伺服电机运动控制系统的调试
项目五伺服电机运动控制系统的调试
元器件的选型
任务2元器件的选型
1.知识目标
（1）伺服电动机的分类，结构，原理，性能指标；
（2）伺服驱动器的原理与应用；
2.技能目标
（1）伺服电动机及驱动器的分析与选型能力；
（2）断路器分析与选型能力；
（3）继电器、接触器分析与选项能力；
（4）变压器，开关电源，按钮与指示灯的选型能力；
3.素质目标
（1）严谨、全面、高效、负责的职业素质；
（2）查阅资料、勤于思考、勇于探索的良好作风；
（3）善于自学、善于归纳分析；
5.2.1伺服电动机的原理与特点
伺服电动机又称执行电动机，其任务是将输入的电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。
伺服电动机可分为交流和直流两种。
伺服电动机最大特点是转矩和转速受信号电压控制。
与普通电动机相比有如下特点：
（1）调速范围宽。伺服电机转速随控制电压改变，能在宽范围内连续调节。
（2）转子的惯性小，响应快。随控制电压改变灵敏反应，能迅速启动、停转。
（3）控制功率小，过载能力强，可靠性好。
5.2.1伺服电动机的原理与特点
1、交流伺服电动机
（1）两相交流伺服电机结构
交流伺服电机接线图
交流伺服电机转子分两种：鼠笼转子和杯形转子。鼠笼转子与三相鼠笼式电动机的转子结构相似。
杯形转子伺服电动机的结构如图所示。
杯形转子伺服电动机结构图
5.2.1伺服电动机的原理与特点
交流伺服电动机的特点和应用范围
种类
产品型号
结构特点
性能特点
鼠笼式转子
SL
与一般鼠笼式电动机结构相同，但转子细而长，转子导体用高电阻率的材料
励磁电流较小，体积较小，机械强度高，低速运行不够平稳，有时快时慢的抖动现象
空心杯形转子
SK
转子成薄壁圆筒形，放在内、外定子之间
转动惯量小，运行平稳，无抖动，但励磁电流较大，体积也较大
5.2.1伺服电动机的原理与特点
（2）两相交流伺服电动机的基本原理
两相交流伺服电动机以单相异步电动机原理为基础，从交流伺服电机接线图可看出，励磁绕组接到电压一定的交流电网上，控制绕组接到控制电压Uc上，当有控制信号输入时，两相绕组便产生旋转磁场。该磁场与转子中的感应电流相互作用产生转矩，使转子跟随着旋转磁场以一定的转差率转动起来，其同步转速转向与旋转磁场的方向相同，把控制电压的相位改变180°，则可改变何服电动机的旋转方向。
5.2.1伺服电动机的原理与特点
（3）消除“自转“现象的措施
从图A机械特性曲线可知，转子电阻越大，达到最大转矩的转速越低，最大转矩出现在S1附近。
（B）Uc=0时n=f（T）曲线
（A）对应不同转子电阻的n=f（T）曲线
如图B所示，曲线1为有控制电压的机械特性曲线，曲线（1）为无控制电压的转矩曲线。曲线（1）说明，去掉控制电压后，电磁转矩的方向总是与转子转向相反，起制动作用。
5.2.1伺服电动机的原理与特点
2、直流伺服电动机
按励磁方式之不同可分为电磁式和永磁式两种。
电磁式又分为他励式、并励式和串励式。
电磁式（它励式）
永磁式
直流伺服电机除传统式外，还有低惯量式，分无槽、杯形、圆盘、无刷电枢几种，其特点如右表所示。
名称
励磁方式
产品型号
结构特点
性能特点
一般直流电机
电磁
或
永磁
SZ或SY
与普通直流电机相同，但电枢铁芯长度与直径之比稍大，气隙较小
具有下垂的机械特性和线性的调节特性，对控制信号响应快
无槽电枢直流电机
电磁
或
永磁
SWC
电枢铁芯为光滑圆柱，电枢绕组用环氧树脂粘在电枢铁芯表面，气隙较大
具有一般直流执行电动机的特点，而且转动惯量和机电时间常数小，换向良好
空心杯形电枢直流电机
永磁
SYK
电枢绕组用环氧树脂浇注成杯形，置于内、外定子之间，内、外定子分别用软磁材料和永磁材料做成
除具有一般直流执行电动机的特点外，转动惯量和机电时间常数，低速运行平稳，换向好
印刷绕组直流电机
永磁
SN
在圆盘绝缘薄板上印制裸露的绕组构成电枢，磁极轴向安装
转动惯量小，机电时间常数小，低速运行性能好
无刷直流电机
永磁
SW
由晶体管开关电路和位置传感器代替电刷和换向器，转子为永磁铁，电枢绕组在定子上且做成多相式
既保持了一般直流执行电动机的优点，又克服了换向器和电刷带来的缺点。另外，其寿命长，噪声低
2、直流伺服电动机
5.2.1伺服电动机的原理与特点