交流伺服電動(dòng)機解析，交流伺服電動(dòng)機的基本類(lèi)型、控制方式及其特點(diǎn)

　　交流伺服電動(dòng)機，是將電能轉變?yōu)闄C械能的一種機器。交流伺服電動(dòng)機主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉電樞或轉子組成。電動(dòng)機利用通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力轉動(dòng)的現象而制成的。交流伺服電動(dòng)機主要由定子部分和轉子部分組成，其中定子的結構與旋轉變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著(zhù)空間互成90度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。交流伺服電動(dòng)機控制精度高，矩頻特性好，具有過(guò)載能力，多應用于物料計量，橫封裝置和定長(cháng)裁切機上。

　　交流伺服電動(dòng)機的基本類(lèi)型

　　與普通交流電動(dòng)機類(lèi)似，交流伺服電動(dòng)機也分為異步和同步兩種。兩相交流伺服電動(dòng)機原理上就是一臺兩相異步電動(dòng)機。它的定子上正交放置兩相繞組，這兩相繞組一個(gè)叫勵磁繞組，另一相為控制繞組。轉子一般有兩種結構形式，一種是籠型轉子，這種轉子的結構與普通籠型感應電動(dòng)機的轉子相同；另一種是非磁性空心杯轉子，其結構如圖所示。

　　籠型轉子與空心杯轉子比較。前者輸出力矩大、結構簡(jiǎn)單、勵磁電流小、效率高，唯一不足是轉子轉動(dòng)慣量大，因而動(dòng)態(tài)響應不如空心杯轉子快?？招谋D子具有慣性小，反應靈敏，調速范圍大、但這種電動(dòng)機的勵磁電流較大，因而功率因素和效率較低。

　　運行時(shí)，勵磁繞組一般施加固定單相交流電壓，通過(guò)對控制繞組的控制電壓進(jìn)行必要的控制來(lái)實(shí)現對轉速的調節。同時(shí)應注意，在相位上是不同的。

　　交流伺服電動(dòng)機的控制方式

　　交流伺服電動(dòng)機的控制方式有三種：

　?。?）幅值控制

　　幅值控制通過(guò)改變控制電壓Uc的大小來(lái)控制電機轉速，此時(shí)控制電壓Uc與勵磁電壓Uf之間的相位差始終保持90°電角度?？刂评@組為額定電壓時(shí)所產(chǎn)生的氣隙磁通勢為圓形旋轉磁通勢，產(chǎn)生的電磁轉距最大。

　?。?）相位控制

　　通過(guò)改變控制電壓Uc與勵磁電壓Uf之間的相位差來(lái)實(shí)現對電機轉速和轉向的控制，而控制電壓的幅值保持不變。

　　Uc相位通過(guò)移相器可以改變，從而改變兩者之間的相位差，

　?。?）幅值相位控制

　　勵磁繞組串接電容c后再接到交流電源上，控制電壓Uc與電源同相位，但幅值可以調節，當Uc的幅值可以改變時(shí)，轉子繞組的耦合作用，使勵磁繞組的電流If也變化，從而使勵磁繞組上的電壓Uf及電容　上的電壓uc也跟隨改變，Uc與Uf的相位差？也隨之改變，即改變Uc的大小，Uc　與Uf的相位差也隨之改變，從而改變電機的轉速。

　　交流伺服電動(dòng)機的構造與特點(diǎn)

　　交流伺服電動(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。

　　交流伺服電動(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，如圖所示。

　　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。

　　交流伺服電動(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、運行范圍較寬

　　如圖所示，較差率S在0到1的范圍內伺服電動(dòng)機都能穩定運轉。

　　3、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。