伺服电机控制技术.ppt

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1、伺服电机控制技术伺服电机控制技术主讲主讲:刘遥生刘遥生深圳职业技术学院深圳职业技术学院电话电话:26731642:26731642、1366268633913662686339第一页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理内容内容3 3 3 3 旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析4 4 伺服电机的机械伺服电机的机械伺服电机的机械伺服电机的机械特性及特性及特性及特性及控制方式控制方式控制方式控制方式5 5 交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用6 6 6 6 伺服电机选择及主要性能指标伺服电机选择及主要性能指标 由于我们是从事工厂自动

2、控制方面的设备维修、维护由于我们是从事工厂自动控制方面的设备维修、维护由于我们是从事工厂自动控制方面的设备维修、维护由于我们是从事工厂自动控制方面的设备维修、维护管理技术人员，主要是合理地选择和正确使用各种控制电管理技术人员，主要是合理地选择和正确使用各种控制电管理技术人员，主要是合理地选择和正确使用各种控制电管理技术人员，主要是合理地选择和正确使用各种控制电机，因此本次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原机，因此本次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原机，因此本次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原机，因此本次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原理、工作特性和使用方法。具体内容如下：

3、理、工作特性和使用方法。具体内容如下：理、工作特性和使用方法。具体内容如下：理、工作特性和使用方法。具体内容如下：1 1 1 1 概述概述第二页，编辑于星期六：十六点 二分。了解伺服电机基本结构，掌握其工作原理、运行了解伺服电机基本结构，掌握其工作原理、运行特性及其特点、应用场合，以求正确选用和使用它们。特性及其特点、应用场合，以求正确选用和使用它们。目的目的第三页，编辑于星期六：十六点 二分。伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴

4、上的转角或转速，以带动执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。控制对象。控制对象。控制对象。1 1 概述概述1 1、交流伺服电动机交流伺服电动机2 2、直流伺服电动机直流伺服电动机伺服电动机分为：伺服电动机分为：1.1 1.1 什么叫伺服电机什么叫伺服电机第四页，编辑于星期六：十六点 二分。1 1 概述概述 在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的大小和相制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的

5、大小和相位位(或极性或极性)就可改变伺服电动机的转速和转向。就可改变伺服电动机的转速和转向。1.21.2伺服电机最大特点伺服电机最大特点第五页，编辑于星期六：十六点 二分。1 1 概述概述1.3伺服电机与普通电机相比具有如下特点伺服电机与普通电机相比具有如下特点(1)(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节。能在宽广的范围内连续调节。(2)(2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。(3)(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。控制功率小，过载能力强，可靠性好。第六页，编

6、辑于星期六：十六点 二分。1 1 概述概述1.4伺服电机在自控制系统中的典型应用伺服电机在自控制系统中的典型应用其它场合的应用其它场合的应用第七页，编辑于星期六：十六点 二分。1.51.5伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家1 1 概述概述德国西门子，产品外形有：德国西门子，产品外形有：德国西门子，产品外形有：德国西门子，产品外形有：伺服电机伺服电机伺服电机驱动器伺服电机驱动器第八页，编辑于星期六：十六点 二分。1 1 概述概述美国科尔摩根，产品外形有：美国科尔摩根，产品外形有：美国科尔摩根，产品外形有：美国科尔摩根，产品外形有：伺服电机伺服电机伺服电机驱动器伺服电机驱动器1.51.5

7、伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家第九页，编辑于星期六：十六点 二分。1 1 概述概述日本松下及安川，产品外形有：日本松下及安川，产品外形有：日本松下及安川，产品外形有：日本松下及安川，产品外形有：松下交流伺服电机及驱动器松下交流伺服电机及驱动器安川伺服电机驱动器安川伺服电机驱动器1.51.5伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家第十页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理交流伺服电机系统交流伺服电机系统驱动器驱动器交流伺服交流伺服电机器电机器第十一页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理2

8、.12.1 结构结构交流电机交流电机编码器编码器交流电机交流电机电源线电源线编码器信号编码器信号输出线输出线第十二页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理1.2.11.2.1 结构结构交流电机交流电机减速齿轮减速齿轮机械负载轴机械负载轴第十三页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理2.1 2.1 结构结构 由由由由定子定子和和转子转子二二大部分组成大部分组成 1 1、定子定子由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成励磁绕组励磁绕组控制绕组控制绕组励磁电压励磁电压控制电压控制电压转转子

9、子定子定子壳体壳体第十四页，编辑于星期六：十六点 二分。1.2 1.2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理转转子子定定子子壳壳体体1.2.1.2.1 结构结构由定子和转子二大部分组成由定子和转子二大部分组成 1 1、定子定子由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成电气原理图电气原理图控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组控制绕组与励磁绕控制绕组与励磁绕组相差组相差900第十五页，编辑于星期六：十六点 二分。(1)笼型笼型笼型笼型转子转子 铁芯槽内放铜条铁芯槽内放铜条,端端 部用短路环形成一体部用短路环形成一体,或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。2 2 伺服电机

10、基本结构及原理伺服电机基本结构及原理铸铝的笼型转子铸铝的笼型转子转转子子定子定子壳体壳体 2、转子转子笼型转子笼型转子第十六页，编辑于星期六：十六点 二分。(2)杯杯型型转子纲转子纲 薄壁园筒形，放于内外定薄壁园筒形，放于内外定子之间子之间。一般壁厚为。一般壁厚为0.3mm2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理杯型转子杯型转子转转子子定子定子壳体壳体第十七页，编辑于星期六：十六点 二分。2.2 2.2 转动原理转动原理2 2 伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理第十八页，编辑于星期六：十六点 二分。2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 2.2 2.2 转动

11、原理转动原理第十九页，编辑于星期六：十六点 二分。2 2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 2.2 2.2 转动原理转动原理 当磁铁旋转时，在空间形成一个旋转磁场。假设永久磁铁是顺时当磁铁旋转时，在空间形成一个旋转磁场。假设永久磁铁是顺时纠方向以纠方向以n n0 0的转速旋转，那末它的磁力线也就以顺时针方向切割的转速旋转，那末它的磁力线也就以顺时针方向切割转子导条，在转子导条中就产生感应电势。根据右手定则，转子导条，在转子导条中就产生感应电势。根据右手定则，N N极极下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而S S极下导条的感应电极下导条的

12、感应电势方向垂直地进入纸面。由于鼠笼转子的导条都是通过短路环连势方向垂直地进入纸面。由于鼠笼转子的导条都是通过短路环连接起来的，因此在感应电势的作用下，在转子导条中就会有电流接起来的，因此在感应电势的作用下，在转子导条中就会有电流流过，电流有功分量的方向和感应电势方向相同。再根据通电导流过，电流有功分量的方向和感应电势方向相同。再根据通电导体在磁场中受力原理，转子载流导条又要与磁场相互作用产生电体在磁场中受力原理，转子载流导条又要与磁场相互作用产生电磁力，这个电磁力磁力，这个电磁力F F作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。根据左手作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。根据左手定则，转矩方向与磁铁

13、转动的方向是一致的，也是顺时针方向。因此，定则，转矩方向与磁铁转动的方向是一致的，也是顺时针方向。因此，鼠笼转子便在电磁转矩作用下顺着磁铁旋转的方向转动起来。鼠笼转子便在电磁转矩作用下顺着磁铁旋转的方向转动起来。第二十页，编辑于星期六：十六点 二分。3 旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析 为了分析方便，先假定为了分析方便，先假定励磁绕组有效匝数励磁绕组有效匝数Uf与控与控与控与控制绕组有效匝数制绕组有效匝数制绕组有效匝数制绕组有效匝数UCUC相等。相等。相等。相等。这种在空间上互差这种在空间上互差这种在空间上互差这种在空间上互差900电角电角电角电角度，有效匝数又相等的两个度，有

14、效匝数又相等的两个度，有效匝数又相等的两个度，有效匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕组。绕组称为对称两相绕组。绕组称为对称两相绕组。绕组称为对称两相绕组。3.1.1伺服电机伺服电机旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生电气原理图电气原理图控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组第二十一页，编辑于星期六：十六点 二分。3 旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析 同时，又假定通入励磁同时，又假定通入励磁绕组的电流绕组的电流Uf与通入控制与通入控制与通入控制与通入控制绕组的电流绕组的电流绕组的电流绕组的电流UC相位上彼此相位上彼此相差相差90900 0幅值彼此相等，这幅值彼此相等

15、，这幅值彼此相等，这幅值彼此相等，这样的两个电流称为两相对样的两个电流称为两相对样的两个电流称为两相对样的两个电流称为两相对称电流，用数学式表示为称电流，用数学式表示为称电流，用数学式表示为称电流，用数学式表示为3.13.1旋转磁场的产生旋转磁场的产生第二十二页，编辑于星期六：十六点 二分。控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组当两相对称电流通入两相对称绕组时当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋转磁场在电机内就产生一个旋转磁场。当电流变化一个周期时当电流变化一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈旋转磁场在空间转了一圈。UC1UC2UF1UF23.13.1旋转磁场的产生旋转磁场的产生第二

16、十三页，编辑于星期六：十六点 二分。3 3.2.2伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组第二十四页，编辑于星期六：十六点 二分。控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组3 3.2.2伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向第二十五页，编辑于星期六：十六点 二分。3.3 3.3 伺服电机旋转磁场的速伺服电机旋转磁场的速度度 旋转磁场的转速决定于定子绕组旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率极对数和电源的频率。图所表示的。图所表示的是一台两极的电机，即极对数是一台两极的电机，即极对数P1。对两极电机而言，电流每变化。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场

17、旋转一圈，因而当一个周期，磁场旋转一圈，因而当电源频率电源频率f400 Hs，即每秒变化，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电机，即圈，故对两极电机，即P1而言，旋转磁场转速为而言，旋转磁场转速为 n0=24000 rmin旋转磁场转速为的一般表达式为旋转磁场转速为的一般表达式为第二十六页，编辑于星期六：十六点 二分。4.伺服电机的机械特性及控制方式伺服电机的机械特性及控制方式4.1.1伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性第二十七页，编辑于星期六：十六点 二分。对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零

18、信对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时的机械特性，所谓零信号，就是控制电压号时的机械特性，所谓零信号，就是控制电压UC0，这时磁场，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、转向相反的两个圆形旋转是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁NS和和NS在空在空间以相反方向旋转。间以相反方向旋转。4.2 4.2 零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无“自转自转”现现象象第二十八页，编辑于星期六：十六点 二分。4.2 4.2 零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无“自转自

19、转”现象现象第二十九页，编辑于星期六：十六点 二分。当电阻已增大到使临界转差率当电阻已增大到使临界转差率1 1的程度时，合成转矩曲线与横轴相的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点交仅有一点(S(S1 1处处)，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压即为制动转矩。因而当控制电压U UC C取消变为单相运行时，电机就取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速停转电机迅速停转，这样，这样就不会产生自转现象。就不会产生自转现象。4.2 4.2 零信号时的机械特性和

20、无零信号时的机械特性和无“自转自转”现象现象第三十页，编辑于星期六：十六点 二分。4.34.34.34.3伺服电机控制方式及特性伺服电机控制方式及特性 设电机的负载阻转矩为设电机的负载阻转矩为TL，控，控制电压制电压0.25UC时时,电机在特性点电机在特性点A运运行，转速为行，转速为na，这时电机产生的转矩，这时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当控制电压升高与负载阻转矩相平衡。当控制电压升高到到0.5UC时，电机产生的转矩就随之时，电机产生的转矩就随之增加增加C，由于电机的转子及其负载存在由于电机的转子及其负载存在着惯性，转速不能瞬时改变，因此电机着惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬时地

21、在特性点就要瞬时地在特性点C运行，这时电机运行，这时电机产生的转矩大于负载阻转矩，电机就产生的转矩大于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到加速，一直增加到nb，电机就在，电机就在B点点运行。运行。伺服电动机的机械特性伺服电动机的机械特性ABC结论：结论：改变控制电压的大改变控制电压的大小，就实现了转速的控制小，就实现了转速的控制第三十一页，编辑于星期六：十六点 二分。5 交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用编码器编码器部分部分 安装在电机后端，其转盘（光栅）与安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。电机同轴。5V5V0V0V伺服电机控制精度取决于编码器精度。伺服电机控制精度取决于编码器精度。5

22、.1 伺服电机编码器伺服电机编码器编码器编码器第三十二页，编辑于星期六：十六点 二分。5.2伺服电机驱动器伺服电机驱动器1 1、主要功能、主要功能（1 1）根据给定信号输出与此）根据给定信号输出与此成正比的控制电压成正比的控制电压UCUC；（2 2）接收编码器的速度和位）接收编码器的速度和位置信号；置信号；（3 3）I/OI/O信号接口信号接口第三十三页，编辑于星期六：十六点 二分。5.2伺服电机驱动器伺服电机驱动器数码显示窗口数码显示窗口参数设置键参数设置键计算机计算机RS232口口I/O信号接口信号接口编码器信号接口编码器信号接口电机电源输入输电机电源输入输出接线端子出接线端子2、外部组成

23、、外部组成第三十四页，编辑于星期六：十六点 二分。5.2伺服电机驱动器伺服电机驱动器3 3、控制模式、控制模式（1 1）位置控制模式）位置控制模式最大输入脉冲频率最大输入脉冲频率500KPPS500KPPS（微分接收器）和（微分接收器）和200KPPS200KPPS（用（用于开路收集器）于开路收集器）（2 2）速度控制模式）速度控制模式 模拟速度指令输模拟速度指令输入：入：0 010V/10V/额定转速额定转速（3 3）力矩控制模式）力矩控制模式模拟力矩指令输模拟力矩指令输入：入：0 010V/10V/最大力矩最大力矩第三十五页，编辑于星期六：十六点 二分。5.25.2伺服电机驱动器伺服电机驱

24、动器MREA/D功功 率率 放放 大大器器序列控制器序列控制器误差检出误差检出门激励门激励8888888操作人员接口操作人员接口参数控制参数控制EEPROM保护电路保护电路A/D位置误差计数器位置误差计数器放大器放大器速度误差速度误差放大器放大器速度检出速度检出内速度指令内速度指令转矩限位转矩限位电流控制电流控制PWM电路电路处理编码器信号处理编码器信号位置/速度速度转矩位置内外16位报警信号脉冲指令速度指令转矩指令脉冲输出LED面板B1B2PtrL1L2L3+5V+/-12V门激励电源编码器电源4、原理框图、原理框图第三十六页，编辑于星期六：十六点 二分。5.5.3交流伺服电机系统应用交流伺

25、服电机系统应用图图 2-2 2-2 交流伺服电机系统接线示意图交流伺服电机系统接线示意图交流伺服电机驱动器连接连接AC220V I/O板板5.5.3.1.1交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构第三十七页，编辑于星期六：十六点 二分。PC机机运动控制器运动控制器I/O电电路路驱驱动动器器电电 机机Pulse 0/1P9-0/2CN SIG控制电压编码器反馈信号轴号0/1数据信号使能信号使能信号DO 21/22速度信号速度信号DAC 0/15.5.3交流伺服电机系统应用交流伺服电机系统应用5.5.3.1.1交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构第三十八页，编辑于星期六：十六点 二分。1、设置

26、参数方法一方法一联接计算机使用联接计算机使用软件设置软件设置方法二方法二直接在驱动器面直接在驱动器面板按钮设置板按钮设置5.5.3.2.2交流伺服电机系统使用交流伺服电机系统使用第三十九页，编辑于星期六：十六点 二分。方法一、使用计算机设置参数1、启动软件、启动软件2、修改参数、修改参数NO.19=000E(允许参数改写允许参数改写)3 3、修改参数、修改参数O.41=0001O.41=0001（内部使能）（内部使能）4 4、正反转试运行、正反转试运行1、设置参数第四十页，编辑于星期六：十六点 二分。1 1、启动软件、启动软件2 2、进入、进入TESTTEST功能，使用功能，使用JOGJOG模

27、模式调试系统式调试系统3 3、正反转试运行、正反转试运行2、使用计算机调试伺服电机系统使用计算机调试伺服电机系统第四十一页，编辑于星期六：十六点 二分。1、启动软件将参数NO.41=0000,改为外部使能，然后关闭软件2、接通电源显示窗口显示数字为设备连接正确。3、按MODE键，显示rd-of3 3、使用驱动器操作面板手动调使用驱动器操作面板手动调试伺服电机系统试伺服电机系统4、按UP键多次直至显示TEST15、按住SET直至显示窗显示D-01并闪烁6、按UP正转，按DOWN反转第四十二页，编辑于星期六：十六点 二分。1、接通电源显示窗口显示数字为设备连接正确。如：设置参数如：设置参数NO19

28、NO193、按DOWN或UP键多次，直至显示P 194、按SET键，显示窗显示00005、按SET键，显示窗0000闪烁2、按MODE键多次，直至显示数P 006、按DOWN或UP键多次，直至显示000E7、按SET键，再次通电。设置生效。3 3、使用驱动器操作面板手动设使用驱动器操作面板手动设置参数的方法置参数的方法第四十三页，编辑于星期六：十六点 二分。1.6.1 功率的选择功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。过载而损坏。1.对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或略大于

29、生产机械的功率。略大于生产机械的功率。2.对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短暂的过对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。6.6.伺服电机的选择伺服电机的选择第四十四页，编辑于星期六：十六点 二分。6.1 种类和型式的选择种类和型式的选择1.种类的选择种类的选择 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或其他专用的控制电机精度很高的场合选用直流伺服电机或其他专用的控制电机,如直线电机如直线电

30、机等。等。2.结构型式的选择结构型式的选择 根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构型式，如频繁启根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构型式，如频繁启停选用空心杯转子结构的伺服电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯停选用空心杯转子结构的伺服电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机量伺服电机第四十五页，编辑于星期六：十六点 二分。6.2 主要性能指标的选择主要性能指标的选择 1 1空载始动电压空载始动电压U UCOCO 在额定励磁电压和空载的情况下，使转子在任在额定励磁电压和空载的情况下，使转子在任意位置开始连续转动所需的最小控制电压定义为空载意位置开始连续转动所需的最小控制电压定义为

31、空载始动电压。始动电压。用通过以额定控制电压的百分比来表示。用通过以额定控制电压的百分比来表示。U UCOCO 越越小，表示伺服电动机的灵敏度越高。一般小，表示伺服电动机的灵敏度越高。一般U UCOCO要求不大于额要求不大于额定控制电压的定控制电压的3%3%4 4，使用于精密仪器仪表，使用于精密仪器仪表中的两相伺服电动机，有时要求不大于额定控制电压的中的两相伺服电动机，有时要求不大于额定控制电压的1 1。第四十六页，编辑于星期六：十六点 二分。6.2主要性能指标的选择主要性能指标的选择 2 2机械特性非线性度机械特性非线性度KmKm 在额定励磁电压下，任意在额定励磁电压下，任意控制电压时的实际

32、机械待性与控制电压时的实际机械待性与线性机械特性在转矩线性机械特性在转矩T TT Td d2 2时的转速偏差时的转速偏差n n与空载转速与空载转速n n0 0(对称状态时对称状态时)之比的百分数，之比的百分数，定义为机械待性非线性度。定义为机械待性非线性度。一般要求一般要求Km10 20第四十七页，编辑于星期六：十六点 二分。6.2主要性能指标的选择主要性能指标的选择 3 3调节特性非线性度调节特性非线性度K Kv v 在额定励隘电压和空载情在额定励隘电压和空载情况下，当控制电压况下，当控制电压0.70.7时，实时，实际调节特性与线性调节特性际调节特性与线性调节特性的转速偏差的转速偏差n与与控

33、制电压控制电压1 1时时的空载转速的空载转速n n0 0之比的百分数定之比的百分数定义为调节特性非线性度，即义为调节特性非线性度，即:一般要求一般要求 Kv20 25第四十八页，编辑于星期六：十六点 二分。6.2主要性能指标的选择主要性能指标的选择 4堵转特性非线性度堵转特性非线性度kd 在额定励磁电压下，实际堵在额定励磁电压下，实际堵转特性与线性堵转持性的最大转特性与线性堵转持性的最大转矩偏差转矩偏差(Tdn)max与控制电与控制电压压1时的堵转转矩时的堵转转矩Tdo之比值的之比值的百分数，定义为堵转待性非线性，百分数，定义为堵转待性非线性，即即 以上这几种持性的非线性度越小，特性曲线越接近

34、直线，以上这几种持性的非线性度越小，特性曲线越接近直线，系统的动态误差就越小，工作就越准确。系统的动态误差就越小，工作就越准确。一般要求一般要求 Kd5 第四十九页，编辑于星期六：十六点 二分。6.3 主要技术指标的选择主要技术指标的选择 1 1电压电压 技术数据表中励磁电压和控制电压指的都是额定值。技术数据表中励磁电压和控制电压指的都是额定值。励磁电压允许变动范围为土励磁电压允许变动范围为土5 5左右。电压太高，电机左右。电压太高，电机会发热；电压太低和输出功率会明显下降，加速时间会发热；电压太低和输出功率会明显下降，加速时间增长等。伺服电动机使用时，应注意到励磁绕组两端增长等。伺服电动机使

35、用时，应注意到励磁绕组两端电压会高于电源电压，而且随转速升高而增大，其值电压会高于电源电压，而且随转速升高而增大，其值如果超过额定值太多，会使电机过热。如果超过额定值太多，会使电机过热。控制绕组的额定电压有时也称最大控制电压，在幅值控制绕组的额定电压有时也称最大控制电压，在幅值控制条件下加上这个电压就能得到圆形旋转磁场控制条件下加上这个电压就能得到圆形旋转磁场第五十页，编辑于星期六：十六点 二分。6.3 主要技术指标的选择主要技术指标的选择2 2频率频率 目前控制电机常用的频率分低频和中频两大类，低目前控制电机常用的频率分低频和中频两大类，低频为频为50 HZ(50 HZ(或或60HZ)60H

36、Z)，中，中频频为为400HZ(400HZ(或或500HZ)500HZ)。因为频率。因为频率越高，涡流损耗越大，所以中越高，涡流损耗越大，所以中频频电机的铁心用较薄的电机的铁心用较薄的(0.2mm2mm以下以下)硅钢片叠成，以减少涡流损耗；低频电机则硅钢片叠成，以减少涡流损耗；低频电机则用用0.35350.5mm5mm的硅钢片。的硅钢片。低频电机不应该用中低频电机不应该用中频频电源，中频电机也不应该用电源，中频电机也不应该用低频电源，否则电机性能会变差。低频电源，否则电机性能会变差。在不得已时，低频电源之间或者中频电源之间可以互相代替在不得已时，低频电源之间或者中频电源之间可以互相代替使用，但

37、要随频率正比地改变电压，而保持电流仍为额定值，这使用，但要随频率正比地改变电压，而保持电流仍为额定值，这样，电机发热可以基本上不变。例如一台样，电机发热可以基本上不变。例如一台500 Hz500 Hz、110V110V的电机，的电机，如果用在如果用在400 Hz400 Hz时，那末加到电机上的电压就应改成时，那末加到电机上的电压就应改成11040011040050050088V88V。第五十一页，编辑于星期六：十六点 二分。6.3 主要技术指标的选择主要技术指标的选择 3 3堵转转矩，堵转电流堵转转矩，堵转电流 定子两相绕组加上额定电压，转速等于定子两相绕组加上额定电压，转速等于0 0时的输出

38、转时的输出转矩，称为堵转转矩。这时流经励磁绕组和控制绕组的电流分矩，称为堵转转矩。这时流经励磁绕组和控制绕组的电流分别称堵转励磁电流和堵转控制电流。别称堵转励磁电流和堵转控制电流。堵转电流通常是电流的最大值，可作为设计电源和放堵转电流通常是电流的最大值，可作为设计电源和放大器的依据。大器的依据。第五十二页，编辑于星期六：十六点 二分。6.3 主要技术指标的选择主要技术指标的选择4 4空载转速空载转速 定干两相绕组加上额定电压，电机不带任何负载时的定干两相绕组加上额定电压，电机不带任何负载时的转速称为空载转速转速称为空载转速n n0 0。空载转速与电机的极数有关。由于。空载转速与电机的极数有关。

39、由于电机本身阻转矩的影响，空载转速略低于同步速。电机本身阻转矩的影响，空载转速略低于同步速。第五十三页，编辑于星期六：十六点 二分。6.3 主要技术指标的选择主要技术指标的选择5 5额定输出功率额定输出功率 当电机处于对称状态时，输出功率当电机处于对称状态时，输出功率P P2 2随转速随转速n n变化的情况如图变化的情况如图7878所示。所示。当转速接近空载转速当转速接近空载转速n n0 0的一半时，的一半时，输出功率最大。通常就把这点规定为输出功率最大。通常就把这点规定为交流伺服电动机的额定状态。对应这交流伺服电动机的额定状态。对应这个状态下的转矩和转速称为额定转矩个状态下的转矩和转速称为额

40、定转矩T Tn n。和额定转速。和额定转速n nn n。n0nT0nnT最大功率最大功率额定转矩额定转矩TN额定转矩额定转矩TN第五十四页，编辑于星期六：十六点 二分。小小 结结1 1交流伺服电动机主要用于自动控制系统中作为执行元交流伺服电动机主要用于自动控制系统中作为执行元件。在介绍工作原理时，引出了圆形旋转磁场的概念。件。在介绍工作原理时，引出了圆形旋转磁场的概念。旋转磁场的转速称为同步速，它由电机的极数和电源旋转磁场的转速称为同步速，它由电机的极数和电源频率所决定，关系式频率所决定，关系式n ns s=60=60f f/p p是一个很重要的公式。是一个很重要的公式。与其它电机一样，交流伺

41、服电动机的运行也是由于与其它电机一样，交流伺服电动机的运行也是由于“电电”和和“磁磁”的相互作用。在圆形磁场作用下，交流的相互作用。在圆形磁场作用下，交流伺服电动机的转速总是低于同步速，而且随着负载的变伺服电动机的转速总是低于同步速，而且随着负载的变化而变化，转差率化而变化，转差率s s就是表征电机转速的一个很重要的物就是表征电机转速的一个很重要的物理量。理量。第五十五页，编辑于星期六：十六点 二分。小小 结结2 为了能方便地实现转速控制，伺服电动机的定子绕组为了能方便地实现转速控制，伺服电动机的定子绕组做成两相绕组，并加以相移做成两相绕组，并加以相移90900 0的两相电压。通过改变控的两相电压。通过改变控制电压的值就可达到控制转速的目的。制电压的值就可达到控制转速的目的。最后介绍了几点在使用电机时应注意的问题和主要最后介绍了几点在使用电机时应注意的问题和主要性能指标和技术数据，可供大家选用电机时参考。性能指标和技术数据，可供大家选用电机时参考。第五十六页，编辑于星期六：十六点 二分。第五十七页，编辑于星期六：十六点 二分。