伺服電動(dòng)機(jī)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材

伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第1頁2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.1介紹

伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。功效：電壓信號(hào)轉(zhuǎn)軸角位移或角速度分類：直流伺服電機(jī)---功率較大，幾百瓦，也可達(dá)數(shù)千瓦。交流伺服電機(jī)---兩相伺服電動(dòng)機(jī)，功率較小，數(shù)十瓦。自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)基本要求：寬廣調(diào)速范圍機(jī)械特征和調(diào)整特征為線性無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象---控制電壓為零時(shí)能馬上自行停轉(zhuǎn)快速響應(yīng)伺服電動(dòng)機(jī)第2頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)2.2直流伺服電動(dòng)機(jī)(DCServoMotor)結(jié)構(gòu)與分類傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)其結(jié)構(gòu)與普通進(jìn)流電動(dòng)機(jī)基本相同，它能夠再分為電磁式和永磁式兩種；定子鐵心沖片電樞沖片伺服電動(dòng)機(jī)第3頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材低慣量型直流伺服電動(dòng)機(jī)A.盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)：2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)定子有永久磁鐵；氣隙位于圓盤兩邊；圓盤上有印刷繞組或繞線式繞組；繞組徑向段為有效部分，電流沿徑向流過圓盤；電樞繞組有效部分裸導(dǎo)體表面兼作換向器。伺服電動(dòng)機(jī)第4頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)A.盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)：繞組伺服電動(dòng)機(jī)第5頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)B.空心杯電樞永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)1-內(nèi)定子，2-外定子，3-空心杯電樞，4-電刷，5-換向器外定子為磁鋼，內(nèi)定子為軟磁材料，或反之；非磁性空心杯電樞上可為印刷繞組，也可為繞線式繞組；空心杯直接裝在電機(jī)軸上，在內(nèi)、外定子間氣隙中旋轉(zhuǎn)國產(chǎn)型號(hào)：SYK伺服電動(dòng)機(jī)第6頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)C.無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞鐵心上無槽，電樞繞組直接排列在鐵心表面，再用環(huán)氧樹脂將它與電樞鐵心固化為一個(gè)整體；定子磁極為電磁或永磁式；國產(chǎn)型號(hào)：SWC。伺服電動(dòng)機(jī)第7頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)控制方式由直流電機(jī)原理知道：直流伺服電動(dòng)機(jī)有兩種基本控制方式：電樞控制—改變電樞電壓來控制轉(zhuǎn)速，適合用于電勵(lì)磁和永磁勵(lì)磁直流伺服電動(dòng)機(jī)。磁極控制—調(diào)整磁通來控制轉(zhuǎn)速，僅適合用于電勵(lì)磁直流伺服電動(dòng)機(jī)。但因停轉(zhuǎn)時(shí)電樞電流大，磁極繞組匝數(shù)多、電感大，時(shí)間常數(shù)大等缺點(diǎn)，極少采取。本課程只介紹直流伺服電動(dòng)機(jī)電樞控制。伺服電動(dòng)機(jī)第8頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)不考慮電機(jī)磁路飽和，并忽略負(fù)載時(shí)電樞反應(yīng)影響，則勵(lì)磁磁通正比于勵(lì)磁電壓，即：伺服電動(dòng)機(jī)第9頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)

機(jī)械特征

控制電壓恒定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩改變關(guān)系理想空載轉(zhuǎn)速：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：機(jī)械特征斜率：伺服電動(dòng)機(jī)第10頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)調(diào)整特征

負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，轉(zhuǎn)速隨控制電壓改變調(diào)整特征與橫坐標(biāo)交點(diǎn)，就表示在某一電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)電動(dòng)機(jī)始動(dòng)電壓。從原點(diǎn)到始動(dòng)電壓點(diǎn)一段范圍，稱為在某一電磁轉(zhuǎn)矩值時(shí)伺服電動(dòng)機(jī)失靈區(qū)，也稱死區(qū)。伺服電動(dòng)機(jī)第11頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程式電壓方程運(yùn)動(dòng)方程伺服電動(dòng)機(jī)第12頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)設(shè)：機(jī)電時(shí)間常數(shù)電氣時(shí)間常數(shù)當(dāng)已知各常數(shù)，就可解該方程，取得角速度改變規(guī)律伺服電動(dòng)機(jī)第13頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)傳遞函數(shù)對(duì)上述方程式進(jìn)行拉氏變換，用s表示拉氏算子，則可得以下象函數(shù)方程：每個(gè)方程都能夠用一個(gè)方塊圖表示。伺服電動(dòng)機(jī)第14頁2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)方塊圖普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材伺服電動(dòng)機(jī)第15頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)設(shè)TL=0，則可簡化為：結(jié)構(gòu)圖伺服電動(dòng)機(jī)第16頁傳遞函數(shù)：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第17頁通常，，所以近似有：時(shí)間常數(shù)設(shè)電樞外施階躍電壓Uc，其象函數(shù)為：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第18頁利用拉氏反變換公式：可得電機(jī)角速度隨時(shí)間改變規(guī)律為：機(jī)械時(shí)間常數(shù)定義：當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)電樞外施階躍電壓，其角速度從0上升到穩(wěn)定角速度63.2%時(shí)所需要時(shí)間。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第19頁機(jī)械時(shí)間常數(shù)與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成正比；與電機(jī)每極氣隙磁通F平方成反比，為了減小電機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)，應(yīng)增加每極氣隙磁通；與電樞電阻Ra大小成正比，為減小時(shí)間常數(shù)，應(yīng)盡可能減小電樞電阻，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，并由放大器供給控制電壓時(shí)，應(yīng)計(jì)入放大器內(nèi)阻Ri，Ra+Ri；直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械時(shí)間常數(shù)普通<30ms，低慣量直流伺服電機(jī)時(shí)間常數(shù)<10ms。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第20頁機(jī)械時(shí)間常數(shù)也可寫為：可見，機(jī)械特征曲線越平坦(即機(jī)械特征越硬)，則tm越小。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第21頁2.3直流力矩電動(dòng)機(jī)(TorqueMotor)性能特點(diǎn)：低速、大轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，特征直線性好，在堵轉(zhuǎn)條件下能長久工作。原理：與普通直流伺服電動(dòng)機(jī)相同。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與普通直流伺電動(dòng)機(jī)不一樣，呈扁平形，以取得較大轉(zhuǎn)矩。電樞長度與直徑之比普通為0.2左右。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第22頁思索題：為何在電樞體積相同、電樞電流和電流密度相同以及磁密相同條件下，能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩？1-定子；2-轉(zhuǎn)子；3-電刷；4-電樞繞組；5-槽楔兼換向器片；6-銅環(huán)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第23頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第24頁電樞導(dǎo)體所占截面積：Ke—電樞截面利用系數(shù)，即槽面積占電樞截面百分比系數(shù)；Kf—槽滿率。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)當(dāng)電樞電流相同，電流密度相同時(shí)，導(dǎo)線直徑相同伺服電動(dòng)機(jī)第25頁電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表示式：空載轉(zhuǎn)速與電樞形狀關(guān)系普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第26頁2.4交流伺服電機(jī)(ACServoMotor)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理

交流伺服電機(jī)通常都是兩相異步電機(jī)，在定子上有兩個(gè)空間相距90度繞組，即控制繞組和勵(lì)磁繞組。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第27頁Rotor籠型轉(zhuǎn)子非磁性空心杯轉(zhuǎn)子鐵磁性空心杯轉(zhuǎn)子杯壁厚0.2~0.8mm，J小杯壁.5~3mm，J較大，有單邊磁拉力，已較少用普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第28頁工作原理：與普通兩相異步電機(jī)相同之處：在二相對(duì)稱繞組中通入兩對(duì)稱電流，就會(huì)在氣隙中產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場所感應(yīng)電流與氣隙磁磁場相互作用就產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)改變其中一相電流大小或相位時(shí)，氣隙磁場就發(fā)生改變，電磁轉(zhuǎn)矩隨之改變，電機(jī)轉(zhuǎn)速必定跟著改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速控制。區(qū)分：因?yàn)樗欧妱?dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。對(duì)其要求是：(1)轉(zhuǎn)子速度快慢能反應(yīng)控制信號(hào)強(qiáng)弱，轉(zhuǎn)動(dòng)方向能反應(yīng)控制信號(hào)相位，調(diào)速范圍要寬；（2）無控制信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，如控制信號(hào)消失，應(yīng)馬上停頓轉(zhuǎn)動(dòng)；（4）為減小體積和重量，普通采取400、500或1000Hz。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第29頁怎樣滿足上述要求？增大轉(zhuǎn)子電阻！增大轉(zhuǎn)子電阻三個(gè)好處：能消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象：正常轉(zhuǎn)子電阻時(shí)單相轉(zhuǎn)矩T=T1+T2，在正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，0<s<1，T>0。所以，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩不太大，轉(zhuǎn)子仍能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，不會(huì)因控制信號(hào)消失而停轉(zhuǎn)，這種“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象使伺服電動(dòng)機(jī)失去控制，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是不允許。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第30頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第31頁增大轉(zhuǎn)子電阻后單相轉(zhuǎn)矩增大轉(zhuǎn)子電阻，使sk>1，則合成單相轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)為負(fù)值，即T<0。這就是說，控制信號(hào)消失后，處于單運(yùn)行狀態(tài)電機(jī)因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)而能快速停轉(zhuǎn)。所以，增大轉(zhuǎn)子電阻是預(yù)防交流伺服電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象有效辦法。兩相合成轉(zhuǎn)矩普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第32頁能夠增大調(diào)速范圍由電機(jī)學(xué)原理知，異步電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)僅在：0<s<sk，而正常電機(jī)sk=0.1~0.2,所以調(diào)速范圍甚小。增大轉(zhuǎn)子電阻，使sk增大，從而增大調(diào)速范圍。使機(jī)械特征愈加線性

如右圖中，曲線3線性度比曲線2要好。sk1=0.2,sk2=1.1,sk3=1.8普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第33頁控制方法

依據(jù)電機(jī)學(xué)原理，上述結(jié)構(gòu)交流電機(jī)，必須使定子繞組產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁勢，轉(zhuǎn)子才能轉(zhuǎn)動(dòng)。由旋轉(zhuǎn)磁場理論，對(duì)于在空間相距90電度兩個(gè)繞組，只要它們產(chǎn)生時(shí)間上不一樣相脈動(dòng)磁勢，電機(jī)氣隙中就將形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子取得轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。假如這兩個(gè)繞組脈動(dòng)磁勢幅值相同，且時(shí)間上相差90電度，則氣隙中將形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)便運(yùn)行在最正確工作狀態(tài)。當(dāng)激磁繞組接至電壓值不變激磁電源，若控制信號(hào)大小或者它與激磁電壓間相位發(fā)生改變，都能改變電機(jī)氣隙磁場橢圓度，也就能夠影響電機(jī)工作狀態(tài)，到達(dá)對(duì)電機(jī)控制目標(biāo)。據(jù)此，交流伺服電機(jī)有以下幾個(gè)控制方法：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第34頁幅值控制

控制電壓與激磁電壓之間保持90度相位差不變，經(jīng)過改變控制信號(hào)（電壓）幅值來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第35頁最不對(duì)稱，脈振磁場對(duì)稱，圓形旋轉(zhuǎn)磁場不對(duì)稱，橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場定義：為信號(hào)系數(shù)，則：相位控制控制電壓幅值保持不變，經(jīng)過改變控制電壓對(duì)激磁電壓相角來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第36頁普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第37頁因?yàn)榕c激磁電壓相差90度電壓為：所以信號(hào)系數(shù)定義為：脈振磁場橢圓形磁場圓形磁場幅值相位控制（電容控制）

激磁回路串聯(lián)電容后接到相位和幅值都不變激磁電源，當(dāng)改變控制電壓幅值時(shí)，因?yàn)榧ご呕芈冯娏靼l(fā)生改變，使激磁繞組及其串聯(lián)電容上電壓分布發(fā)生改變，從而使控制電壓與激磁繞組上電壓間相位角也發(fā)生改變。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第38頁當(dāng)改變控制電壓幅值以改變轉(zhuǎn)速時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組耦合作用，激磁電流If大小和相位都會(huì)改變，致使激磁繞組上電壓大小和相位也隨之改變。所以，這是一個(gè)幅值和相位復(fù)合控制方式。Cph普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第39頁雙相控制

激磁電壓與控制電壓間相位固定為90度，而激磁電壓幅值隨控制信號(hào)改變而一樣改變，也就是說，不論控制信號(hào)大小，電機(jī)一直在圓形旋轉(zhuǎn)磁場下工作，可取得最大輸出功率和效率。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第40頁交流伺服伺服電動(dòng)機(jī)理論分析—對(duì)稱分量法

實(shí)際上，兩相伺服電動(dòng)機(jī)是在兩相不對(duì)稱繞組上外施兩相不對(duì)稱電壓運(yùn)行異步電機(jī)。1.對(duì)稱分量分析兩相伺服電動(dòng)機(jī)原理圖

磁動(dòng)勢對(duì)稱分量相量圖普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第41頁將勵(lì)磁繞各量歸算至控制繞組，兩個(gè)繞組有效匝數(shù)相同，均為Wckwc，則磁動(dòng)勢可用對(duì)應(yīng)電流關(guān)系來表示。式中普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第42頁2、等效電路和電壓方程控制繞組正序等效電路

控制繞組負(fù)序等效電路

勵(lì)磁繞組正序等效電路

勵(lì)磁繞組負(fù)序等效電路

普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第43頁3、繞組電流每一相序電流分量只在它對(duì)應(yīng)相序阻抗中產(chǎn)生電壓降。即正序電流只在正序阻抗中產(chǎn)生電壓降，而負(fù)序電流只在負(fù)序阻抗中產(chǎn)生電壓降。在勵(lì)磁繞組和控制繞組回路中有電壓方程：

普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第44頁4、功率與轉(zhuǎn)矩

由正向磁場產(chǎn)生功率：由負(fù)向磁場產(chǎn)生功率：合成轉(zhuǎn)矩：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第45頁交流伺服電動(dòng)機(jī)靜態(tài)特征

和直流伺服電動(dòng)機(jī)一樣，可用機(jī)械特征和調(diào)整特征來表征交流伺服電動(dòng)機(jī)靜態(tài)運(yùn)行性能。1.幅值控制時(shí)靜態(tài)特征勵(lì)磁繞組中不接電容，X’ca=0普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第46頁電磁轉(zhuǎn)矩為了簡化表示式和使分析結(jié)論更具普遍性，將上式以標(biāo)么值形式表示。選取圓形旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩作為轉(zhuǎn)矩基值。因取得圓形旋轉(zhuǎn)磁場條件是，而堵轉(zhuǎn)時(shí)

普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第47頁轉(zhuǎn)矩基值：轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值：普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第48頁圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)處于對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)脈動(dòng)磁場，電機(jī)不對(duì)稱程度最大橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，可用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)圓形旋轉(zhuǎn)磁場表示可見，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系十分復(fù)雜。所以，慣用電機(jī)實(shí)際參數(shù)按轉(zhuǎn)矩公式進(jìn)行計(jì)算，作出不一樣信號(hào)系數(shù)時(shí)機(jī)械特征曲線。因?yàn)槭怯脴?biāo)么值表示，所以含有普啟遍意義。由機(jī)械特征，采取作圖方法可得到調(diào)整特征。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第49頁幅值控制時(shí)機(jī)械特征幅值控制時(shí)調(diào)整特征普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)1.幅值控制時(shí)靜態(tài)特征伺服電動(dòng)機(jī)第50頁2.相位控制時(shí)靜態(tài)特征普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)相位控制時(shí)機(jī)械特征相位控制時(shí)調(diào)整特征伺服電動(dòng)機(jī)第51頁3.電容控制時(shí)靜態(tài)特征

定義取得圓形旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)信號(hào)系數(shù)為a0，為使伺服電機(jī)有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)取得圓形旋轉(zhuǎn)磁場，起動(dòng)后為橢圓形磁場，故電容控制時(shí)電機(jī)理想空載轉(zhuǎn)速都低于同時(shí)速。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)電容控制時(shí)機(jī)械特征電容控制時(shí)調(diào)整特征伺服電動(dòng)機(jī)第52頁4.雙相控制時(shí)靜態(tài)特征

信號(hào)系數(shù)定義為實(shí)際控制信號(hào)與額定信號(hào)電壓(電機(jī)銘牌上有注明)之比。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)雙相控制時(shí)機(jī)械特征雙相控制時(shí)調(diào)整特征伺服電動(dòng)機(jī)第53頁分析：

各種控制方式下調(diào)整（控制）特征均為非線性，不過在相對(duì)速度較小、信號(hào)系數(shù)較小時(shí)，都靠近直線。所以，為取得線性調(diào)整特征，伺服電機(jī)應(yīng)工作在相對(duì)轉(zhuǎn)速較低狀態(tài)下。方法：提升工作頻率例：0~2400r/m轉(zhuǎn)速范圍，

f=50Hz時(shí)，相對(duì)轉(zhuǎn)速：0~0.8；

f=500Hz時(shí)，相對(duì)轉(zhuǎn)速：0~0.08.普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第54頁交流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特征

交流伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)特征分析方法與直流伺服電動(dòng)機(jī)類似，主要區(qū)分是，交流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征和調(diào)整特征均為非線性。下面以幅值控制為例說明交流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)特征分析方法。電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為：因?yàn)闄C(jī)械特征非線性，求解上式非常困難。簡化方法是將機(jī)械特征線性化，即用一條經(jīng)過實(shí)際機(jī)械特征起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)直線代替非線性機(jī)械特征。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第55頁Tenn0TstnTem0a兩邊同乘以普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第56頁對(duì)照直流伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)方程可知：機(jī)械特征非線性對(duì)時(shí)間常數(shù)影響，是使機(jī)械時(shí)間常數(shù)變小。Temnn0TstnTem0a普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材2.伺服電動(dòng)機(jī)和伺服系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)第57頁實(shí)際兩相伺服電動(dòng)機(jī)u值不超出0.2，所以，Ku值就近似于1，這么，它機(jī)械時(shí)間常數(shù)仍能夠近似地用理想引性機(jī)械特征時(shí)機(jī)械時(shí)間常數(shù)代替，由此引發(fā)誤差不超出22%。性能指標(biāo)空載始動(dòng)電壓Us0在額定激磁電壓和空載情況下，使