交流伺服電機驅動(dòng)是最新發(fā)展起來(lái)的新型伺服系統,也是當前機床進(jìn)給驅動(dòng)系統方面的一個(gè)新動(dòng)向。該系統克服了直流驅動(dòng)系統中電機電刷和整流子要經(jīng)常維修、電機尺寸較大和使用環(huán)境受限制等缺點(diǎn)。它能在較寬的調速范圍內產(chǎn)生理想的轉矩,結構簡(jiǎn)單,運行可靠,用于數控機床等進(jìn)給驅動(dòng)系統為精密位置控制?!〗涣魉欧姍C的工作原理與兩相異步電機相似 。然而 ,由于它在數控機床中作為執行元件,將交流電信號轉換為軸上的角位移或角速度 ,所以要求轉子速度的快慢能夠反映控制信號的相位,無(wú)控制信號時(shí)它不轉動(dòng)。特別是當它已在轉動(dòng)時(shí),如果控制信號消失,它立即停止轉動(dòng)。而普通的感應電動(dòng)機轉動(dòng)起來(lái)以后,若控制信號消失,它往往不能立即停止而要繼續轉動(dòng)一會(huì )兒?! 〗涣魉欧姍C也是由定子和轉子構成。定子上有勵磁繞組和控制繞組,這兩個(gè)繞組在空間相差90°電角度。若在兩相繞組上加以幅值相等、相位差90°電角度的對稱(chēng)電壓,則在電機的氣隙中產(chǎn)生圓形的旋轉磁場(chǎng)。若兩個(gè)電壓的幅值不等或相位不為90°電角度,則產(chǎn)生的磁場(chǎng)將是一個(gè)橢圓形旋轉磁場(chǎng)。加在控制繞組上的信號不同,產(chǎn)生的磁場(chǎng)橢圓度也不同。例如,負載轉矩一定,改變控制信號,就可以改變磁場(chǎng)的橢圓度,從而控制伺服電機的轉速。交流伺服電機的控制方式有三種:幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制。圖5--11所示為這三種控制方法的電氣原理和矢量圖。交流伺服電動(dòng)機原理伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動(dòng)器控制的U/V/W 三相電形成電磁場(chǎng),轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng),同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器,驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較,調整轉子轉動(dòng)的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線(xiàn)數)?!〗涣魉欧妱?dòng)機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機相似,如圖1 所示。其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組,一個(gè)是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf 上;另一個(gè)是控制繞組L,聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機又稱(chēng)兩個(gè)伺服電動(dòng)機?! 〗涣魉欧妱?dòng)機的轉子通常做成鼠籠式,但為了使伺服電動(dòng)機具有較寬的調速范圍、線(xiàn)性的機械特性,無(wú)“自轉”現象和快速響應的性能,它與普通電動(dòng)機相比,應具有轉子電阻大和轉動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應用較多的轉子結構有兩種形式:一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子,為了減小轉子的轉動(dòng)慣量,轉子做得細長(cháng);另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子,杯壁很薄,僅0.2-0.3mm,為了減小磁路的磁阻,要在空心杯形轉子內放置固定的內定子,如圖2 所示??招谋无D子的轉動(dòng)慣量很小,反應迅速,而且運轉平穩,因此被廣泛采用。
交流伺服電動(dòng)機在沒(méi)有控制電壓時(shí),定子內只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng),轉子靜止不動(dòng)。當有控制電壓時(shí),定子內便產(chǎn)生一個(gè)旋轉磁場(chǎng),轉子沿旋轉磁場(chǎng)的方向旋轉,在負載恒定的情況下,電動(dòng)機的轉速隨控制電壓的大小而變化,當控制電壓的相位相反時(shí),伺服電動(dòng)機將反轉?! 〗涣魉欧妱?dòng)機的工作原理與分相式單相異步電動(dòng)機雖然相似,但前者的轉子電阻比后者大得多,所以伺服電動(dòng)機與單機異步電動(dòng)機相比,有三個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn): 1、起動(dòng)轉矩大 由于轉子電阻大,其轉矩特性曲線(xiàn)如圖3中曲線(xiàn)1所示,與普通異步電動(dòng)機的轉矩特性曲線(xiàn)2相比,有明顯的區別。它可使臨界轉差率S0>1,這樣不僅使轉矩特性(機械特性)更接近于線(xiàn)性,而且具有較大的起動(dòng)轉矩。因此,當定子一有控制電壓,轉子立即轉動(dòng),即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn)。
2、運行范圍較廣 如圖3 所示,較差率S 在0 到1 的范圍內伺服電動(dòng)機都能穩定運轉?!?、無(wú)自轉現象 正常運轉的伺服電動(dòng)機,只要失去控制電壓,電機立即停止運轉。當伺服電動(dòng)機失去控制電壓后,它處于單相運行狀態(tài),由于轉子電阻大,定子中兩個(gè)相反方向旋轉的旋轉磁場(chǎng)與轉子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉矩特性(T1-S1、T2-S2 曲線(xiàn))以及合成轉矩特性(T-S 曲線(xiàn))如圖4 所示,與普通的單相異步電動(dòng)機的轉矩特性(圖中T′-S 曲線(xiàn))不同。這時(shí)的合成轉矩T 是制動(dòng)轉矩,從而使電動(dòng)機迅速停止運轉。
圖5 是伺服電動(dòng)機單相運行時(shí)的機械特性曲線(xiàn)。負載一定時(shí),控制電壓Uc 愈高,轉速也愈高,在控制電壓一定時(shí),負載增加,轉速下降。
交流伺服電動(dòng)機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz,電壓有36V、110V、220、380V;當電源頻率為400Hz,電壓有20V、26V、36V、115V等多種?!〔煌?lèi)型的交流伺服電動(dòng)機具有不同的特點(diǎn)?;\型轉子交流伺服電動(dòng)機具有勵磁電流較小、體積較小、機械強度高等特點(diǎn);但是低速運行不夠平穩,有抖動(dòng)現象??招谋无D子交流伺服電動(dòng)機具有結構簡(jiǎn)單、維護方便、轉動(dòng)慣量小、運行平滑、噪聲小、沒(méi)有無(wú)線(xiàn)電干擾、無(wú)抖動(dòng)現象等優(yōu)點(diǎn);但是勵磁電流較大,體積也較大,轉子易變形,性能上不及直流伺服電動(dòng)機?! 〗涣魉欧妱?dòng)機運行平穩、噪音小。但控制特性是非線(xiàn)性,并且由于轉子電阻大,損耗大,效率低,因此與同容量直流伺服電動(dòng)機相比,體積大、重量重,所以只適用于0.5-100W的小功率自動(dòng)控制系統中,頻率有50Hz、400Hz 等多種?!』\型轉子交流伺服電動(dòng)機產(chǎn)品為SL 系列??招谋无D子交流伺服電動(dòng)機為SK 系列,用于要求運行平滑的系統中。聲明:本文為轉載類(lèi)文章,如涉及版權問(wèn)題,請及時(shí)聯(lián)系我們刪除(QQ: 229085487),不便之處,敬請諒解!