交流伺服電動機自轉現象的避免

發布者: admin  時間:2020/9/9 11:04:02

  交流伺服電動機就是兩相異步電動機,它的定子上有空間相差90°電角度的兩相分布繞組,一相為勵磁繞組f,一相為控制繞組K,轉子為籠形。電動機工作時,勵磁繞組f接單相交流電壓Uf,控制繞組接控制信號電壓UK,Uf與UK兩者同頻率。交流伺服機必須象直流伺服機一樣具有伺服性,即控制信號電壓強時,電動機轉速高;控制信號電壓弱時,電動機轉速低;若控制信號電壓等于零,電動機就應該不轉了。為了滿足信號電壓強時轉速高、信號電壓弱時轉速低這一要求,可以讓信號強時電機氣隙磁通勢接近圓形旋轉磁通勢,弱時橢圓度大接近脈振磁通勢就行。而對于要求信號電壓消失,即UK=0后,電動機不轉必須采用相應技術措施才能實現。


  我們知道,單相異步電動機定子若只有一相繞組通電時,其機械行性為過點。

  T=0,n=0)的對稱曲線,在其正轉電磁轉矩特性曲線T+=f(s),T+=Tm+時的臨界轉差率sm+<1,T-=f(s)與T+=f(s)對稱,因此00;而0>n>-n,合成轉矩T<0。如果交流伺服電動機的定子繞組與一般單相異步電動機的一樣,那么正在運行的交流伺服電動機的控制信號電壓一旦變為零,電機就運行于只有勵磁繞組—相通電的情況下,那么電機還必然在原來的旋轉方向上繼續旋轉,只是轉速略有下降,但絕不可能停下來。這種信號電壓消失后電動機仍然旋轉不停的現象稱為自轉,自轉現象破壞了伺服性,顯然是要避免的。那么交流伺服電動機怎樣避免單相運行時的自轉呢? 可以看—下圖1中所示的機械特性,這也是只一相繞組通電時的機械持性,其正轉電磁轉矩特性曲線T+=f(s),T+=Tm+”時的臨界轉差率sm+=l,T+=f(s)與T-=f(s)對稱。因此電機總的電磁轉矩持性T=f(s)具有這樣的特點:①過零,無起動轉矩;②0n>- n1時,T>o,也是制動件轉矩。在這種情況下,本來運轉的交流伺服機.若控制信號電壓消失后,由于一相繞組通電運行時的電磁轉矩是制動性的,電動機轉速將被制動到n=0,只要sm+>1,就能避免自轉現象。

  實際的交流伺服電動機,需要正轉磁通勢(或反轉磁通勢)單獨作用時的sm很大。加大sm的方法是增大轉子回路的電阻r2。因為sm∝r2,所以交流伺服電動機轉子電阻相對于一般異步電動機來說是很大的。

  設計交流伺服電動機時,當勵磁繞組與控制繞組分別為額定值大小時(對控制繞組來講,額定電壓指最大的控制電壓),兩繞組產生的磁通勢幅值也一樣大。交流伺服電動機運行時,勵磁繞組如果接在額定電壓上,大小、相位都不變,那么改變控制繞組所加的電壓UK的大小和相位,電動機氣隙磁通勢則隨著信號電壓UK的大小和相位而改變,有可能為圓形旋轉磁通勢,有可能為不同橢圓度的橢圓旋轉磁通勢,也有可能為脈振磁通勢。而由于氣隙磁通勢的不同,電動機機械特性也相應改變,那么拖動著負載運行的交流伺服電動機的轉速n也就隨之變化了。這就是交流伺服電動機利用控制信號電壓UK的大小和相位的變化,控制轉速隨之變化的道理。


  改變UK的大小與相位即實現對交流伺服電動機的控制,控制方法主要有三種:幅值控制、相位控制和幅值—相位控制。

  1.幅值理制

  由加在控制繞組上信號電壓的幅值大小來控制交流伺服電動機轉速,這種控制方式稱為幅值控制。

  幅值控制接線如圖2所示。勵磁繞組f直接接交流電源。電壓大小為額定值??刂评@組所加的電壓為UK,其相位與勵磁繞組電壓相差90°,如落后90°,UK大小可以改變。UK的大小為UK=αUKn,UKn為控制繞組額定電壓, α稱為有效信號系數,α最大值為1。若以

  UKn為基恒,控制信號電壓UK 的標么值是α,即: UK /UKn= UK=α

  

  (a)控制接線圖 (b) Ff最大瞬間

  若有效信號系數α≠1,控制繞組磁通勢幅值與勵磁繞組磁通勢幅值不一樣大,而兩繞組空間相差90°電角度,所加電壓及所通電流時間相差90。電角度,電機總的氣隙合成磁通勢為橢圓形旋轉磁通勢,空間磁通勢向量圖如圖2 (b)所示。該圖中Ff+與Ff-為勵磁繞組脈振磁通勢Ff分解成的兩個正、反旋轉磁通勢;FK+與FK-為控制繞組脈振磁通勢FK分解成的兩個正、反旋轉磁通勢;電機內正轉磁通勢為F+=Ff++FK+,反轉磁通勢F-=Ff-+FK-,這是最一般的情況。當α=1時,Ff=FK,F+=2 Ff+,F-=0。氣隙磁通勢F=F+,為圓磁通勢;當α=0時,FK=0,氣隙磁通勢F=Ff+為脈振磁通,F+=F-=Ff/2;而0<α<1時,氣隙中F+=Ff++FK+,F-=Ff-+FK-,為橢圓磁通勢。α值越小,橢圓度越大,越接近脈振磁通勢。

  采用分析單相異步電動機兩相繞組通電時的同樣方法,正轉磁通勢與反轉磁通勢分別產生電磁轉矩T+與T-,總的電磁轉矩T=T++T-。最后可以得出有效信號系數α為不同值時相應的機械待性,如圖3(a)所示。該圖中,電磁轉矩與轉 速都采用標么值,轉

  矩的基值是α=1圓形磁通勢時電機的起動轉矩,轉速的基值是同步轉速n1。機械特性不是直線。從圖1-35所示的機械特性看出,有效信號系 數α=1時,氣隙磁通勢為圓磁通勢,F-=0,T-=0,在一定的轉速下電磁轉矩T=T+最大。α<1時,正轉磁通勢F+減小,T+減小反轉磁通勢F-出現,T-≠0,在一定轉速下電磁轉矩T= T++ T-,比α=1時小。而α=0,正轉磁通勢F+與反轉磁通勢F-大小相等,機械特性T=f(s)如圖1=33所示。在圖l-35(a)中則過原點不在第Ⅰ象限內。同時還可以看出,α=1時,理想空載轉速為同步轉速n0;而α<1時,由于T-存在,使得理想空載轉速小于n0,道理與單相異步電動機相同。α越小,理想空載轉速越低。機械特性中,在0<α<1整個范圍內,起動轉矩的標么值TS=α。

  交流伺服電動機幅值控制時的調節特性也可以從機械特性得到的,如圖3(b)所示。幅值控制時調節特性也不是直線,只在n較小時近似為直線。為了盡量使交流伺服電動機調節特性用在n較小的區域,以保證伺服系統的動態誤差較小,許多交流伺服電動機采用頻率為400Hz的交流電源,提高它的同步轉速n0。與直流伺服電動機相似,調節特性與橫抽交點的有效信號系數α的值為始動電壓的標么值,轉矩大時,始動電壓高,始動電壓與轉矩二者標么值的數值相等。

  (a)機械特性 (b) 調節特性


  交流伺服電動機輸出功率P2=T2Ω≈TΩ,在一定的控制信號電壓下,若轉速很低,由于Ω很小,輸出功率P2也很小;若轉速接近于理想空載轉速時,由于T很小,輸出功率也很小。α越大,輸出的功率也越大。交流伺服電動機的額定功率通常規定為當α=1時的最大輸出功率,此時相應的轉速則為額定轉速,相應的輸出轉矩則為額定轉矩,與一般電動機的規定方法是不一樣的。

  2.相位控制

  由加在控制繞組上的信號電壓的相位來控制交流伺服電動機轉速的控制方式稱為相位控制。相位控制接線如圖4所示。勵磁繞組接在交流電源上,大小為額定電壓,控制繞組所加信號電壓的大小為額定值,但是相位可以改變。Uf與Uk是同頻率的,二者相位差為β,β=0~90°,例如Uk落后于Uf。這樣sinβ=0~ 1,sinβ稱為相位控制的信號系數。

  

  3.幅值-相位控制

  交流伺服電動機幅值-相位控制接線如圖5所示。勵磁繞組外邊串電容器后再接交流電源,控制電壓為Uk,Uk與電源電壓同頻率、同相位.大小可以改變。


  相位控制、幅值-相位控制的交流伺服電動機的控制信號變化時,電機內合成磁通勢的性質或橢圓度也隨之改變,從而具有不同的機械特性,使電機具有伺服性。這兩種控制方法的機械特性和調節特性與幅值控制的相似,為非線性,在轉速標么值較小時線性好。由于幅值-相位控制線路簡單,輸出功率較大,采用較多。



版權所有 ? 深圳市歐諾克科技有限公司 粵ICP備20046782號
技術支持:易巨信息
国产精品自产拍在线观看中文_与子的乱生活_爽一点搔一点叫大声点