控制电机——两相电机.ppt

交流电机旋转的条件:①旋转的磁场
②转子绕组闭合回路
第七章两相电机
③转速差
§7两相伺服电动机
一、概述
上章我们简单介绍了单相电机,
从结构上看两相伺服电动机与单相电
机有相似之处,定子上也有两相绕组
移相器
所不同的是单相电机其工作绕组是单
相的(单相电容电动机工作时辅助绕组
也接入),而两相电机其工作绕组是两
相的。两相绕组在空间互成90电角,
接于电源上的绕组称为激磁绕组N;
另一相加控制电压称为控制绕组N。
线路原理如图7-3。伺服电动机的运转
将由控制电压U的大小和相位来控制
图7-3两相伺服电动机
的线路原理图
交流伺服电动机是一种两相的交流电动机
两相伺服电动机的转子主要有笼型和杯型两种
图7-1为宠型

转子伺服电动机
结构图。其转子
结构与三相异步

电动机龙形结构
相同。这种电机
体积小、机械强1轴承
度好、激磁电流
较小相比于杯型
j
转子电机),所以
采用这种结构的
电机多
图7-1笼型转子两相伺服电动机主要结构
另一种空心杯形转子电机结构如图7-2际示。它的待点是:在
内、外定子(电工钢片制成之间有空心杯转子装在转轴上。空心杯
通常采用铜和铝合金制成。杯壁很薄,转子惯量小;又由于无齿
槽,故运行平稳、噪音小;缺点是电机气隙大(包括非磁性抔壁的
厚度),所以激磁电流较大,从而增加电机的体积和重量。



图7-2杯型转子两相伺服电动机
自动控制系统对交流伺服电机提出的要求
(1)转速和转向应方便地受控制信号的控制,调速范围要大
(2)整个运行范围内的特征应接近线性关系,保证运行的稳定性;
(3)当控制信号消除时,伺服电动机应立即停转,要求无“自转”
现象;
(4)控制功率要小,启动转矩应大;
(5)机电时间常数要小,起动电压要低。控制信号变化时,反应
应快速灵便。
两相伺服电动机的控制方式
两相伺服电动机的控制方式有幅值控制、相位控制和幅相
控制三种。
幅值控制是指两相电压相差90相位差,仅改变控制电压的幅值
相位控制是保持控制电压的幅值不变,而调其相位
同时调节幅值和相位即为幅相控制
总之,控制电压的大小和相位不同,就将产生不同椭圆度的旋
转磁场,从而改变电机的转矩和转速。
二、基本工作原理和特性
(一)椭圆旋转磁场
在上章我们已经介绍了三相对称电流通入三相对称绕组就
能产生一个圆形旋转磁场。用同样的方法可以说明两相对称的
电流(时恂间相差90相位差、大小相等)通入两相对称绕组(空间
相差90电角,绕组截面、匝数等均相等),即可形成圆形旋转
磁场。对于这个问题不再给予证明,下面重点介绍椭囡旅转磁
场
我们知道,两相伺服电动机在系统中工作时控制电压是变
化的。因此两相绕组所产生的磁势幅值一般是不相等的,时间
相位差也不总是90,因为它们在气隙中产生的合成磁场将是椭
圆旋转磁场。下面对此间题迷行分析
幅值控制时,两相绕组所加电压的瞬时值如
U=Uf sin(ot-90)
(7-1)
cm SIn
式中:Um,Ucm分别为励磁和控制绕组电压的最大值;
a称为有效信号系数。a∈(0,1)
由假设和式(7-1),两相磁动势的瞬时值如下(分别为两相
绕组的脉振磁势)
f=Fin sin(at-90)
fe=Fom sin(at)=aF mn sin( or)(7-2)
式中Fm,F分别为激磁和控制绕组脉振磁勢的最大值。
幅值控制时,两相磁势相位差B=90°,而最大幅值(Fm,Fm)
不等。
由上式(7-2)可得椭圆方程:
f)2,Gf1)2
(Fn (F)
(7-3)
或
(f)2,(f,)
(aFfn) (Fn)
合成磁势F的大小是变化的,以同步转速旋转,其端点的轨迹
是一个椭囡,其长半轴为Fm,短半轴为Fcm,故称其为椭圆旋转
磁场,旋转方向由两相电流的相序决定。见图7-4(b)。
(d)
图7-4不同a值时的磁场
(b)a=3/4
(c)a=1/2
1不同a值时的磁场
(a)a=1
(c)a=1/2
d)a=0
α的大小决定了磁场椭囡的程度,图7-4表示不同可得到不
同的椭囡。由图可见,随α值的减小,磁场的椭圆度增大。当
α=1,图形是一园,即产生圆形旋转磁场:当0<α<1,图形是一
个椭圆,即产生椭圆旋转磁场。当α=0,图形且一条线,即产生
脉振磁场,它是椭圆磁场的一种极限情况。由此可见,α的大小
表征了伺服电动机所施加控制信号的大小,所以称为有效信