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伺服电机 LSL
 
 

伺服电机 结构、

图片1.png

交流伺服电机通常都是单相异步电动机,有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样,交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机的转子和普通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构由外定子,杯形转子和内定子三部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同,转子则由非磁性导电材料(如铜或铝)制成空心杯形状,杯子底部固定在转轴7上。空心杯的壁很薄(小于0.5mm),因此转动惯量很小。内定子由硅钢片叠压而成,固定在一个端盖上,内定子上没有绕组,仅作磁路用。电机工作时,内﹑外定子都不动,只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转动。对于输出功率较小的交流伺服电机,常将励磁绕组和控制绕组分别安放在内、外定子铁心的槽内。

伺服运行

图片2.png

一、基本结构
  直流伺服电动机按励磁方式来分有两种:一种是电磁式,另一种是永磁式。电磁式直流伺服电动机又可分为他励、并励、串励和复励四种,永磁式可归类为他励,其基本结构和工作原理与普通直流电动机相同。直流伺服电动机主要有两种控制方式:一种是电枢控制,即通过改变电枢电压来实现对黄子转速的控制;另一种是磁场控制,即通过改变励磁电压来实现对转子转速的控制(对电磁式直流伺服电动机而言)。电枢控制的优点是电动机机械特性和调节特性的线性度好,空载损耗小,调速范围广,控制回路电感小,响应迅速;而磁场控制虽然能实现平滑调速,但调速范围不大,一般只是配合电枢控制在额定转速以上进行小范围的弱磁升速。另外,磁场控制有可能出现失磁而飞车的危险,因而较少采用。下面以电枢控制他励直流伺服电动机为例,介绍相应的机械特性和调节特性。

 二、运行特性
  1,机械特性
  直流伺服电动机的机械特性是指在一定控制电压uc下,转子转速n与电磁转矩te之间的关系曲线,即n=f(te)
    如果忽略电枢反应的影响,主磁通西保持不变,则直流伺服电动机的电磁转矩为

式中:ct为转矩系数;ia为电枢电流。
电枢绕组的感应电动势为
   
式中:ce为电动势系数。
电枢回路的电压平衡方程为
  
式中:ra为电枢电阻(包括电刷接触电阻)。
    由式(4-1)、式(4-2)和式(4—3),可以得到直流伺服电动机的机械特性方程为
   
式中:α、β分别为机械特性的斜率。
    相应的机械特性曲线如图4—2所示。可见.直流伺服电动机的机械特性为一直线,随着控制电压u的增加,机械特性向上平移,而直线斜率p保持不变。
    2.调节特性
    直流伺服电动机的调节特性是指在一定负载转矩tl下,转子转速n与控制电压uc之间的关系曲线,即n=f(uc)。    、
    根据式(4-4),并利用te=tl的关系,可直接得到直流伺服电动机的调节特性方程为
   
    相应的调节特性曲线如图4-3所示。可见,直流伺服电动机的调节特性也为一直线,随着负载转矩tl的增加,机械特性向右平移,而直线斜率α保持不变。

  从上面的分析可以知道,电枢控制时直流伺服电动机的两个主要运行特性——机械特性和调节特性都是线性的,这是一个很可贵的优点。
  三、低速运行的不稳定性分析
  从直流伺服电动机的运行特性可知,只要控制电压足够大,电动机就可以在很低的转速下运行。但实际上,当转速很低(每分钟几十转以下)时,转速将很不均匀,时快时慢,甚至停转。这种现象称为直流伺服电动机低速运行的不稳定性,产生的原因主要有以下几个方面:
    (1)低速时感应电动势较小.出于电枢齿槽效应等原因造成的电动势脉动的影响将增大,导致电磁转矩的波动比较明显。
    (2)低速时控制电压值很小.电刷和换向器之间接触电压不稳定性的影响将增大,导致电枢电流和电磁转矩的波动。
    (3)低速时电刷和换向器之间的摩擦转矩也是不稳定的,造成总的阻转矩的变化,导致输出转矩的不稳定。
    直流伺服电动机低速运行的不稳定性将在自动控制系统中造成误差.因此必须采取相应的措施加以克服.如采用定子斜极或转子斜槽的结构,或者采用低速运行性能较好的特种电机.如力矩电机、无槽电机等。

1、步进、闭环、交流伺服产品对比

图片3.png

2、转动惯量和转矩的关系

小惯量,中惯量,大惯量?

惯量直接关系到伺服的加减速性能,小惯量的系统,启动,加速,制动的性能好,反应快。 电机的惯量要跟负载的惯量匹配,通常负载的惯量不要大于电机惯量的5倍,****不要超过10倍。惯量大了就会出现 震荡 失控

3解决负载惯量大一些方法

(1)提高机械系统的刚度  实际是提高响应速度

(2)加减速机

(3)换大电机


 
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