伺服电动机PPT
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点...
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。简介伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。当转矩为零时，转速最高，但不会超过额定转速。转子的转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电动机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电动机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电动机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电动机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电动机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制伺服电动机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电动机直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同。电动机转速n为n=E/K∅=（U-IaRa）/K∅式中E为电枢反电动势；U为电枢电压；Ia为电枢电流；Ra为电枢电阻；∅为励磁磁通。电压U恒定，电动机转速n随着输入控制电流Ia而变化。在控制过程中，主要靠改变电枢控制电压Ua或电枢控制电流Ia来控制电动机转速n或转子角位移，实现伺服控制。直流伺服电动机具有良好的线性调节特性和快速的时间响应。但直流伺服电动机存在电刷和换向器，结构复杂，价格较高，维护困难，在大修时还要经常更换电刷。因此，它的应用受到限制。交流伺服电动机交流伺服电动机定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf接一恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电动机运行的目的。交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10%～15%和小于15%～25%）等特点。交流伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：永磁同步（SM型）电动机系统和感应异步（IM型）电动机系统。1. 永磁同步电动机系统永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机的励磁磁场恒定，控制绕组的电流则用来控制转子的转矩。由于励磁磁场恒定，永磁同步电动机的转速仅与控制绕组中的电流大小和相位有关，即仅需控制电流的大小和相位，即可实现电动机的调速。因此，永磁同步电动机较感应异步电动机具有更高的运行效率。永磁同步电动机系统又可分为正弦波驱动和梯形波驱动两种。正弦波驱动系统采用的是正弦波电流，其优点是控制性能好，转矩脉动小，调速范围宽，速度控制精确，动态性能好，且易于实现弱磁高速控制。但其正弦波电流必须由专用的驱动器来产生，因此，成本较高。梯形波驱动系统采用的是梯形波电流，又称方波驱动系统。它结构简单，成本低，但运行性能较差。2. 感应异步电动机系统感应异步电动机又称感应电动机，其工作原理与一般的感应电动机相同。感应电动机的定子用于产生磁场，并由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。转子装在定子内腔里，借轴承被支撑在两端盖中间。转子由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件组成。通过定子产生的磁场与转子导体的相对运动，将电能转变为机械能，带动转子旋转并输出转矩。感应异步电动机具有结构简单、坚固耐用、成本低、维护方便等优点，但调速性能较差（特别是无刷调速系统）。目前较好的感应异步电动机系统具有较宽的调速范围，其最高转速与最低转速之比可达20：1甚至更高，并具有较高的稳速精度。另外，由于感应异步电动机在运行时必须先从电网吸收无功功率以建立磁场，所以功率因数较低，对电网有一定的影响。但如果采取适当的措施，则可将功率因数提高到0.8～09。3. 交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式主要有三种：幅值控制、相位控制和幅相控制。幅值控制是通过改变控制绕组的电流幅值来控制电动机的转矩和转速。这种控制方式简单，但调速范围有限，且低速时转矩脉动较大。相位控制是通过改变控制绕组的电流相位来控制电动机的转矩和转速。这种控制方式可以实现较宽的调速范围，且低速时转矩脉动较小，但控制精度要求较高。幅相控制是结合幅值控制和相位控制的方式，通过同时改变控制绕组的电流幅值和相位来控制电动机的转矩和转速。这种控制方式可以实现更精确的控制，且具有更宽的调速范围和更好的低速性能。4. 交流伺服电动机的应用领域交流伺服电动机广泛应用于各种需要高精度、快速响应和稳定运行的自动化设备中，如数控机床、工业机器人、自动化生产线、印刷机械、纺织机械、包装机械、医疗设备、航空航天等领域。总结伺服电动机是一种高性能的电动机，具有快速响应、高精度、高稳定性等特点。随着自动化技术的不断发展，伺服电动机在各个领域的应用越来越广泛。直流伺服电动机和交流伺服电动机是两种常见的伺服电动机类型，其中交流伺服电动机由于结构简单、维护方便等优点而得到广泛应用。未来，随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，伺服电动机的性能和应用领域将会得到进一步提升和拓展。
