兩相直流伺服電動機的使用注意事項

兩相直流伺服電動機的使用注意事項(1)sL系列兩相溝通伺服電動機簡介。sL系列兩相溝通伺服電動機是我國自行設(shè)計和制造的，為籠型轉(zhuǎn)子兩相溝通伺服電動機。有12mm、20mm、28mm、36mm、45mm、55mm、70mm、90mm八種機座號的機殼外徑尺寸。頻率50Hz的為2極和4極電機；頻率為4。oHz的為4級、6極和8極電機。勵磁相與掌握相是對稱設(shè)計的。頻率50Hz支配20～90機座號，輸出功率范圍為O1～25w；頻率400Hz支配12～70機座號，輸出功率范圍為O.16～20w。

sL系列兩相溝通伺服電動機皆為封閉式結(jié)構(gòu)，12～24機座號為不銹鋼機殼，其余機座號均為鋁合金機殼；12～24機座號為端部止口及凹槽安裝，28～45機座號為端部大止口及凹槽安裝，55～90機座號為端部外圈及凸緣安裝或外圓套筒安裝。

電動機軸伸為單軸伸，55及以下機座號基本軸伸為光軸伸，70、90機座號基本軸伸為半圓鍵鍵槽軸伸。

電動機出線方式分引出線式和接線板式兩種，28及以下機座號為引出線式，36及以上機座號采納接線板式。采納引出線方式．出線標(biāo)記用不同顏色表示；采納接線板式，出線標(biāo)記用數(shù)字表示。

(2)接線方式。sL系列兩相溝通伺服電動機可以有在勵磁相電路和掌握相電路都不接移相電容器、勵磁相電路串聯(lián)及并聯(lián)移相電容器、勵磁相電路串聯(lián)移相電容器、兩相的電路都有移相電容器等4種線路。線路的接線圖和向量圖見圖3-3-l5。

在沒有電容器的線路內(nèi)，掌握相電路電壓uLK、相對于勵磁相電路電壓ULK相位相差90°此時勵磁繞組電壓uL等于ULL．掌握繞組電壓UK等于ulk，勵磁繞組電流IL掌握繞組電流IK相對于電壓uL和uK分別滯后一個角度ψL和ψK，IL同IK正交。SL系列兩相溝通伺服電動機由于勵磁相和掌握相是對稱設(shè)計的，在兩相對稱電時，ψL=ψK；當(dāng)兩相不對稱供電時，ψL和ψK之間差別也不大。這種狀況在伺服系統(tǒng)的掌握線路中往往采納電子移相網(wǎng)絡(luò)予以實現(xiàn)，通過移相網(wǎng)絡(luò)供電給伺服放大器。伺服放大器的輸出供應(yīng)溝通伺服電動機的掌握繞組，見圖3-3-16。

在勵磁相電路有移相電容器的線路內(nèi)，uLK同相，相．uL則借助于經(jīng)過適當(dāng)選擇的串聯(lián)電容器cL．相對于ULL超前90°。UK=ULK,IL同電容器電壓Uc正交且與IK正交。這種狀況在伺服系統(tǒng)的掌握線路中不需引入電子移相網(wǎng)絡(luò)，見圖3-3-17.

在兩相電路都有移相電容器的線路內(nèi)，uLL同uLK同相位，uL和UK.借助于電容器CL和cK相對于uLK和ULK具有超前的相位移。IL同uCL正交。IK與UCK正交，且UL與UX，IL與IK均正交。

在勵磁相電路串聯(lián)及并聯(lián)移相電容器的線路，大都是在下列兩種狀況下使用：

①當(dāng)伺服電動機勵磁電路的供電電壓高于額定勵磁電壓時，相當(dāng)于起到降壓變壓器的作用。

②當(dāng)伺服電動機勵磁相和掌握相是對稱設(shè)計的，兩相為同一電壓供電，而且為了獲得圓形旋轉(zhuǎn)磁場時。

(3)移相電容器電容值的選擇。國內(nèi)外生產(chǎn)的溝通伺服電動機絕大部分是兩相繞組對稱的。出廠試驗的技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)是在加于兩相繞組端電壓基波間的相位移為90°的電源條件下測得的。但在使用中通常不具備這種電源，普遍采納在伺服電動機勵磁相電路中串聯(lián)移相電容器或者串聯(lián)及并聯(lián)移相電容器。

①勵磁相電路中串聯(lián)移相電容器電容的選擇。設(shè)勵磁繞組輸入阻抗zL=RL+JXL該阻抗在勵磁繞組單獨供電的狀況下用試驗方法測得：

(4)掌握繞組同伺服放大器的連接。伺服放大器常用的輸出方式有兩種：一種是通過輸出變壓器連接掌握繞組一種是先由一對功率管進行推挽功率放大大器有3個輸出端頭，見圖3-3-19。

為了削減伺服放大器的負(fù)擔(dān)，可以在掌握繞組兩端并聯(lián)一個電容器以補償無功電流，提高掌握相的功率因數(shù)。并聯(lián)電容器可在掌握電壓最大時確定。通常是使掌握相電路產(chǎn)生并聯(lián)諧振，功率因數(shù)接近于，這樣伺服放大器只輸出有功電流。實現(xiàn)并聯(lián)諧振所需的電容量可用圖3-3-18所示的試驗

方法確定；

必需指出：當(dāng)掌握電壓消逝時掌握繞組可看成是通過并聯(lián)電容器短接，有可能簡單發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象（自轉(zhuǎn)現(xiàn)象)。由于這是對溝通伺服電動機發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象的最不利的狀況。所謂單相運轉(zhuǎn)是指當(dāng)掌握繞組兩端電壓為零時伺服電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)。這是使用中不盼望的。另外，在堵轉(zhuǎn)時為使

掌握相功率因數(shù)為1。而在掌握繞組兩端并聯(lián)一個電容器，還會使機械特性．非線性度進一步增大.導(dǎo)致高轉(zhuǎn)矩時減弱阻尼，從而影響系統(tǒng)穩(wěn)定。這也是使用中不盼望的。所以，一般伺服放大器都

采納負(fù)反饋方式來降低內(nèi)阻抗。

(5)掌握繞組電源阻抗對特性的影啊。假如溝通伺服電動機掌握繞組無論在什么負(fù)載轉(zhuǎn)矩狀況下均由恒壓電源供電，保證精確?????的電壓．電動機的特性是不變的。實際上溝通伺服電動機掌握繞組是由伺服放大囂供電．伺服放大器可看成具有肯定內(nèi)阻的溝通電源，伺服放大器同掌握繞組組成的等值電路圖見圖3-3-20.

若ZF同一個數(shù)量級或者ZfZk時，則此電路具有恒流源性質(zhì)。在這種電源下，由于負(fù)載阻抗的變化，會引起加在負(fù)載阻抗兩端電壓的變化。事實上，溝通伺服電動機從堵轉(zhuǎn)狀態(tài)到空載狀態(tài)．其輸入阻抗是變化的，隨轉(zhuǎn)速的上升而增大。這樣一來，實際上加到掌握繞組上的電壓uk也隨著增大，使得對應(yīng)負(fù)載力矩的轉(zhuǎn)速相應(yīng)提高，但是空載轉(zhuǎn)速相剝說來幾乎不變化。最終結(jié)果是機械特性曲線中間向上凸起．更加偏離線性關(guān)系，特殊是對低掌握電壓和低速段影響更大。

電動機在低速段阻尼系數(shù)變小，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時還簡單發(fā)生單相運轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)使伺服放大器的輸出阻抗盡量比伺服電動機的輸入阻抗小但有時會引起阻抗不匹配．使功率傳遞關(guān)系變差，這就要增大伺服放大器的功率增益。因此．要依據(jù)詳細(xì)狀況進行權(quán)衡考慮。為了減小伺服放大器

內(nèi)阻抗．可在伺服放大器末級(功率輸出級)加電壓負(fù)反饋。

(6)掌握功率與勵磁功率之間的調(diào)整。在使用中往往盼望驅(qū)動裝置的輸出功率為最大值，而放大器供應(yīng)的輸入到伺服電動機的掌握功率為最小值。對于選擇伺服電動機而言，重要的是要知道隨著掌握功率的變化，電動機的技術(shù)性能如何變化。輸人伺服電動機的總功率、一般可看成兩部分：其一是由

網(wǎng)絡(luò)輸入的勵磁相輸入功率PL其二是南放大器供應(yīng)的掌握相輸入功率Pk。在溫升條件所容許的電動機總損耗保持不變的狀況下，可以在PL和

(7)使用中引起單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象的因素。不發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象是伺服系統(tǒng)對溝通伺服電動機的基本要求之一。當(dāng)掌握電信號一旦取消(即掌握電壓為零)，溝通伺服電動機處于單相供電時應(yīng)具有足夠的自制動力量，不應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)動。發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象有設(shè)計參數(shù)選擇的緣由．也有制造工藝缺陷的緣由，還有使用方面的緣由。對于輸出功率小于5w的溝通伺服電動機，在設(shè)計參數(shù)的選擇上就使其具有較強的自制動力量；對于輸出功率大于10w的溝通伺服電動機，在設(shè)計參數(shù)的選擇上要留意：力能指標(biāo)不能太低、要有良好的動態(tài)性能以及溫升不宜太高，因此使得自制動力量相對有所減弱。制造中若定子繞組存在匝間短路或鐵心片間短路，會使電機在單相供電時形成橢圓旋轉(zhuǎn)磁場，致使電機發(fā)生工藝性單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

一臺經(jīng)出廠試驗合格的溝通伺服電動機在使用中還有可能會發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由于溝通伺服電動機單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象還同掌握信號取消時掌握繞線在電路中的狀況、伺服放大器內(nèi)阻抗的大小、掌握電壓中存在的干擾電信號所引起的基波重量和高次諧波重量等等因素有關(guān)。

若掌握繞組直接連接到伺服放大器功放管輸出級，在掌握電壓消逝時，由于功放管的內(nèi)阻甚大，掌握繞組相當(dāng)于開路狀況；若伺服放大器輸出級采納輸出變壓器同掌握繞組連接方式，當(dāng)掌握電壓消逝時，掌握繞組通過輸出變壓器短接，而輸出變壓器阻抗很小，掌握繞組相當(dāng)于短路狀況(掌握繞組

由磁放大器供電也是這種狀況)；當(dāng)掌握繞組直接連接到伺服放大器功率管輸出極，且掌握繞組兩端并聯(lián)有電容器，在掌握電壓消逝時，掌握繞組通過電容器短接。

分析表明：對溝通伺服電動機而言，掌握繞組兩端直接短接，最不簡單發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象；若溝通伺服電動機在掌握繞組開路狀況下不發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)掌握繞組兩端直接或通過純電阻或電感性阻抗短接時就肯定不會發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但不能保證當(dāng)掌握繞組兩端通過電容性阻抗短接而不發(fā)生單相運轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。前面曾經(jīng)提到過，掌握繞組兩端通過電容器短接是對溝通伺服電動機正常運轉(zhuǎn)最不利的狀況。假如產(chǎn)品選擇不當(dāng)，電動機在掌握繞組兩端開路或短路時雖然都不發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但通過電容器短接時就有可能會發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這說明電動機單相供電的自制動力量還不夠。

在實際使用中，對于已選定的某一溝通伺服電動機而言，取消掌握電信號后，若伺服放大器阻抗越大，在掌握繞組在電路中開路(或通過電容器短接)時，電動機就越簡單發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

在實際使用中，溝通伺服電動機掌握繞組兩端除了加有掌握電信號輸入的電壓外，還附加有一些干擾電信號的電壓，例如：由自整角變壓器、旋轉(zhuǎn)變壓器、溝通測速發(fā)電機等信號元件的剩余電壓或零位電壓就是這類附加的干擾電信號所引起的電壓。這些干擾電信號的電壓的基波重量和高次諧波分

量會影啊伺服電動機的運行。

若基波重量同掌握電壓相位移相差90°時，假如伺服電動機勵磁電壓與掌握電壓之間相位相差90°，那么，基波重量同勵磁電壓之間相位相差0。或180°。當(dāng)掌握電壓消逝時，這些基波重量在電動機鐵心和繞組中產(chǎn)生附加的鐵耗和銅耗，使電動機過熱。假如勵磁電壓同掌握電壓之間相位移不是正好相差90°，那么，基波重量同勵磁電壓之間相位相差不是0°或180°，這時，當(dāng)掌握電壓消逝時，基波重量同勵磁電壓形成旋轉(zhuǎn)磁場，有可能使伺服電動機不停止運動，發(fā)生誤動作。同樣，若基波重量同掌握電壓相位相差O°時，那么溝通伺服電動機也有可能發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象。所以，要使伺服放大器將基波重量補償?shù)簟?/p>

由于信號元件、伺服放大器及溝通伺服電動機本身均為非線性元件以及供電電壓的失真等緣由，因此掌握電壓和勵磁電壓均存在不同程度的高次諧波，特殊是剩余電壓或零位電壓中的高次諧波重量所引起的電壓。這些高次諧波的存在除增加電動機損耗使電動機過熱外，還有可能產(chǎn)生諧波旋轉(zhuǎn)磁

場，發(fā)生單相運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使伺服電動機發(fā)生誤動作。為了減弱高次諧波重量的影響，可在掌握繞組兩端并聯(lián)電容器，此電容器既可提高掌握相電路功率因數(shù)又可以起濾波作用。

(8)溝通伺服電動機的發(fā)熱與溫升。溝通伺服電動機在伺服系統(tǒng)內(nèi)工作時．勵磁繞線是常常接在網(wǎng)絡(luò)上的，因此，當(dāng)單相供電和轉(zhuǎn)子靜止時，電動機的勵磁繞組不應(yīng)過熱其方法是適當(dāng)選擇網(wǎng)絡(luò)電壓和勵磁相電路中的移相電容器的電容量數(shù)值，使得堵轉(zhuǎn)時的勵磁繞組兩端電壓不宜過高。

SL，系列兩相溝通伺服電動機在設(shè)計和制造時，對于45機座及以下機座號的電動機一般均要求可以承受在兩相供電和堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下的發(fā)熱，而不致于使繞組燒壞。這樣，在伺服系統(tǒng)內(nèi)可不設(shè)置電動機制動裝置(當(dāng)轉(zhuǎn)子