《伺服电机讲解[可修改版ppt]课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《伺服电机讲解[可修改版ppt]课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、伺服电机讲解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 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 5 5 交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用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 由于我们是从事非标自动化设
2、备设计与制造的，由于我们是从事非标自动化设备设计与制造的，由于我们是从事非标自动化设备设计与制造的，由于我们是从事非标自动化设备设计与制造的，主要是合理地选择和正确使用各种控制电机，因此本主要是合理地选择和正确使用各种控制电机，因此本主要是合理地选择和正确使用各种控制电机，因此本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、工作原理、工次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原理、工次讲座着重阐述伺服电机的基本结构、工作原理、工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：作特性和使用方法。具体内容如下：作特性和使用方法。具体内容
3、如下：作特性和使用方法。具体内容如下：1 1 1 1 概述概述概述概述 了解伺服电机基本结构，掌握其工作原理、运了解伺服电机基本结构，掌握其工作原理、运了解伺服电机基本结构，掌握其工作原理、运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行特性及其特点、应用场合，以求正确选用和使用行特性及其特点、应用场合，以求正确选用和使用行特性及其特点、应用场合，以求正确选用和使用它们。它们。它们。它们。目的目的 伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作
4、执行元件，将电信号转换为轴上的转角或中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角或中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角或中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。转速，以带动控制对象。转速，以带动控制对象。转速，以带动控制对象。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：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1 1 概述概述 在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没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。改变控制电压的有控制信号输
5、入，它就停止转动。改变控制电压的大小和相位大小和相位( (或极性或极性) )就可改变伺服电动机的转速和就可改变伺服电动机的转速和转向。转向。1.21.2伺服电机最大特点伺服电机最大特点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。压改变，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
6、。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1 1 概述概述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1 1 概述概述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 1 概述概述1.51.5伺服电动机典型生产厂家伺
7、服电动机典型生产厂家日本松下及安川，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2.12.1 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编码器信号输出线号输出线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
8、减速齿轮减速齿轮机械负载轴机械负载轴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 由定子和转子二由定子和转子二由定子和转子二由定子和转子二大部分组成大部分组成大部分组成大部分组成 1 1、定子定子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子定子定子壳体壳体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由定子和转子二大部分组成由定子和转子二大部分组成
9、1 1、定子定子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控制绕组与励磁绕组相差绕组相差900 (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 (2) 杯杯型型型型转子纲转子纲 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0.3
10、mm2 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 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时纠方向以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，
11、在转子导条中就产生感应电势。根据右手定则，割转子导条，在转子导条中就产生感应电势。根据右手定则，N N极下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而极下导条的感应电势方向垂直地从纸面出来。而S S极下导条的感极下导条的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接起来的，因此在感应电势的作用下，在转子导条中就会有环连接起来的，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。再根据通电导体在磁场中受力原理，转子载流导条又要与磁场相
12、互作用产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磁力，这个电磁力生电磁力，这个电磁力F F作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。作用在转子上，并对转轴形成电磁转矩。根据左手定则，转矩方向与磁铁转动的方向是一致的，也是顺时根据左手定则，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。向转动起来。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励磁
13、绕组有效匝数励磁绕组有效匝数UfUf与与与与控制绕组有效匝数控制绕组有效匝数控制绕组有效匝数控制绕组有效匝数UCUC相相相相等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差90900 0电角度，有效匝数又电角度，有效匝数又电角度，有效匝数又电角度，有效匝数又相等的两个绕组称为对相等的两个绕组称为对相等的两个绕组称为对相等的两个绕组称为对称两相绕组。称两相绕组。称两相绕组。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
14、时，又假定通入励磁同时，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绕组的电流绕组的电流UfUf与通入控与通入控与通入控与通入控制绕组的电流制绕组的电流制绕组的电流制绕组的电流UCUC相位上相位上相位上相位上彼此相差彼此相差彼此相差彼此相差90900 0幅值彼此相幅值彼此相幅值彼此相幅值彼此相等，这样的两个电流称等，这样的两个电流称等，这样的两个电流称等，这样的两个电流称为两相对称电流，用数为两相对称电流，用数为两相对称电流，用数为两相对称电流，用数学式表示为学式表示为学式表示为学式表示为3.13.1旋转磁场的产生旋转磁场的产生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
15、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在电机内就产生一个旋转磁场转磁场。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3.3 3.3 伺服电机旋转磁场的速度伺服电机旋转磁场的速度 旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表示
16、的是一台两极的电机，即极对数示的是一台两极的电机，即极对数P1。对两极电机而言，电。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而当流每变化一个周期，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，磁场每秒应当个周期时，磁场每秒应当转转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 4.1.1.1.1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 对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零对于伺服电动机，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，就是控制电压信号时的机械特性，所谓零信号，就是控制电压UC0，这时，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磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁形旋转磁场，其作用可
