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有圖有真相,交流伺服電機(jī)的構(gòu)造和原理就是這么簡單

時(shí)間:2019-04-04 11:01:14來源:網(wǎng)絡(luò)

導(dǎo)語:?單相異步電動機(jī)中,專用電機(jī)占有很大比例,它們的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn),形式繁多。但就其共性而言,電動機(jī)的結(jié)構(gòu)都由固定部分---定子、轉(zhuǎn)動部分----轉(zhuǎn)子、支撐部分---端蓋和軸承等三大部分組成。

單相異步電動機(jī)中,專用電機(jī)占有很大比例,它們的結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn),形式繁多。但就其共性而言,電動機(jī)的結(jié)構(gòu)都由固定部分---定子、轉(zhuǎn)動部分----轉(zhuǎn)子、支撐部分---端蓋和軸承等三大部分組成。

構(gòu)造

交流伺服電機(jī)通常都是單相異步電動機(jī),有鼠籠形轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)形式。與普通電機(jī)一樣,交流伺服電機(jī)也由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有兩個(gè)繞組,即勵磁繞組和控制繞組,兩個(gè)繞組在空間相差90°電角度。固定和保護(hù)定子的機(jī)座一般用硬鋁或不銹鋼制成?;\型轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子和普通三相籠式電機(jī)相同。杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)由外定子,杯形轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子三部分組成。它的外定子和籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)相同,轉(zhuǎn)子則由非磁性導(dǎo)電材料(如銅或鋁)制成空心杯形狀,杯子底部固定在轉(zhuǎn)軸7上??招谋谋诤鼙。ㄐ∮?.5mm),因此轉(zhuǎn)動慣量很小。內(nèi)定子由硅鋼片疊壓而成,固定在一個(gè)端蓋上,內(nèi)定子上沒有繞組,僅作磁路用。電機(jī)工作時(shí),內(nèi)﹑外定子都不動,只有杯形轉(zhuǎn)子在內(nèi)、外定子之間的氣隙中轉(zhuǎn)動。對于輸出功率較小的交流伺服電機(jī),常將勵磁繞組和控制繞組分別安放在內(nèi)、外定子鐵心的槽內(nèi)。

伺服電機(jī)

電機(jī)主要部件包括:1、機(jī)座;2、鐵心;3、繞組;4、端蓋;5、軸承;6、離心開關(guān)或起動繼電器和PTC起動器;7、銘牌。

1機(jī)座

機(jī)座結(jié)構(gòu)隨電動機(jī)冷卻方式、防護(hù)型式、安裝方式和用途而異。按其材料分類,有鑄鐵、鑄鋁和鋼板結(jié)構(gòu)等幾種。鑄鐵機(jī)座,帶有散熱筋。機(jī)座與端蓋聯(lián)接,用螺栓緊固。鑄鋁機(jī)座一般不帶有散熱筋。鋼板結(jié)構(gòu)機(jī)座,是由厚為1.5-2.5毫米的薄鋼板卷制、焊接而成,再焊上鋼板沖壓件的底腳。有的專用電動機(jī)的機(jī)座相當(dāng)特殊,如電冰箱的電動機(jī),它通常與壓縮機(jī)一起裝在一個(gè)密封的罐子里。而洗衣機(jī)的電動機(jī),包括甩干機(jī)的電動機(jī),均無機(jī)座,端蓋直接固定在定子鐵心上。

2鐵心

鐵心包括定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心,作用與三相異步電動機(jī)一樣,是用來構(gòu)成電動機(jī)的磁路。

3繞組

單相異步電動機(jī)定子繞組常做成兩相:主繞組(工作繞組)和副繞組(啟動繞組)。兩種繞組的中軸線錯(cuò)開一定的電角度。目的是為了改善啟動性能和運(yùn)行性能。定子繞組多采用高強(qiáng)度聚脂漆包線繞制。

轉(zhuǎn)子繞組一般采用籠型繞組。常用鋁壓鑄而成。

4端蓋

相應(yīng)于不同的機(jī)座材料、端蓋也有鑄鐵件、鑄鋁件和鋼板沖壓件。

5軸承

軸承有滾珠軸承和含油軸承。

6離心開關(guān)或起動繼電器和PTC起動器

(1)離心開關(guān)

在單相異步電動機(jī)中,除了電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)外,在起動過程中,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的70%左右時(shí),常借助于離心開關(guān),切除單相電阻起動異步電動機(jī)和電容起動異步電動機(jī)的起動繞組,或切除電容起動及運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)的起動電容器。離心開關(guān)一般安裝在軸伸端蓋的內(nèi)側(cè)。

(2)起動繼電器

有些電動機(jī),如電冰箱電動機(jī),由于它與壓縮機(jī)組裝在一起,并放在密封的罐子里,不便于安裝離心開關(guān),就用起動繼電器代替。繼電器的吸鐵線圈串聯(lián)在主繞組回路中,起動時(shí),主繞組電流很大,銜鐵動作,使串聯(lián)在副繞組回路中的動合觸點(diǎn)閉合。于是副繞組接通,電動機(jī)處于兩相繞組運(yùn)行狀態(tài)。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升,主繞組電流不斷下降,吸引線圈的吸力下降。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的轉(zhuǎn)速,電磁鐵的吸力小于觸點(diǎn)的反作用彈簧的拉力,觸點(diǎn)被打開,副繞組就脫離電源。

(3)PTC起動器

最新式的啟動元件是“PTC”,它是一種能“通”或“斷”的熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種新型的半導(dǎo)體元件,可用作延時(shí)型起動開關(guān)。使用時(shí),將PTC元件與電容起動或電阻起動電機(jī)的副繞組串聯(lián)。在起動初期,因PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱,阻值很低,副繞組處于通路狀態(tài),電機(jī)開始起動。隨著時(shí)間的推移,電機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷增加,PTC元件的溫度因本身的焦耳熱而上升,當(dāng)超過居里點(diǎn)Tc(即電阻急劇增加的溫度點(diǎn)),電阻劇增,副繞組電路相當(dāng)于斷開,但還有一個(gè)很小的維持電流,并有2-3瓦的損耗,使PTC元件的溫度維持在居里點(diǎn)Tc值以上。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)行后,PTC元件溫度不斷下降,約2-3分鐘其電阻值降到Tc點(diǎn)以下,這時(shí)有可以重新啟動,這一時(shí)間正好是電冰箱和空調(diào)機(jī)所規(guī)定的兩次開機(jī)間的停機(jī)時(shí)間。

PTC起動器的優(yōu)點(diǎn):無觸點(diǎn)、運(yùn)行可靠、無噪無電火花,防火、防爆性能好。且耐振動、耐沖擊、體積小、重量輕、價(jià)格低。

7銘牌

包括:電機(jī)名稱、型號、標(biāo)準(zhǔn)編號、制造廠名、出廠編號、額定電壓、額定功率、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、繞組接法、絕緣等級等。

原理

交流伺服電機(jī)的工作原理和單相感應(yīng)電動機(jī)無本質(zhì)上的差異。但是,交流伺服電機(jī)必須具備一個(gè)性能,就是能克服交流伺服電機(jī)的所謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,即無控制信號時(shí),它不應(yīng)轉(zhuǎn)動,特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動時(shí),如果控制信號消失,它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動。而普通的感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來以后,如控制信號消失,往往仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

當(dāng)電機(jī)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),如控制繞組不加控制電壓,此時(shí)只有勵磁繞組通電產(chǎn)生脈動磁場??梢园衙}動磁場看成兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場以同樣的大小和轉(zhuǎn)速,向相反方向旋轉(zhuǎn),所建立的正、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場分別切割籠型繞組(或杯形壁)并感應(yīng)出大小相同,相位相反的電動勢和電流(或渦流),這些電流分別與各自的磁場作用產(chǎn)生的力矩也大小相等、方向相反,合成力矩為零,伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。一旦控制系統(tǒng)有偏差信號,控制繞組就要接受與之相對應(yīng)的控制電壓。在一般情況下,電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的磁場是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以看成是由兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場合成起來的。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場幅值不等(與原橢圓旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相同的正轉(zhuǎn)磁場大,與原轉(zhuǎn)向相反的反轉(zhuǎn)磁場?。韵嗤乃俣?,向相反的方向旋轉(zhuǎn)。它們切割轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電勢和電流以及產(chǎn)生的電磁力矩也方向相反、大小不等(正轉(zhuǎn)者大,反轉(zhuǎn)者?。┖铣闪夭粸榱?,所以伺服電機(jī)就朝著正轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動起來,隨著信號的增強(qiáng),磁場接近圓形,此時(shí)正轉(zhuǎn)磁場及其力矩增大,反轉(zhuǎn)磁場及其力矩減小,合成力矩變大,如負(fù)載力矩不變,轉(zhuǎn)子的速度就增加。如果改變控制電壓的相位,即移相180o,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相反,因而產(chǎn)生的合成力矩方向也相反,伺服電機(jī)將反轉(zhuǎn)。若控制信號消失,只有勵磁繞組通入電流,伺服電機(jī)產(chǎn)生的磁場將是脈動磁場,轉(zhuǎn)子很快地停下來。

伺服電機(jī)

為使交流伺服電機(jī)具有控制信號消失,立即停止轉(zhuǎn)動的功能,把它的轉(zhuǎn)子電阻做得特別大,使它的臨界轉(zhuǎn)差率Sk大于1。在電機(jī)運(yùn)行過程中,如果控制信號降為“零”,勵磁電流仍然存在,氣隙中產(chǎn)生一個(gè)脈動磁場,此脈動磁場可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成。圖3-13畫出正向及反向旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體后產(chǎn)生的力矩一轉(zhuǎn)速特性曲線,以及它們的合成特性曲線。假設(shè)電動機(jī)原來在單一正向旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下運(yùn)行于A點(diǎn),此時(shí)負(fù)載力矩是。一旦控制信號消失,氣隙磁場轉(zhuǎn)化為脈動磁場,它可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成,電機(jī)即按合成特性曲線3運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子的慣性,運(yùn)行點(diǎn)由A點(diǎn)移到B點(diǎn),此時(shí)電動機(jī)產(chǎn)生了一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動方向相反的制動力矩。在負(fù)載力矩和制動力矩的作用下使轉(zhuǎn)子迅速停止。

必須指出,普通的兩相和三相異步電動機(jī)正常情況下都是在對稱狀態(tài)下工作,不對稱運(yùn)行屬于故障狀態(tài)。而交流伺服電機(jī)則可以靠不同程度的不對稱運(yùn)行來達(dá)到控制目的。這是交流伺服電機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動機(jī)的根本區(qū)別。

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