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伺服电动机的工作原理及作用
伺服电机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制,信号电压的大小和极性改变时,电机的转动速度和方向也跟着变化。

伺服电动机分类
交流伺服电动机和直流伺服电动机。

交流伺服电动机

原理与两相交流异步电机相同,定子上装有两个绕组—励磁绕组和控制绕组。
伺服电机工作原理

励磁绕组和控制绕组在空间相隔90°。

接线:
伺服电机工作原理
励磁绕组的接线 控制绕组的接线

励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。
适当选择电容的大小,可使通入两个绕组的电流相位差接近90°,因此便产生旋转磁场,在旋转磁场的作用下,转子便转动起来。

例:选择电容,可使交流伺服电机电路中的电压电流的相量关系如图所示。
伺服电机工作原理

伺服电机工作原理

控制绕组的接线
控制电压伺服电机工作原理与电源电压伺服电机工作原理两者频率相同,相位相同或反相。

工作时两个绕组中产生的电流伺服电机工作原理伺服电机工作原理的相位差近90°,因此便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下,转子转动起来。
交流伺服电动机的特点:

1)U2= 0 时,转子停止。
这时,虽然U2 =0V,U1仍存在,似乎成单相运行状态,但和单相异步机不同。若单相电机启动运行后,出现单相后仍转。伺服电机不同,单相电压时设备不能转。
原因:交流伺服电机 R2设计得较大。所以在U2=0时,交流伺服电机的T=f(s)曲线如下页图:

伺服电机工作原理

交流伺服电动机的T=f(s)曲线(U2=0时)
U2=0V时,脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T'、T" 的合成转矩T与单相异步机不同。合成转矩的方向与旋转方向相反,所以电机在U2=0V时,能立即停止,体现了控制信号的作用(有控制电压时转动,无控制电压时不转),以免失控。
(2)交流伺服电机R2设计得较大,使Sm>1,Tst大,启动迅速,稳定运行范围大。
(3)控制电压U2大小变化时,转子转速相应变化,转速与电压U2成正比。U2的极性改变时,转子的转向改变。
伺服电机工作原理

交流伺服电动机的机械特性曲线( U1=const )

应用
交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100W,电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛,如用在自动控制、温度自动记录等系统中。

直流伺服电动机
结构:与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。

工作原理:与直流电动机相同。

供电方式:他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电:
伺服电机工作原理
U1为励磁电压,U2为电枢电压。

直流伺服电机的机械特性公式与他励直流电机一样:
伺服电机工作原理

伺服电机工作原理

机械特性曲线

由机械特性可知:
(1)U1(即磁通¢)不变时,一定的负载下,U2↑,n↑。
(2)U2=0时,电机立即停转。
反转:电枢电压的极性改变,电机反转。

应用:
直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中,它的输出功率一般为1-600W。它的用途很多,如随动系统中的位置控制等。