電氣伺服系統(tǒng)

6.1伺服系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1)直流伺服電動機(jī)1.基本結(jié)構(gòu):與普通他激直流電動機(jī)相同.(有換向器)2.分類:電磁式(他激式);永磁式,3.電氣原理圖:如右圖.其中(a)為電磁式(b)為永磁式.4.參數(shù):輸出功率1-600W.2).交流伺服電動機(jī)

(1)結(jié)構(gòu)

(1)定子:定子由硅鋼片疊成;在定子鐵心的內(nèi)圓表面嵌有兩套相差90度電角度的繞組:激磁繞組WF,控制繞組WC;這兩套繞組分別由兩個電源供電.接線圖兩相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)(2)轉(zhuǎn)子:分為鼠籠型和杯型兩種.(1)鼠籠型轉(zhuǎn)子作得細(xì)而長,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體采用高電阻率的材料.用于小功率的自動控制系統(tǒng).產(chǎn)品型號SL系列.(2)空心杯型轉(zhuǎn)子作成薄壁圓筒形,放在內(nèi)外定子之間.用于要求運行平滑的系統(tǒng).產(chǎn)品型號SK系列.杯型轉(zhuǎn)子伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖激磁繞組1;控制繞組2;內(nèi)定子3;外定子4;轉(zhuǎn)子5(2).基本工作原理兩相繞組WF和WC分別通入頻率相同的交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,使伺服電動機(jī)起動.取消WC后,要防止自轉(zhuǎn).(3).消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施加大轉(zhuǎn)子電阻.如:采用薄壁杯形轉(zhuǎn)子.鼠籠條用高阻材料黃銅轉(zhuǎn)子電阻不同時的機(jī)械特性(4).交流伺服電動機(jī)的特性和應(yīng)用控制方法;有三種.幅值控制,相位控制,幅-相控制幅值控制原理圖:控制電壓Uc越高,電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高.不同控制電壓下的機(jī)械特性應(yīng)用舉例(1)參數(shù):交流伺服電動機(jī)輸出功率為0.1-100W(再大則用直流伺服電動機(jī));電源頻率50-400Hz.(2)應(yīng)用:雷達(dá)天線的旋轉(zhuǎn)控制;飛機(jī)駕駛盤的控制;流體閥門開關(guān)控制,應(yīng)用方框圖4步進(jìn)電動機(jī)

是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的一種執(zhí)行元件(1)分類與結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動機(jī)分為反應(yīng)式,永磁式,和混合式三種.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分構(gòu)成.右圖中,定子有6個磁極,兩個相對的磁極組成一相;轉(zhuǎn)子上有均勻分布的4個齒.由環(huán)形分配器送來的脈沖信號，對定子繞組輪流通電。設(shè)相序為A→B→C→A。當(dāng)A相控制繞組通電，而B、C相不通電時，步進(jìn)電動機(jī)的氣隙磁場與A相繞組軸線重合，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩(靜轉(zhuǎn)矩)的作用，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，使轉(zhuǎn)子的齒1和齒3旋轉(zhuǎn)到與A相繞組軸線相同的位置上，如圖(a)所示，(2)步進(jìn)電動機(jī)的工作原理然后B相通電如圖(b)所示,轉(zhuǎn)子在空間沿逆時針方向轉(zhuǎn)過30度,轉(zhuǎn)子前進(jìn)一步.同理,C相通電時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖?所示位置;D相通電時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖(d)所示位置.按A-B-C-A順序不斷地接通和斷開控制繞組,電動機(jī)便一步一步地轉(zhuǎn)動.(3)通電方式控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍，每一拍轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為一個步距角β。步進(jìn)電動機(jī)的通電方式有三種。對于三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)來說，每次只有一相繞組單獨通電，如A→B→C→A，控制繞組每換接三次構(gòu)成一個循環(huán)，這種方式稱為三相單三拍；若每次有兩相繞組同時通電，如AB→BC→CA→AB，每次循環(huán)換接三次，這種方式稱為三相雙三拍；若單相通電和兩相通電輪流進(jìn)行，如A→AB→B→BC→C→CA→A，這種方式被稱為三相六拍。(4)小步距角步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)無論采用哪種通電方式，步距角都太大，無法滿足生產(chǎn)中對精度的要求，在實際應(yīng)用中一般采用小步距角的步進(jìn)電動機(jī)。設(shè)轉(zhuǎn)子齒數(shù)為z，定子相數(shù)為m，則齒距角τ和步距角β為:Τ=360/zβ=360/Kmz其中K為狀態(tài)系數(shù)，對于單相輪流通電方式和雙相輪流通電方式來說，K=1，而對于單雙相輪流通電方式來說，K=2。從上式可知，步距角與相數(shù)及齒數(shù)有關(guān)，要想獲得小的步距角的話，必須增大相數(shù)或齒數(shù)。但是，相數(shù)越多的話，它的驅(qū)動電源就越復(fù)雜，并且成本也越高，一般的步進(jìn)電動機(jī)做成二相、三相、四相、五相或六相。因此，減小步距角的根本方法是增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)z。3)測速發(fā)電機(jī)

測速發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?廣泛用于速度和位置控制系統(tǒng)中.1.異步(交流)測速發(fā)電機(jī)1)結(jié)構(gòu)特點:定子上有兩套互差90度電角度的激磁繞組WF和輸出繞組WC;轉(zhuǎn)子為空心杯形.2)工作原理:杯形轉(zhuǎn)子可以看成一個導(dǎo)條非常多的鼠籠轉(zhuǎn)子.在激磁電壓一定的情況下,當(dāng)輸出繞組的負(fù)載很小時,測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓U0與轉(zhuǎn)速n成正比:

U0=Kn轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時

3)交流測速發(fā)電機(jī)使用中的幾個問題

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(1)主要技術(shù)指標(biāo)剩余電壓:測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時的輸出電壓.它會使控制系統(tǒng)誤動作.

線性誤差:(2)使用中應(yīng)注意的問題:輸出特性的線性度,溫度變化的影響,可加溫度補(bǔ)償裝置.輸出特性的線性度由非線性引起的誤差.一般系統(tǒng)要求1%-2%;精密系統(tǒng)要求0.1%-0.25%.相位誤差:一般要求不超過1度-2度.靈敏度:交流測速發(fā)電機(jī)的靈敏度比較低.2.直流測速發(fā)電機(jī)

1)基本原理電氣原理如右圖所示,