)非磁性空心杯轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和 控制繞組外定子鐵芯空心杯轉(zhuǎn)子內(nèi)定子鐵芯轉(zhuǎn)軸軸承非磁性空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。 2.交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本工作原理交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 交流伺服電動(dòng)機(jī)工作原理如圖4-8所示。當(dāng)

6、勵(lì)磁繞組接入額定勵(lì)磁電壓ufN，而控制繞組接入伺服放大器輸出的額定控制電壓ukN，并且ufN和ukN相位差90o時(shí)，兩相繞組的電流在氣隙中建立的合成磁通勢(shì)是圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在杯形轉(zhuǎn)子的杯形筒壁上或在籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)及其電流，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 (3)鐵磁性空心轉(zhuǎn)子 這種轉(zhuǎn)子用鐵磁材料(純鐵)制成，轉(zhuǎn)子本身既作為主磁通磁路，又作為轉(zhuǎn)子繞組，故可不要內(nèi)定子鐵芯，此類電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。 3.控制方式控制方式 交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有三種。 (1)幅值控制，是指控制電壓uk和勵(lì)磁電壓uf保持相位差90o，只改變控制電壓uk的幅值。交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制方式

7、線路圖如圖4-8所示。 (2)相位控制，控制電壓和勵(lì)磁電壓均為額定電壓，通過(guò)改變控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差，實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制。 (3)幅相控制，是對(duì)幅值和相位差都進(jìn)行控制，通過(guò)改變控制電壓的幅值及控制電壓與勵(lì)磁電壓的相位差控制伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。幅相控制原理圖如圖4-9所示。 三、伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用三、伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用1.對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的基本性能要求對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的基本性能要求 對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的要求主要是運(yùn)行高可靠性、特性參數(shù)高精度性和響應(yīng)速度高靈敏性等。2.伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) (1)有寬廣的調(diào)速范圍。 (2)機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好。 (3)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 (4)能快速響應(yīng)。3.伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 伺服電動(dòng)機(jī)從工作原理上看和普通電動(dòng)機(jī)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別，但在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性