伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及作用

伺服電機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。

伺服電動(dòng)機(jī)分類

交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。

一、交流伺服電動(dòng)機(jī)

原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。


勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90°。

1、接線：

勵(lì)磁繞組的接線 控制繞組的接線

勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90°，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。

            控制繞組的接線

控制電壓與電源電壓兩者頻率相同，相位相同或反相。

工作時(shí)兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流 和 的相位差近90°，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

2、交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：

1）U₂= 0 時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。

這時(shí)，雖然U₂ =0V，U₁仍存在，似乎成單相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。

原因：交流伺服電機(jī) R2設(shè)計(jì)得較大。所以在U₂=0時(shí)，交流伺服電機(jī)的T=f(s)曲線如下頁(yè)圖：

交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線（U₂=0時(shí)）

當(dāng)U₂=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T'、T" 的合成轉(zhuǎn)矩T與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U₂=0V時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用(有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn))，以免失控。

（2）交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大，使Sm>1，Tst大，啟動(dòng)迅速，穩(wěn)定運(yùn)行范圍大。

（3）控制電壓U₂大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓U₂成正比。U₂的極性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。


交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線( U₁=const )

3、應(yīng)用

交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。


二、直流伺服電動(dòng)機(jī)

1、結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長(zhǎng)一些。

2、工作原理：與直流電動(dòng)機(jī)相同。

3、供電方式：他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電：

U1為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓。

直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣：

4、機(jī)械特性曲線


由機(jī)械特性可知：
(1)U1（即磁通￠）不變時(shí)，一定的負(fù)載下，U₂↑,n↑。
(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。
反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。

5、應(yīng)用：

直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。