交流伺服电动机

一个类型的伺服电动机用交流电输入来产生精确的角速度形式的机械输出被称为交流伺服电动机．交流伺服电机基本上是两相感应电机，但在设计特点上有一些例外。

交流伺服电机的输出功率在几瓦到几百瓦之间。而工作频率范围为50至400 Hz．它为反馈系统提供闭环控制，因为这里使用了一种编码器提供关于速度和位置的反馈。

介绍

在前面的文章中，我们讨论了伺服电机。此外，我们已经看到伺服电机主要分为两种方式，即交流伺服电机和直流伺服电机．

我们知道，伺服电机作为旋转执行器，被设计成将电输入转换为机械加速度。它运行于伺服机构，位置反馈用于控制速度和电机的最终位置。

基本上，由于施加的电气输入，电机旋转并获得一定的角度，转子的位置再次提供给输入，并与输入进行比较，以检查所达到的位置是否为所需的位置。用这种方法，精确地获得了精确的位置。

交流伺服电机的结构

我们在开始时已经说过，交流伺服电机被认为是两相感应电机。然而，交流伺服电机有一些特殊的设计特点，这是正常的感应电机所不存在的，因此可以说，这两种电机在结构上有些不同。

它主要由定子和转子两大部件组成。

• 定子首先请看下图，代表交流伺服电机定子:

交流伺服电机定子由均匀分布的两个独立绕组组成，并在空间上以90°分离。出了两个绕组，一个被称为主绕组或固定绕组而另一个叫做控制绕组．

一个恒定的交流信号作为输入提供给定子的主绕组。然而，顾名思义，控制绕组具有可变控制电压。这个可变控制电压是由伺服放大器获得的。

这里需要注意的是，要有一个旋转的磁场，施加在控制绕组上的电压必须与输入交流电压相差90°。

• 转子:转子一般有两种类型;一种是鼠笼型，另一种是拖杯型。

鼠笼式转子如下图所示:

在这种类型的转子，长度是大的，而直径是小的，是由铝导体构造，因此重量更少。

需要注意的是，普通感应电机的转矩-速度特性既有正的斜率区域，也有负的斜率区域，分别代表不稳定区域和稳定区域。

然而，交流伺服电机的设计具有高稳定性，因此其转矩-滑移特性必须不具有正滑移区。与此同时，在电机中产生的转矩必须随着速度以线性方式减少。

为了实现这一点，转子电路电阻应该有一个高值，低惯性。由于这个原因，当构造转子时，直径与长度的比率保持较小。

减少了鼠笼式电机铝棒之间的空气间隙，便于减少磁化电流。

现在让我们看看拖杯式转子的表示法:

这种类型的转子在结构上不同于鼠笼式转子。它由铝层压核心，周围的阻力杯是存在与一定的空气间隙在两侧。

这些拖杯与驱动轴相连，便于操作。

在核心两侧的两个空气间隙导致减少惯性，因此被用于低功率需求的应用。

交流伺服电机的工作原理

下图为采用伺服机构原理的交流两相感应电动机:

最初，在交流伺服电机定子的主绕组处提供一个恒定的交流电压。所述伺服电机的另一定子端子通过控制绕组与控制变压器相连。

由于提供的参考电压，同步发电机的轴以特定的速度旋转，并获得一定的角位置。

控制变压器的轴具有一定的角位置，与同步发电机轴的角位置相比较。

通过对两个角位置的比较，给出了误差信号。更具体地说，通过比较相应轴位的电压水平，产生误差信号。

这个错误信号对应于控制变压器上的电压水平。然后将这个信号提供给产生可变控制电压的伺服放大器。

在施加此电压的情况下，转子再次达到特定速度并开始旋转，并持续到误差信号的值为0，从而达到电机在交流伺服电机中的期望位置。

高频矩特征

下图为两相感应电动机的转矩-转速特性:

我们已经讨论过，电机必须设计成具有线性转矩-速度特性，即转矩随速度呈线性变化。然而，正如我们在上图中看到的，这里的转矩-速度特性实际上不是线性的。

这是因为它取决于电阻与电阻的比率。电抗比的低意味着电机具有高阻低抗的特性，在这种情况下，其特性比电抗比的高值更具线性性。

特性

• 这些都是低重量的设备。
• 它提供了运行的可靠性和稳定性。
• 操作时不会产生太多噪音。
• 它提供几乎线性的扭矩-速度特性。
• 由于这里没有电刷和滑环，因此降低了维护成本。

交流伺服电机的应用

由于交流伺服电机具有各种优点，主要应用于基于伺服机构的仪器、位置控制装置、计算机等。与此同时，这些也可以在跟踪系统、机床和机器人机械中找到应用。