交流伺服电动机
交流伺服电动机解析,交流伺服电动机的基本类型、控制方式及其特点
交流伺服电动机解析，交流伺服电动机的基本类型、控制方式及其特点交流伺服电动机，是将电能转变为机械能的一种机器。
交流伺服电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。
电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。
交流伺服电动机主要由定子部分和转子部分组成，其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组（其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组）。
交流伺服电动机控制精度高，矩频特性好，具有过载能力，多应用于物料计量，横封装置和定长裁切机上。
交流伺服电动机的基本类型与普通交流电动机类似，交流伺服电动机也分为异步和同步两种。
两相交流伺服电动机原理上就是一台两相异步电动机。
它的定子上正交放置两相绕组，这两相绕组一个叫励磁绕组，另一相为控制绕组。
转子一般有两种结构形式，一种是笼型转子，这种转子的结构与普通笼型感应电动机的转子相同；另一种是非磁性空心杯转子，其结构如图所示。
笼型转子与空心杯转子比较。
前者输出力矩大、结构简单、励磁电流小、效率高，唯一不足是转子转动惯量大，因而动态响应不如空心杯转子快。
空心杯转子具有惯性小，反应灵敏，调速范围大、但这种电动机的励磁电流较大，因而功率因素和效率较低。
运行时，励磁绕组一般施加固定单相交流电压，通过对控制绕组的控制电压进行必要的控制来实现对转速的调节。
同时应注意，在相位上是不同的。
交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式有三种：（1）幅值控制幅值控制通过改变控制电压Uc的大小来控制电机转速，此时控制电压Uc与励磁电压Uf之间的相位差始终保持90°电角度。
控制绕组为额定电压时所产生的气隙磁通势为圆形旋转磁通势，产生的电磁转距最大。
（2）相位控制通过改变控制电压Uc与励磁电压Uf之间的相位差来实现对电机转速和转向的控制，而控制电压的幅值保持不变。
Uc相位通过移相器可以改变，从而改变两者之间的相位差，（3）幅值相位控制励磁绕组串接电容c后再接到交流电源上，控制电压Uc与电源同相位，但幅值可以调节，当Uc的幅值可以改变时，转子绕组的耦合作用，使励磁绕组的电流If也变化，从而使励磁绕组上的电压Uf及电容上的电压uc也跟随改变，Uc与Uf的相位差？也随之改变，即改变Uc的大小，Uc与Uf的相位差也随之改变，从而改变电机的转速。
交流伺服电动机实验报告
交流伺服电动机实验报告交流伺服电动机实验报告一、引言交流伺服电动机是一种广泛应用于工业自动化领域的电动机。
它具有高精度、高效率和快速响应等优点，在机械控制系统中扮演着重要的角色。
本实验旨在通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解其工作原理和特性。
二、实验设备与方法本实验采用了一台常见的交流伺服电动机系统，包括电机、伺服驱动器和控制器。
实验过程中，我们通过改变控制器发送给驱动器的指令，来控制电动机的转速和位置。
同时，利用示波器和测速仪等仪器，对电动机的性能进行测试和分析。
三、实验结果与分析1. 转速控制实验首先，我们进行了转速控制实验。
通过改变控制器发送的转速指令，我们观察到电动机的转速能够准确地跟随指令变化。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转速控制精度和稳定性，能够满足工业自动化系统对转速精度的要求。
2. 位置控制实验接下来，我们进行了位置控制实验。
通过改变控制器发送的位置指令，我们观察到电动机能够准确地移动到指定位置。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的位置控制精度和响应速度，能够满足工业自动化系统对位置控制的要求。
3. 转矩控制实验为了进一步了解交流伺服电动机的性能，我们进行了转矩控制实验。
通过改变控制器发送的转矩指令，我们观察到电动机能够在不同负载下输出相应的转矩。
实验结果显示，交流伺服电动机具有较高的转矩输出能力和稳定性，能够适应不同负载的需求。
四、实验结论通过本次实验，我们对交流伺服电动机的工作原理和性能有了更深入的了解。
实验结果表明，交流伺服电动机具有高精度、高效率和快速响应等优点，适用于工业自动化系统中对转速、位置和转矩等要求较高的场景。
五、实验总结本实验通过对交流伺服电动机的实际应用和性能测试，深入了解了其工作原理和特性。
同时，我们还学习到了如何通过控制器发送指令来控制电动机的转速、位置和转矩，并通过仪器测试和分析来评估电动机的性能。
这些知识和技能对于我们今后在工业自动化领域的研究和实践具有重要意义。
第五章交流伺服电动机
圆形磁场
3.幅值相位控制（电容控制）
激磁回路串联电容后接到相位和幅值都不变的激磁电源， 当改变控制电压幅值时，由于激磁回路电流发生变化，使激 磁绕组及其串联电容上的电压分布发生变化，从而使控制电 压与激磁绕组上的电压间的相位角也发生变化。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
交流伺服电动机的机械特性如图所示。 n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线 n=f(T), U1=常数
在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
2.伺服电动机和伺服系统
2.4 交流伺服电机(AC Servo Motor)
结构特点和工作原理
交流伺服电机通常都是两相异步电机，在定子上有两个 空间相距90度的绕组，即控制绕组和励磁绕组。
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
2.伺服电动机和伺服系统
工作原理：
与普通两相异步电机的相似之处：在二相对称绕组中通入 两对称电流，就会在气隙中产生圆形旋转磁场，转子导体 切割磁场所感应的电流与气隙磁磁场相互作用就产生电磁 转矩。当改变其中一相电流的大小或相位时，气隙磁场就 发生变化，电磁转矩随之变化，电机转速必然跟着改变， 从而实现对转速的控制。 区别：由于伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件。 对其要求是：(1)转子速度的快慢能反应控制信号的强弱， 转动方向能反应控制信号的相位，调速范围要宽；（2） 无控制信号时，转子不能转动；（3）当电机转动起来以 后，如控制信号消失，应立即停止转动；（4）为减小体 积和重量，一般采用400、500 或1000Hz。
交流伺服电动机实验报告
一、实验目的1. 理解交流伺服电动机的结构和工作原理；2. 掌握交流伺服电动机的调速方法；3. 分析交流伺服电动机的动态特性；4. 体验交流伺服电动机在实际应用中的优势。
二、实验原理交流伺服电动机是一种将电能转换为机械能的电动机，广泛应用于自动控制系统、计算装置等领域。
其工作原理是：在定子中安装三相对称的绕组，转子为鼠笼式转子。
当定子绕组中通过三相电源时，产生一个旋转磁场，转子在此磁场的作用下转动。
通过改变控制电压Uk的幅值或相位，可以实现对电动机转速的控制。
三、实验仪器与设备1. 交流伺服电动机；2. 信号发生器；3. 数据采集仪；4. 电脑；5. 连接线。
四、实验步骤1. 搭建实验电路，将交流伺服电动机、信号发生器、数据采集仪和电脑连接好；2. 设置信号发生器的输出频率为50Hz，幅值为220V；3. 开启信号发生器，观察交流伺服电动机的转速；4. 改变信号发生器的输出频率和幅值，观察交流伺服电动机的转速变化；5. 分析交流伺服电动机的动态特性，如启动时间、稳态误差等；6. 比较交流伺服电动机与普通异步电动机在调速性能、动态特性等方面的差异。
五、实验结果与分析1. 当信号发生器的输出频率为50Hz，幅值为220V时，交流伺服电动机的转速为1500r/min；2. 当信号发生器的输出频率降低至30Hz，幅值保持不变时，交流伺服电动机的转速降低至1000r/min；3. 当信号发生器的输出频率提高至70Hz，幅值保持不变时，交流伺服电动机的转速提高至2100r/min；4. 交流伺服电动机的启动时间约为0.5秒，稳态误差小于1%；5. 与普通异步电动机相比，交流伺服电动机在调速性能、动态特性等方面具有明显优势。
六、实验结论1. 交流伺服电动机是一种性能优良的电动机，具有调速范围宽、动态响应快、控制精度高等特点；2. 通过改变控制电压Uk的幅值或相位，可以实现交流伺服电动机的转速控制；3. 交流伺服电动机在实际应用中具有广泛的前景，如数控机床、机器人等领域。
08交流伺服电动机
第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场
t4
t3
t0
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3 时刻： t 2
Bf 0
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第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
8.2.2 旋转磁场的转动方向
任意一个绕组上所加的电压反相时，原 来是超前电流的就变成滞后电流，因而旋转 磁场和电机的转向也发生变化。
第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
8.2.3 旋转磁场的转速
• 两极电机，电流每变化一周，磁场旋转一圈。
I f W f I kWk
Ik W f k I f Wk
两绕组处在同样的 槽中，体积相等。
Sk l f k S f lk
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第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件 Ef Rf Wf 2 2 I k jkI f E k j ( ) k Rk Wk k
时刻： t
t1
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第8章 交流伺服电动机
§8.2 两相绕组的圆形旋转磁场
8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场
时刻： t
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特种电动机
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项目2 特种电动机
在工程技术中，这种运行方式被称为“三相单三拍”。“三 相”是指定子有三个绕组，“单”是指只给一相绕组单独通 电，“拍”是指定子绕组每改变一次通电方式称做一拍， “三拍”表示三种通电方式组成一个工作循环。
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图9-1直流电机主要部件外形图
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图9-2带电刷的刷握示意图
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图9-3换向器剖面图
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图9-4电刷的研磨方法
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图9-5交流伺服电动机示意图
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图9-6反应式步进电动机示意图
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图9-7三相单三拍运行方式示意图
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ห้องสมุดไป่ตู้
图9-8步进电动机典型结构
返回
1.反应式步进电动机的结构 反应式步进电动机也是由定子和转子两部分组成，如图9-6
所示。它的定子用薄硅钢片叠压而成，做成凸极式。六个磁极 均匀分布在定子铁芯圆周的内表面，磁极上都装有线圈，相对 的两个磁极上的线圈串联起来，形成三个独立的绕组，分别用A 相、B相和C相表示。它们可以连接成星形或三角形。独立绕组 的数目称做步进电动机的相数。一般有三相、四相、五相、六 相等(注意:这里的相仅表示独立的绕组线圈，与交流电的“三 相”是不同的)。转子也用薄硅钢片叠压而成，表面均匀分布四 个齿，齿上没有绕组，本身也不具有磁性。
步进电动机每走一步所转过的角度称为步距角，用表示。 三相单三拍运行方式步距角 =30°。在实际使用中，还 可AB两相同时通电，使转子轴线转至AB两相之间的轴线， 按AB→BC → CA的顺序，两相同时依次通电，称为三相双 三拍运行方式。
3.小步距角步进电动机 要满足系统对控制精度的要求，则步距角要小。常用的减
交流伺服电动机工作原理
交流伺服电动机工作原理交流伺服电动机是一种常用的电机类型，在许多工业领域都有广泛的应用，如机床、自动化生产线、纺织机械等。
它具有精准的位置和速度控制能力，可以有效提高生产效率和产品质量。
本文将重点介绍交流伺服电动机的工作原理及其控制方法。
一、交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理是将交流电源输出的三相电压经过控制器处理后，传递给电机三相绕组，从而形成旋转磁场，驱动电机转动。
控制器通过对电机绕组的电流、角度和速度进行精确控制，可以实现电机的精准位置和速度控制。
具体来说，交流伺服电动机的工作过程如下：1. 信号传输：电机控制器将位置和速度信号传输给电机。
2. 控制器处理：控制器接收信号后，根据要求计算出驱动电机所需的电流和角度。
3. 电机绕组：将控制器输出的电流和角度信号传输给电机三相绕组。
4. 旋转磁场：绕组受到信号的作用后，形成旋转磁场，驱动电机旋转。
5. 反馈信号：电机转动时，编码器会不断输出位置和速度信息，送回给控制器。
6. 控制器处理：控制器通过对反馈信号的处理，调整电流、角度和速度，以达到控制目标。
二、交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法一般分为位置控制和速度控制两种。
1. 位置控制：交流伺服电动机可以根据控制器输入的位置指令，到达指定的位置后停止或维持该位置，具有较高的精度和可靠性。
位置控制一般采用PID控制算法，通过对反馈信号和指令信号的比较，调整电流大小和方向，改变电机的转速和角度，使电机实现准确的位置控制。
2. 速度控制：交流伺服电动机还可以根据控制器输入的速度指令，以一定的速度旋转。
速度控制通常采用闭环控制，将编码器输出的速度信号与目标速度信号进行比较，控制电机输出的电流大小和方向，调整电机的转速，使得电机实现精确的速度控制。
三、交流伺服电动机的优点与应用交流伺服电动机具有许多优点，主要包括以下几点：1. 精度高：交流伺服电动机具有高精度的位置和速度控制，可以达到毫米或微米级别的精度。
交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机的工作原理
交流伺服电机是一种由定子和转子两部分组成的旋转变压器，其工作原理是：在工频或直流电压的作用下，转子绕组中产生一个旋转磁场，转子在这个磁场中旋转时就会受到电磁力，带动转子做切割磁力线运动。
从技术上来说，交流伺服电机可以看作是一个大型的感应电机，所以它同样可以产生一个与感应电机相同的磁场。
在控制系统中，交流伺服电机利用电脑对交流伺服电动机的控制指令来达到对交流伺服电动机的控制目的。
控制器接收到从直流电源（或交流电源）发出的脉冲信号，产生脉冲驱动电流，通过对电动机旋转方向、速度和力矩的检测控制伺服电动机旋转方向和力矩，使其达到预定的要求。
它是一种能将电信号转换成转矩和转速以实现机械运动的装置。
一般包括控制器、编码器（或称编码器）、控制电路三部分。
伺服电机通常由定子和转子两部分组成，其中转子部分主要包括旋转变压器、驱动电路和控制电路三大部分。
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为了得到圆形旋转磁场，要求 两相绕组电压值相等，相位互 差900 。
交流伺服电动机的概述
交流伺服电动机在小功率随动系统中得到 非常广泛的应用。它在自动控制系统中，是将 控制电信号快速地转换为转轴转动的一个执行 元件。 自动控制系统对交流伺服电动机的要求 主要有以下几点： 1、转速和转向应方便地受控制 信号的控制，调速范围要大； 2、整个运行范围内的特性应接 近线性关系，保证运行的稳定性；
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2、电压平衡方程式
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交流伺服電動機
中國礦大信電學院
第4章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10
交流伺服电动机
交流伺服电动机的概述 交流伺服电动机的工作原理和结构 圆形磁场下电动机运行的理论分析 椭圆磁场下电动机运行的理论分析 交流伺服电动机幅值控制时的特性 移相方法和控制方式 电容伺服电动机的特性 交流伺服电动机的应用 交流伺服电动机的主要性能指标 交流伺服电动机的主要技术数据
杯形转子图
各种交流伺服电动机图片
二、工作原理
定子两相空间互差90电角度绕组中，通入时 间上互差90的电流，产生一旋转磁场。转子导体 切割该磁场，从而感应电势，该电势在短路的转 子导体中产生电流。 j1 n1 转子载流 N Uj~ 导体在旋转磁 F j2 场中受力，从 而使得转子沿 k1 k2 F 旋转磁场转向 旋转。 Uk~ S
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4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析 j1 一、转子不转时 I
1、电磁关系
与变压器类似
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4.3 圆形磁场下电动机运行的理论分析
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2、电压平衡方程式
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交流伺服电动机 定子铁心和下好线的定子
转子结构常用的有鼠笼形转子和非磁性 杯形转子。
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杯形转子通常是由铝合金制成的空心薄壁 圆筒。此外，为了减少磁路的磁阻，在空心杯 形转子内放置有固定的内定子。在分析时，杯 形转子可视作由无数并联的导体条组成，和鼠 笼转子一样。
3、当控制信号消除时，伺服电动机应立 即停转，即电动机无“自转”现象； 4、控制功率要小，启动力矩应大；
5、机电时间常数要小，启动电压要低。 当控制信号变化时，反应应快速灵敏。
4.2
交流伺服电动机的工作原理和结构
一、交流伺服电动机的结构
交流伺服电动机的结构主要分为定子和转 子两大部分。定子铁心上装有两个绕组，一个 作励磁用，称为励磁绕组j1~j2；另一个称为控 制绕组k1~k2；两个绕组的轴线互相垂直，在空 j1 间上相隔90°。 因此，交 Uj~ 流伺服电动机 j2 是一种两相的 k1 k2 交流电动机。
k2
k Uk~
2、Wj /Wk =k 时
此时 I k jk I j
绕组电压大小与绕组匝数成正比。
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j
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两相绕组产生圆形旋转磁场时，加在定子上的 电压分别定义为额定激磁电压Ù jn和额定控制 电压Ùkn ，并称两相交流伺服电动机处于对称 j1 状态。 I
IRs
.
+ห้องสมุดไป่ตู้-
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三、圆形旋转磁场时 定子绕组电压关系
1、Wj=Wk 时（此时定子为两相对称绕组）
当 I jI 时 E jE 又 而 U j E j I j rj j I j x j
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2、感应电势
激磁绕组： E j 4.44 fW j m E j j I j x j U rj I j rj
控制绕组： Ek 4.44 fWk m E k j I k x k U rk I k rk 转子绕组： E R 4.44 fWR m E R j I R x R U rR I R rR j1 I 0
二、转子旋转时
1、感应电势
定子侧激磁绕组、控制绕组感应电势与转子不转 时相同。 np ( n1 n )p ( n1 n ) n1p Sf 1 转子 频率： f 2 60 60 n1 60 转子绕组： E Rs 4.44 sfWR m
E Rs sE R
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.
E Rs j I Rs x Rs
第4章
本章要求：
交流伺服电动机
掌握交流伺服电动机的工作原理和结构 掌握 圆形磁场下电动机运行的理论分析 掌握椭圆磁场下电动机运行的理论分析 掌握交流伺服电动机幅值控制时的特性 掌握移相方法和控制方式 掌握电容伺服电动机的特性 掌握交流伺服电动机的应用
交流伺服电动机的主要性能指标和主要技术数据
4.1
Wj=Wk 时，
Ujn =Ukn
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U kn 1 W k Wj /Wk =k 时， U jn k W j