交流伺服电机的分类与特点有哪些

来源:未知日期:2018/03/13 22:37 浏览:

  数控机床上应用的交流电机一般都为三相。分为:异步型和同步型交流伺服电机

  从建立所需气隙磁场的磁势源来说,同步型交流电机分:电磁式及非电磁式两大类。非电磁式有磁滞式、永磁式和反应式多种。磁滞式和反应式同步电机存在效率低、功率因数差、制造容量不大等缺点。

  永磁式同步电机:

 

  故数控机床进给驱动系统多采用永磁式同步电机。

  异步型交流伺服电机:

  与同容量的直流电机相比

  故异步型交流伺服电机用在主轴驱动系统中。

  同步和异步的区别:

  (1)交流同步电机:转子由永磁材料制成,转动后,随着定子旋转磁场的变化,转子也做相应频率的速度变化,而且转子速度等于定子速度,所以称“同步”。

  (2)交流异步电机:转子由感应线圈和铁心材料构成。转动后,定子产生旋转磁场,磁场切割转子的感应线圈,转子线圈产生感应电流,进而转子产生感应磁场,感应磁场追随定子旋转磁场的变化,但转子的磁场变化永远小于定子磁场的变化。在交流异步电机的关键参数转差率表示转子与定子的速度差的比率。

  1、永磁式交流同步电机

 

  结构:电机由定子、转子和检测元件组成。

  两点启示:

  第一、有一个旋转的磁场;

  第二、转子跟着磁场转动。

 

  永磁式交流同步电机工作原理和性能

 

  其中,nr为转子旋转转速;ns为同步转速;θ为转子磁极的轴线与定子磁极的轴线夹角;f1为交流电源频率(定子供电频率);p为定子和转子的极对数。

  2、交流主轴电机

  定子三相绕组通三相交流电,产生旋转磁场,磁场切割转子中的导体,导体感应电流与定子磁场相作用产生电磁转矩,推动转子转动,转速nr为

 

  其中,ns为同步转速;f1为交流电源频率(定子供电频率);s为转差率,s=(ns-nr)/ns;

  p为极对数。

只要改变交流伺服电机的供电频率f1,即可改变电机转速,所以交流伺服电机调速应用最多的是变频调速。

  变频调速的主要环节是:为交流电机提供变频电源的变频器。

  变频器分:交-交变频;交-直-交变频。

  1)交-交变频

  利用可控硅整流器直接将工频交流电(频率50Hz)变成频率较低的脉动交流电,正组输出正脉冲,反组输出负脉冲,脉动交流电的基波是所需的变频电压。

  该方法所得的交流电波动比较大,且最大频率即为变频器输入的工频电压频率。

  2)交-直-交变频

  先将交流电整流成直流电,然后将直流电压变成矩形脉冲波电压,矩形脉冲波的基波是所需的变频电压。

  该调频方式所得交流电的波动小,调频范围比较宽,调节线性度好。

  在交-直-交变频中根据中间直流电压是否可调分为中间直流电压可调PWM逆变器和中间直流电压固定的PWM逆变器;根据中间直流电路储能元件是大电容还是大电感分为电压型逆变器和电流型逆变器。

  SPWM(正弦波PWM)变频器是目前应用最广、最基本的一种交-直-交型电压型变频器,在交流调速系统中获得广泛应用。

  SPWM变压变频器调制原理(以单相为例)

  正弦脉宽调制(SPWM)波形:与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波。

  等效原理:把正弦波分成n等分,每一区间面积用与其相等的等幅不等宽的矩形面积代替。正弦波的正负半周均如此处理。
 

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