控制器件-交流伺服电动机ppt课件

1、第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.6 8.6 交流伺服电动机的主要性能目的交流伺服电动机的主要性能目的8.7 8.7 变频调速技术简介变频调速技术简介 8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造8.1.1 根本任务原理根本任务原理 第第8章章 交流伺服电动

2、机交流伺服电动机8.1.1 根本任务原理根本任务原理 8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.1.1 根本任务原理根本任务原理 VV 转子导条切割旋转磁场转子导条切割旋转磁场磁力线，产生感应电势，磁力线，产生感应电势，使转子导条有电流流过。使转子导条有电流流过。 有电流流过的导条在磁有电流流过的导条在磁场中遭到的电磁力对转轴场中遭到的电磁力对转轴构成电磁力矩，使转子跟构成电磁力矩，使转子跟着旋转磁场转动。着旋转磁场转动。8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电

3、动机8.1.1 根本任务原理根本任务原理 VV 转子的转动方向与磁铁转子的转动方向与磁铁的转动方向一样，转子转的转动方向一样，转子转速与磁铁的转速成正比。速与磁铁的转速成正比。 由于转子本身阻转矩以由于转子本身阻转矩以及负载阻转矩的影响，转及负载阻转矩的影响，转子的转速要小于磁铁转动子的转速要小于磁铁转动转速，故称异步电动机。转速，故称异步电动机。8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.1.2 构造特点构造特点 8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.

4、1.2 构造特点构造特点 8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.1.2 构造特点构造特点 8.1 8.1 交流伺服电动机的原理和构造交流伺服电动机的原理和构造第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 对称两相绕组：励磁对称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅相等，通入的交流电幅值相等，相位相差值相等，相位相差9090.

5、. )90sin(sin0tIitIimfmk 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 对称两相绕组：励磁对称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅相等，通入的交流电幅值相等，相位相差值相等，相位相差9090. . )90sin(sin0tBBtBBmfmk 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 0t时辰：时辰：0 kBmfBB

6、)90sin(sin0tBBtBBmfmk 0t0 t 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 0t8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 mfBB22 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 1t时辰：时辰：4 tmkBB22 1t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 0t1t8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 0 fB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 2t时辰：时辰：2 tmkBB 2t第第8章

7、章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 0t2t1t8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 mfBB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t时辰：时辰： t0 kB3t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 3t0t2t1t8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 0 fB )90sin(sin0tBBtBBmfmk 4t时辰：时辰：23 tmkBB 4t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的

8、圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 3t0t2t1t4t8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 5t时辰：时辰： 2 t与与 t0 时辰一样时辰一样5t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk tBBtBBmfmk cossin12222 mfmkBBBB3t0t2t1t4t5t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两

9、相对称绕组的圆形旋转磁场 8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t0t2t1t4t5t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 两相系统中，两个两相系统中，两个脉振磁通轴线垂直，相脉振磁通轴线垂直，相位差为位差为9090，幅值相等，幅值相等，其合成磁场必然是一个其合成磁场必然是一个圆形旋转磁场。圆形旋转磁场。kkffWIWI kWWII kffk3t0t2t1t4t5t第第8章章 交流伺服电动机交流伺

10、服电动机8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场两相对称绕组的圆形旋转磁场 8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.2 旋转磁场的转动方向旋转磁场的转动方向 旋转磁场的转向是旋转磁场的转向是从流过超前电流的绕组从流过超前电流的绕组轴线转到流过滞后电流轴线转到流过滞后电流的绕组轴线。的绕组轴线。 )90sin(sin0tBBtBBmfmk 3t0t2t1t4t5t第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.2 旋转磁场的转动方向旋转磁场的转动方向 恣意一个绕组上所加的电压反相时，原恣意一个绕组上所加的电

11、压反相时，原来是超前电流的就变成滞后电流，因此旋转来是超前电流的就变成滞后电流，因此旋转磁场和电机的转向也发生变化。磁场和电机的转向也发生变化。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.3 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 两极电机，电流每变化一周，磁场旋转一圈。两极电机，电流每变化一周，磁场旋转一圈。)60)(rpmsrffns f=50 Hzf=50 Hz时：时：)30005060(rpm snf=400 Hzf=400 Hz时：时：)2400040060(rpm sn第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两

12、相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.3 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 四极电机四极电机: :两个控制绕组两个控制绕组和两个励磁绕和两个励磁绕组分别串联，组分别串联，在圆周上间隔在圆周上间隔均匀地分布。均匀地分布。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.2.3 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 当四极电机所通的当四极电机所通的相位差为相位差为90 90 的两相的两相交流电变化一周时，交流电变化一周时，)60)(rpmsrpfpfns 1t2t4t3t2t3t4t5t合成磁场旋转半周。合成磁场旋转半周。第第8章章 交流伺

13、服电动机交流伺服电动机kWWIIkffk kUjUfk 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件产生圆形旋转磁场的条件8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 kkffWIWI kWWIIkffk fkIjkI kEjEfk 两绕组处在同样的两绕组处在同样的槽中，体积相等。槽中，体积相等。kllSSkffk SlR 22)(kWWRRkfkf 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件产生圆形旋转磁场的条件8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 fkIjkI kEjEfk 22)(kWW

14、RRkfkf IWLX GWIWWX22 22)(kWWXXkfkf 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件产生圆形旋转磁场的条件8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 fkIjkI kEjEfk 22)(kWWRRkfkf kkkkkkXI jRIEU 22kXIjjkkRIjkkEjfffff 22)(kWWXXkfkf kUjf 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件产生圆形旋转磁场的条件8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 kWWIIkffk kUjUfk 运用：在某些

15、场所下，如采用晶体管伺服放运用：在某些场所下，如采用晶体管伺服放大器时，控制电压往往比励磁电压低，应选大器时，控制电压往往比励磁电压低，应选用控制绕组匝数少于励磁绕组匝数的电机。用控制绕组匝数少于励磁绕组匝数的电机。 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件产生圆形旋转磁场的条件8.2 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场两相绕组的圆形旋转磁场 8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.1 转速与转差率转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么磁场中遭到的

16、电磁力产生的，而转子电流那么是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。磁场转速的差值成正比。nnn s sssnnnnns 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.1 转速与转差率转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。是由转子导

17、条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。磁场转速的差值成正比。sssnnnnns )1 (snns 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.1 转速与转差率转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转电磁

18、力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。磁场转速的差值成正比。 snITRL)1 (snns 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.1 转速与转差率转速与转差率 电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么磁场中遭到的电磁力产生的，而转子电流那么是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。 电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。磁场转速的差值成正比。)

19、1 (snns snns , 00 1 ns,第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时zpnffH60sRs 感应电势频率感应电势频率第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时 lBEmcm fpDpfDnDssss606060 fpDs 感应电势幅值感应电势幅值第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析

20、8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时 lBEmcm fpDs m0mp2sin1 BdBB lB ppDs2 lDpBsm 感应电势幅值感应电势幅值第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时 lBEmcm fpDs lDpBsm ffpDllDpEss cm fEE22. 221cmc 感应电势幅值感应电势幅值第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子

21、不动时转子不动时 fWEWEfcff44. 42 励磁绕组：励磁绕组：控制绕组：控制绕组： fWEWEkckk44. 42 转子绕组：转子绕组： fWEWERcRR44. 42 感应电势幅值感应电势幅值第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时漏磁电势漏磁电势励磁绕组：励磁绕组：fffXI jE 控制绕组：控制绕组：kkkXI jE 转子绕组：转子绕组：RRRXI jE 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2

22、 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时电阻压降电阻压降励磁绕组：励磁绕组：ffrfRIE 控制绕组：控制绕组：转子绕组：转子绕组：kkrkRIE RRrRRIE 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子不动时转子不动时励磁绕组：励磁绕组：转子绕组：转子绕组：电压平衡方程式电压平衡方程式ffffffXI jRIEU 控制绕组：控制绕组：kkkkkkXI jRIEU RRRRRXI jRIE WfE44. 4 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转

23、分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子转动时转子转动时定子绕组与转子不动时一样定子绕组与转子不动时一样励磁绕组：励磁绕组：控制绕组：控制绕组：ffffffXI jRIEU kkkkkkXI jRIEU WfE44. 4 dttdiLRtitetuaaaaaa)()()()( 与直流电机比较：与直流电机比较：第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子转动时转子转动时转子切割磁力线的转速变为转子切割磁力线的转速变为nn fWERR44. 4 ssnn sfWERR

24、s44. 4 RsE RsREsE RRssXX RRRXI jE sXI jRIEsRRRRR sffR 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.2 电压平衡方程式电压平衡方程式 转子转动时转子转动时励磁绕组：励磁绕组：控制绕组：控制绕组：转子绕组：转子绕组：电压平衡方程式电压平衡方程式ffffffXI jRIEU kkkkkkXI jRIEU sXI jRIEsRRRRR WfE44. 4 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩转子绕组存

25、在漏电抗，转子转子绕组存在漏电抗，转子阻抗是电感性的，转子导条阻抗是电感性的，转子导条中的电流要落后于电势一个中的电流要落后于电势一个阻抗角阻抗角R.R.0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex)1sin(RmRxxIi )1sin( xBFmxlxIR)1sin(Rm 第第8章章 交流伺服电动机交流

26、伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩0sinRm1Ee sinRm2Ee 2sinRm3Ee 9sinRm10Ee )1sin(Rm xEex)1sin(RmRxxIi )1sin( xBFmxlxIR)1sin(Rm )1sin( xlIBFRmmx)1sin(Rx )cos()cos(21sinsinBABABA第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF )1sin( xlIBFRmmx)1sin(Rx

27、 )cos()cos(21sinsinBABABA第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF RZxxRFDT12 RZxRRmmRxlIBD1)1(2cos4 RZ 20RRRmmRlZIBD cos4 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF RZxxRFDT12RRm2IIlDpBsm DsDR RRRcos42 IpZT RRR

28、mmRcos4 lZIBDT aTICT 转子电流有功分量转子电流有功分量第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩)1(2coscos21RRRmmxxlIBF 102RZxxRFDTRRm2IIlDpBsm DsDR RRRcos42 IpZT RRRmmRcos4 lZIBDT aTICT T与输入电压的关系与输入电压的关系第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR

29、22)(RRRRRsXsEI 22)(sRXEIRRRR T与输入电压的关系与输入电压的关系ffRREWWE ffEU 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR 22)(sRXEIRRRR T与输入电压的关系与输入电压的关系22)(sRXWUWIRRffRR ffRREWWE ffEU 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(sRXW

30、UWIRRffRR fWEff44. 4 fWUff44. 4 ffEU fWUff 22 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT sXI jRIEsRRRRR )(sjXRIEsRRRR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT )(sjXRIEsRRRR 22)(cosRRRRRsXR 22)(sRXWUWIRRf

31、fRR fWUff 22 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(cossRXsRRRRR 22)(cosRRRRRsXR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.3 电磁力矩电磁力矩RRRcos42 IpZT 22)(cossRXsRRRRR 22)(sRXWUWIRRffRR fWUff 22 )(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 第第

32、8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 8.3.4 机械特性机械特性)(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 机械特性：机械特性：Uf坚坚持一定时，转矩持一定时，转矩与转速的关系。与转速的关系。)(422RR2fR2fRRdRXfWRUpWZT s=1时，时，n=0：第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 )(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR 机械特性：机械特性：Uf坚坚持一定时，转矩持一定时，转矩与转速的关系。与转速的关系。对对s求导，并令导数为求导，并

33、令导数为0：RRmXRs R2f2fRRfXWUpWZT 8max 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 稳定性的概念第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 下降段下降段h h TnTL 稳定性的讨论稳定区稳定区 上升段上升段ah ah TnTL不稳定区不稳定区 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 0/ dndT临界转差率临界转差率稳

34、定任务区稳定任务区1 RRmXRs)(422RR2fR2fRRdRXfWRUpWZT 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 阻尼系数阻尼系数D D ndTdD55. 9 055.9nTDd 211255. 9nnTTD 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.3 8.3 圆形旋转磁场运转分析圆形旋转磁场运转分析 阻尼系数阻尼系数D D ndTdD55. 9 D值越大，转矩值越大，转矩的变化对转速的影响的变化对转速的影响越小，电机运转也就越小，电机运转也就越稳定。越稳定。 第第

35、8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.3.4 机械特性机械特性8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 tBBtBBmfmk cossinkmfmBB kkffWIWI tBBtBBmfmk cossin1 fmkmBB 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t0t时辰：时辰：0

36、 kBmfBB 0 t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t1t时辰：时辰：mkBB22 4 tmfBB22 1t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t2t时辰

37、：时辰：mkBB 2 t0 fB1t2t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t3t时辰：时辰：0 kB tmfBB 1t2t3t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时

38、 0t4t时辰：时辰：mkBB 23 t0 fB1t2t3t4t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t5t时辰：时辰： 2 t1t2t3t4t与与 t0 时辰一样时辰一样5t tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组所产生

39、的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 0t1t2t3t4t5t122222 mfmkBBBB tBBtBBmfmk cossin第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组电流相位差不等于两个绕组电流相位差不等于9090度度 tBBtBBmfmk cos)cos1(sinsin cos1sin)cos1 (1mmBB12122122 mfmkBBBB 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.1 椭

40、圆形旋转磁场的产生椭圆形旋转磁场的产生 两个绕组电流相位差不等于两个绕组电流相位差不等于9090度度122222 mfmkBBBB 两个绕组所产生的磁势幅值不等时两个绕组所产生的磁势幅值不等时 为椭圆度为椭圆度 越小，椭圆越扁。越小，椭圆越扁。 =1时，为圆形旋转磁场；时，为圆形旋转磁场； =0时，为脉振磁场。时，为脉振磁场。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的分解椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cossintBBtBBmfmk cos)2121(sin)2121(第第8章章 交流伺服电动

41、机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的分解椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cos21sin2111 2121fffkkkBBBBBB tBBtBBmfmk cos21sin2122第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机 tBBtBBmfmk cossin8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的分解椭圆形旋转磁场的分解 tBBtBBmfmk cos21sin2111 tBBtBBmfmk cos21sin2122 椭圆形旋转磁场可以分解为一个幅值大的椭圆形旋转磁场可

42、以分解为一个幅值大的同方向圆形旋转磁场，和一个幅值小的反方向同方向圆形旋转磁场，和一个幅值小的反方向圆形旋转磁场。圆形旋转磁场。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机 椭圆形旋转椭圆形旋转磁场可以分解成磁场可以分解成两个转向相反的两个转向相反的圆形旋转磁场，圆形旋转磁场，总的电磁力矩也总的电磁力矩也是这两个圆形旋是这两个圆形旋转磁场电磁力矩转磁场电磁力矩之差。之差。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 ssnnns正正正正反反snnnnnnns2)(2sssss第第8

43、章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 圆形旋转磁场电磁力矩：圆形旋转磁场电磁力矩：)(4222sRXfsWURpWZTRR2ffRRR fWEUfff44. 4 电机参数和转差率电机参数和转差率s s一定时：一定时：2 T22mB +2mBT 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 fmefmBBB2121 正fmefmBBB2121 反102102)2

44、1()(TTBBTem 正正20)(mBBTT 202202)21()(TTBBTem 反反第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 102102)21()(TTBBTem 正正202202)21()(TTBBTem 反反T=T正正-T反反正正反反ss 22 , 11 , 0反反正正ss第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 T=T正正-T反反第第8章

45、章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 堵转特性：伺服电动机堵转转矩与控制电压的堵转特性：伺服电动机堵转转矩与控制电压的 关系曲线，即关系曲线，即Td=( e)曲线。曲线。 T=T正正-T反反d0ed02ed02ed)21()21(TTTT Td0对称运转时的对称运转时的堵堵 转转矩。转转矩。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 堵转特性：伺服电动机堵转转

46、矩与控制电压的堵转特性：伺服电动机堵转转矩与控制电压的 关系曲线，即关系曲线，即Td=( e)曲线。曲线。 d0ed02ed02ed)21()21(TTTT Td0对称运转时的对称运转时的堵堵 转转矩。转转矩。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.4.2 椭圆形旋转磁场的机械特性椭圆形旋转磁场的机械特性 机械特性适用表达式机械特性适用表达式 用多项式逼近曲线：用多项式逼近曲线：2d010AnBnTTHTTnn22d010s时时，010Tnns时，时，H24snHAsd04nTHB第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.4

47、8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 用多项式逼近曲线：用多项式逼近曲线：2d010AnBnTT24snHAHsd04nTHB2)2(0dsTnTH220AnBnTTdo 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机机械特性适用表达式机械特性适用表达式 8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 用多项式逼近曲线：用多项式逼近曲线：2d010AnBnTT24snHAsd04nTHB202e102e)21()21(TTT )()21(2d02eAnBnT )()21(2d02eAnBnT 2e2ed0)1(2AnnBTe 220AnBnTTdo 2)2(0dsTnT

48、H第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机机械特性适用表达式机械特性适用表达式 8.4 8.4 椭圆形旋转磁场运转分析椭圆形旋转磁场运转分析 8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 交流伺服电动机控制的根本概念交流伺服电动机控制的根本概念 励磁绕组接在恒值的交流电源上，其值等于励磁绕组接在恒值的交流电源上，其值等于额定励磁电压；额定励磁电压； 励磁绕组电压与控制绕组电压之间固定地坚励磁绕组电压与控制绕组电压之间固定地坚持持9090的相位差；的相位差； 控制绕组电压的幅值由控制电路控制，用来控制绕组电压的幅值由控制电路控制，用来调理电动机的转速。调理电动机的转速。 普统统过使控

49、制绕组电压反向来控制电动机普统统过使控制绕组电压反向来控制电动机反向转动；反向转动； 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.1 转速控制与调理特性转速控制与调理特性有效信号系数有效信号系数e e：控制电压：控制电压UkUk与额定控制电与额定控制电压压 Ukn Ukn的比的比值。值。 有效信号系数有效信号系数e e不但可以表示控制电压不但可以表示控制电压的值，而且也可表示电机不对称运转的程度。的值，而且也可表示电机不对称运转的程度。knkeUU , 0knkUU 1 , 0 e e e越小，不对称程度也就越大。越小，不对称程度也

50、就越大。 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.1 转速控制与调理特性转速控制与调理特性定子绕组电阻压降和漏磁电势很小，因此有：定子绕组电阻压降和漏磁电势很小，因此有：fmkmknkeUU efmfkmkfkfnkWWEEUU fmkmfmkmBBfkfnknWWkUU 1 e与与 的关系的关系fmkmfnkkUU 1knfnkUU 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 调理特性：调理特性：TLTL一定一定时，转速与时，转速与 e e的关的关系系第第8章章 交流伺服电

51、动机交流伺服电动机8.5.1 转速控制与调理特性转速控制与调理特性8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 幅值控制时，经过幅值控制时，经过调理控制绕阻电压幅调理控制绕阻电压幅值来控制电机转速，值来控制电机转速，也就是调理有效信号也就是调理有效信号系数系数 e. e. e由由0.25变为变为0.5： LTbcanabna点跳到点跳到c点点, TTL；na增大为增大为nb, T=TL。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5.1 转速控制与调理特性转速控制与调理特性 三相交流电有中点：三相交流电有中点：AUBUCUCBUA、B、C三相电源依次三相电源依次相差相差120相位角

52、。相位角。三相交流电一相相电压与其三相交流电一相相电压与其他两相线电压相位相差他两相线电压相位相差90 .CBAUU第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法 三相交流电没有中点：三相交流电没有中点：利用变压器得到线电压利用变压器得到线电压利用变压器中心抽头利用变压器中心抽头第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法直接利用三相电源的恣意两相线电压直接利用三相电源的恣意两相线电压 三相交流电源三个线电压的相位互差

53、三相交流电源三个线电压的相位互差120120； 系统中其它元件如自整角机，伺服放大系统中其它元件如自整角机，伺服放大器等也存在相位移，使得加到伺服电动机器等也存在相位移，使得加到伺服电动机定子绕组上的两个电压能接近定子绕组上的两个电压能接近9090的相位差。的相位差。 简一方便，但相位误差比较大。简一方便，但相位误差比较大。 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法 交流伺服电动机励磁绕组直接接到电源；交流伺服电动机励磁绕组直接接到电源；控制信号经过移相网络移相再加到控制绕组，控制信号经过移相网络移相再加到控

54、制绕组，使控制电压与系统基准电压成使控制电压与系统基准电压成90o90o相移。相移。 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机移移相相网网络络8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法 单相电源直接供应敏感单相电源直接供应敏感元件，经过放大器后给控制元件，经过放大器后给控制绕组供电；同时，经过串联绕组供电；同时，经过串联电容器电容器C C供应伺服电动机的供应伺服电动机的励磁绕组，使控制绕组电压励磁绕组，使控制绕组电压与励磁绕组电压成与励磁绕组电压成90o90o相移。相移。 电容移相电容移相第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机

55、的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法 励磁绕组回路中串联电容器励磁绕组回路中串联电容器C C后，励磁绕组后，励磁绕组两端的电压相位将超前与电源电压相位。两端的电压相位将超前与电源电压相位。 选择电容值，可以选择电容值，可以使励磁绕组电压超前使励磁绕组电压超前控制绕组电压控制绕组电压90o90o。cfUUU UkUkIk fUcUfIf f 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法电容移相分析电容移相分析fcfUU sin cfcfffXIUZIU cfcfffcfXZXIZIUU

56、ffcZX sin UkIkUk fUcUfIf f kUkI第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法电容移相分析电容移相分析ffcZX sin CfCXc 2101066 UkIkUk fUcUfIf f )(102sin6FZfCff kUkI第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法电容移相分析电容移相分析ffUU tan fcUU sec 串联电容后，电容串联电容后，电容器上的电压会超越电器上的电压会超越电源电压，励磁

57、绕组电源电压，励磁绕组电压普通也会超越电源压普通也会超越电源电压。电压。 UkIkUk fUcUfIf f )(102sin6FZfCff kUkI第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法电容移相分析电容移相分析 阻抗阻抗ZfZf和阻抗角和阻抗角f f随随转速变化。转速变化。 UkIkUk fUcUfIf f 某一转速下测得的某一转速下测得的ZfZf和和f f确定的电容值，只能确定的电容值，只能保证该转速下相位差成保证该转速下相位差成9090. .)(102sin6FZfCff 普通取转速为普通取转速为0 0

58、时的时的阻抗阻抗Zf0Zf0和阻抗角和阻抗角f0f0来计算串联电阻值。来计算串联电阻值。 kUkI第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法电容移相分析电容移相分析)(102sin6FZfCff 断开开关断开开关S：fff0IUZ 合上开关合上开关S S，接上可变电容，接上可变电容器器C C，并改动电容值，使电，并改动电容值，使电流表读数到达最小：流表读数到达最小： ffaf0II cos第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方

59、法移相电容确定移相电容确定 将将U U和和UfUf分别送到示波器的程度输入端和分别送到示波器的程度输入端和垂直输入端，改动电容垂直输入端，改动电容C C值，当示波器屏上出值，当示波器屏上出现直立椭圆时，就表示相位差为现直立椭圆时，就表示相位差为9090。 假设还要求励磁假设还要求励磁电压等于额定值，电压等于额定值，就必需在励磁绕组就必需在励磁绕组两端再并联电容。两端再并联电容。 第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.2 相位控制方法相位控制方法移相电容确定移相电容确定起动：小功率交流伺服电动机，普通采用直起动：小功率交流伺服电动机，普

60、通采用直接起动方式；功率较大的电动机，通常采用接起动方式；功率较大的电动机，通常采用串联起动电阻降压起动方式，也可以采用自串联起动电阻降压起动方式，也可以采用自耦变压器来调理控制绕组电压。耦变压器来调理控制绕组电压。 停转：逐渐减小控制绕组电压，使转速逐渐停转：逐渐减小控制绕组电压，使转速逐渐变到零。在要求快速停转时，那么先把励磁变到零。在要求快速停转时，那么先把励磁绕组电压相位变反，使电动机转速迅速降低绕组电压相位变反，使电动机转速迅速降低。第第8章章 交流伺服电动机交流伺服电动机8.5 交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制 8.5.3 起动和停转控制起动和停转控制额定电压额定电压频率频