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1、第9课 交流伺服电机,内容：一、交流伺服电机的基本结构与工作原理；二、交流伺服电机的控制方式；,目的：1、了解交流伺服电机的结构与原理；2、掌握交流伺服电机的特点。,第9课 交流伺服电机,交流伺服驱动是最新发展起来的新型伺服系统，也是当前机床进给驱动系统方面的一个新动向。交流异步电机由于结构简单，成本低廉，无电刷磨损问题，维修方便，一向被认为是种理想的伺服电机。但由于调速问题得不到经济合理的解决，过去发展不快而新型的交流伺服系统克服了直流驱动系统中存在的一些缺点，采用调频等调速方法，其调速范围与宽调速直流伺服系统相近。,第一节 交流伺服电机的结构与原理,交流伺服电机系统,驱动器,交流伺服电机器
2、,第一节 交流伺服电机的结构与原理,一、结构,交流电机,编码器,交流电机电源线,编码器信号输出线,第一节 交流伺服电机的结构与原理,交流伺服电机结构与交流单相异步电动机基本相同，包括:1、定子2、转子,一、结构,定子,转子,第一节 交流伺服电机的结构与原理,1、定子,一、结构,两个线圈在空间相差90电度角,定子,励磁绕组,控制绕组,励磁电压,控制电压,第一节 交流伺服电机的结构与原理,2、转子,一、结构,交流伺服电机的转子有二种结构形式:(1)鼠笼形转子(2)杯形转子,转子,第一节 交流伺服电机的结构与原理,2、转子,一、结构,转子,(1)鼠笼形转子与普通鼠笼式交流电机相同。,第一节 交流伺服
3、电机的结构与原理,它的外定子和笼形转子交流伺服电机相同，转子则由非磁性导电材料(如铜、铅)制成空心杯形状，杯子底部固定在转轴上空心杯的壁很薄(小于0.5mm)。,(2)、杯形转子由外定子、杯形转子和内定子三部分组成。,一、结构,2、转子,第一节 交流伺服电机的结构与原理,3、编码器,编码器部分,一、结构,安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。,第一节 交流伺服电机的结构与原理,原理与单相感应电动机无本质上的差异。,但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转“现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。,二、原理,
4、第一节 交流伺服电机的结构与原理,交流伺服电机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电机将反转。,交流伺服电机原理图,二、原理,第一节 交流伺服电机的结构与原理,（1）起动转矩大 由于转子电阻大，其转矩特性曲线1与普通异步电机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。它可使临界转差率S01，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点
5、。,三、特点,第一节 交流伺服电机的结构与原理,（2）运行范围较宽 转差率S在0到1的范围内伺服电机都能稳定运转。,三、特点,第一节 交流伺服电机的结构与原理,（3）无自转现象 为什能立即停止运转？由于转子电阻大，使它的临界转差率大于1。如果控制信号降为0，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此磁场视为正、反旋转磁场的合成。曲线1、2，以及合成磁场3。假设电机原来在单一正向旋转磁场的带动下运行于A点，此时负载力矩是ML，一但信号消失，电机即按合成曲线3运行。由于惯性，运动点由A移到B，此时电机产生了一个反向的制动力矩MZ。ML、MZ作用下迅速停止。,三、特点,M,o,n,1,A,ML,M
6、Z,B,3,第一节 交流伺服电机的结构与原理,实验平台采用的交流伺服电机为普通不加阻尼补偿的小型小惯量交流伺服电机，是panasonic 的MINAS A系列产品，型号为：MSMA042A1G,额定转速为3000/min；,分辨率10000；,引出数为11线。,四、命名,第一节 交流伺服电机的结构与原理,型号为：MSM A 04 2 A 1 G,其中：MSM转动惯量；MSM为小惯量，MDM为中惯量，MHM为大惯量；,A系列符号；,04额定输出功率。400W,2电源电压220V,A旋转编码器参数 2500P/r,1用户规格。1为标准型,G电机结构。A为无制动的直轴电机，B为有制动的直轴电机，G为
7、无制动键槽电机；,四、命名,第一节 交流伺服电机的结构与原理,五、驱动器,1、主要功能（1）根据给定信号输出与此成正比的控制电压UC；（2）接收编码器的速度和位置信号；（3）I/O信号接口,第一节 交流伺服电机的结构与原理,五、驱动器,数码显示窗口,参数设置键,计算机RS232口,I/O信号接口,编码器信号接口,电机电源输入输出接线端子,2、外部组成,第一节 交流伺服电机的结构与原理,五、驱动器,2、外部组成,第一节 交流伺服电机的结构与原理,五、驱动器,3、原理框图,第一节 交流伺服电机的结构与原理,六、交流伺服电机系统连接,图 2-2 交流伺服电机系统接线示意图,交流伺服电机驱动器,连接A
8、C220V,I/O板,第二节 交流伺服电机的控制方式,交流伺服电机的励磁绕组和控制绕组一般都设计成对称的，即串联匝数、绕组系数和导线线径都相同，空间位置相差900电角度。,加在控制绕组上的信号不同，产生的磁场椭圆度也不相同。例如，负载转矩一定，改变控制信号，就可以改变磁场的圆度，从而控制伺服电动机的转速。,若两个电压幅值不等或相位差不是900电角度，则产生的磁场将是一个椭圆形旋转磁场。,如果两相绕组上加以幅值相等、相位差900电角度的对称电压，则在电机的气隙中产生圆形旋转磁场。,第二节 交流伺服电机的控制方式,交流伺服电机的控制方式有三种：,1、幅值控制,2、相位控制,3、幅值相位控制。,第二节 交流伺服电机的控制方式,交流伺服电机的控制方式有三种：,1、幅值控制,保持控制电压和励磁电压之间的相位角差为900，仅仅改变控制电压的幅值，这种控制方式叫幅值控制。,第二节 交流伺服电机的控制方式,交流伺服电机的控制方式有三种：,2、相位控制,保持控制电压的幅值不变，仅仅改变控制电压与励磁电压的相位差，这种控制方式叫相位控制。,第二节 交流伺服电机的控制方式,交流伺服电机的控制方式有三种：,3、幅值相位控制。,在励磁电路中联移相电容，改变控制电压的幅值以引起励磁电压的幅值及其相对于控制电压的相位差发生变化，这种控制方式，叫幅值相位控制(或电容控制）。,第9课 交流伺服电机,完,
