西門(mén)子模塊6ES7223-1BH22-0XA8參數(shù)詳細(xì)

實(shí)際的交流伺服電動(dòng)機(jī)，需要正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)(或反轉(zhuǎn)磁通勢(shì))單獨(dú)作用時(shí)的sm很大。加m的方法是增大轉(zhuǎn)子回路的電阻r2。因?yàn)閟m∝r2，所以交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻相對(duì)于一般異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是很大的。

設(shè)計(jì)交流伺服電動(dòng)機(jī)時(shí),當(dāng)勵(lì)磁繞組與控制繞組分別為額定值大小時(shí)(對(duì)控制繞組來(lái)講，額定電壓指較大的控制電壓)，兩繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)幅值也一樣大。交流伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組如果接在額定電壓上，大小、相位都不變,那么改變控制繞組所加的電壓uk的大小和相位，電動(dòng)機(jī)氣隙磁通勢(shì)則隨著信號(hào)電壓uk的大小和相位而改變，有可能為圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，有可能為不同橢圓度的橢圓旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，也有可能為脈振磁通勢(shì)。（http://www./版權(quán)所有 )而由于氣隙磁通勢(shì)的不同，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性也相應(yīng)改變,那么拖動(dòng)著負(fù)載運(yùn)行的交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n也就隨之變化了。這就是交流伺服電動(dòng)機(jī)利用控制信號(hào)電壓uk的大小和相位的變化，控制轉(zhuǎn)速隨之變化的道理。

改變uk的大小與相位即實(shí)現(xiàn)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制，控制方法主要有三種：幅值控制、相位控制和幅值—相位控制。

1．幅值理制

由加在控制繞組上信號(hào)電壓的幅值大小來(lái)控制交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這種控制方式稱為幅值控制。

幅值控制接線如圖2所示。勵(lì)磁繞組f直接接交流。電壓大小為額定值。控制繞組所加的電壓為uk，其相位與勵(lì)磁繞組電壓相差90°，如落后90°，uk大小可以改變。uk的大小為uk＝αukn，ukn為控制繞組額定電壓, α稱為有效信號(hào)系數(shù)，α較大值為1。若以

ukn為基恒，控制信號(hào)電壓uk 的標(biāo)么值是α，即： uk /ukn= uk=α

交流伺服電動(dòng)機(jī)帽值控制

(a)控制接線圖 (b) ff較大瞬間

若有效信號(hào)系數(shù)α≠1,控制繞組磁通勢(shì)幅值與勵(lì)磁繞組磁通勢(shì)幅值不一樣大，而兩繞組空間相差90°電角度，所加電壓及所通電流時(shí)間相差90。電角度，電機(jī)總的氣隙合成磁通勢(shì)為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，空間磁通勢(shì)向量圖如圖2 (b)所示。該圖中ff+與ff-為勵(lì)磁繞組脈振磁通勢(shì)ff分解成的兩個(gè)正、反旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)；fk+與fk-為控制繞組脈振磁通勢(shì)fk分解成的兩個(gè)正、反旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)；電機(jī)內(nèi)正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)為f+＝ff++fk+，反轉(zhuǎn)磁通勢(shì)f-＝ff-+fk-，這是較一般的情況。當(dāng)α=1時(shí)，ff＝fk，f+＝2 ff+，f-＝0。氣隙磁通勢(shì)f＝f+，為圓磁通勢(shì)；當(dāng)α=0時(shí)，fk＝0，氣隙磁通勢(shì)f＝ff+為脈振磁通，f+＝f-＝ff/2；而0＜α＜1時(shí)，氣隙中f+＝ff++fk+，f-＝ff-+fk-，為橢圓磁通勢(shì)。α值越小，橢圓度越大，越接近脈振磁通勢(shì)。

采用分析單相異步電動(dòng)機(jī)兩相繞組通電時(shí)的同樣方法，正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)與反轉(zhuǎn)磁通勢(shì)分別產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩t+與t-，總的電磁轉(zhuǎn)矩t＝t++t-。最后可以得出有效信號(hào)系數(shù)α為不同值時(shí)相應(yīng)的機(jī)械待性，如圖3(a)所示。該圖中，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn) 速都采用標(biāo)么值,轉(zhuǎn)

矩的基值是α＝1圓形磁通勢(shì)時(shí)電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速的基值是同步轉(zhuǎn)速n1。機(jī)械特性不是直線。從圖1-35所示的機(jī)械特性看出，有效信號(hào)系 數(shù)α＝1時(shí)，氣隙磁通勢(shì)為圓磁通勢(shì)，f-＝0，t-＝0，在一定的轉(zhuǎn)速下電磁轉(zhuǎn)矩t＝t+較大。α＜1時(shí)，正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)f+減小，t+減小反轉(zhuǎn)磁通勢(shì)f-出現(xiàn)，t-≠0，在一定轉(zhuǎn)速下電磁轉(zhuǎn)矩t= t++ t-，比α＝1時(shí)小。而α＝0,正轉(zhuǎn)磁通勢(shì)f+與反轉(zhuǎn)磁通勢(shì)f-大小相等，機(jī)械特性t＝f(s)如圖1=33所示。在圖l-35(a)中則過(guò)原點(diǎn)不在*ⅰ象限內(nèi)。同時(shí)還可以看出，α＝1時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0；而α＜1時(shí)，由于t-存在，使得理想空載轉(zhuǎn)速小于n0，道理與單相異步電動(dòng)機(jī)相同。α越小，理想空載轉(zhuǎn)速越低。機(jī)械特性中，在0＜α＜1整個(gè)范圍內(nèi)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的標(biāo)么值ts＝α。

交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值控制時(shí)的調(diào)節(jié)特性也可以從機(jī)械特性得到的，如圖3(b)所示。幅值控制時(shí)調(diào)節(jié)特性也不是直線，只在n較小時(shí)近似為直線。為了盡量使交流伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)特性用在n較小的區(qū)域，以**伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差較小，許多交流伺服電動(dòng)機(jī)采用頻率為400hz的交流電源，提高它的同步轉(zhuǎn)速n0。與直流伺服電動(dòng)機(jī)相似，調(diào)節(jié)特性與橫抽交點(diǎn)的有效信號(hào)系數(shù)α的值為始動(dòng)電壓的標(biāo)么值，轉(zhuǎn)矩大時(shí)，始動(dòng)電壓高，始動(dòng)電壓與轉(zhuǎn)矩二者標(biāo)么值的數(shù)值相等

幅值控制時(shí)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性

交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率p2＝t2ω≈tω，在一定的控制信號(hào)電壓下，若轉(zhuǎn)速很低，由于ω很小，輸出功率p2也很小；若轉(zhuǎn)速接近于理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，由于t很小，輸出功率也很小。α越大，輸出的功率也越大。交流伺服電動(dòng)機(jī)的額定功率通常規(guī)定為當(dāng)α＝1時(shí)的較大輸出功率，此時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速則為額定轉(zhuǎn)速，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩則為額定轉(zhuǎn)矩，與一般電動(dòng)機(jī)的規(guī)定方法是不一樣的。

2．相位控制

由加在控制繞組上的信號(hào)電壓的相位來(lái)控制交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方式稱為相位控制。相位控制接線如圖4所示。勵(lì)磁繞組接在交流電源上，大小為額定電壓，控制繞組所加信號(hào)電壓的大小為額定值，但是相位可以改變。uf與uk是同頻率的，二者相位差為β，β＝0～90°，例如uk落后于uf。這樣sinβ＝0～ 1，sinβ稱為相位控制的信號(hào)系數(shù)

幅值-相位控制

交流伺服電動(dòng)機(jī)幅值-相位控制接線如圖5所示。勵(lì)磁繞組外邊串器后再接交流電源，控制電壓為uk，uk與電源電壓同頻率、同相位．大小可以改變。

相位控制、幅值-相位控制的交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)變化時(shí)，電機(jī)內(nèi)合成磁通勢(shì)的性質(zhì)或橢圓度也隨之改變，從而具有不同的機(jī)械特性，使電機(jī)具有伺服性。這兩種控制方法的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性與幅值控制的相似，為非線性，在轉(zhuǎn)速標(biāo)么值較小時(shí)線性好。

由于幅值-相位控制線路簡(jiǎn)單，輸出功率較大，采用較多。

目前，在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中采用的直流主要是大慣量寬調(diào)速永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，本節(jié)將主要對(duì)這種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析介紹。

1.永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

這種電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其同普通直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，也是由定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器等組成。該種電動(dòng)機(jī)的定子磁較是個(gè)采用鋁鎳鈷合金、釹鐵硼、或稀土鈷等材料所做成的*磁體，矯頑力很高，能夠產(chǎn)生較大的峰值轉(zhuǎn)矩以滿足高的加、減速要求；且即使在較高的磁通密度下保持性能穩(wěn)定(即不出現(xiàn)退磁)。轉(zhuǎn)子的鐵心上斜槽數(shù)目較多，且在一個(gè)槽內(nèi)分布有幾個(gè)虛槽以減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。電刷的材料也經(jīng)過(guò)仔細(xì)篩選，使得其可以在較大的加速度狀態(tài)下也有良好的換向性能。低波紋測(cè)速機(jī)等其它元件如旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器可以裝在電動(dòng)機(jī)軸上，從而可得到精密的速度和位置信號(hào)，以反饋到速度控制單元和位置控制單元。該種電動(dòng)機(jī)既具有一般直流電動(dòng)機(jī)便于調(diào)速、機(jī)械性能較好的優(yōu)點(diǎn)，又具有小慣量直流電機(jī)快速響應(yīng)性能的優(yōu)勢(shì)。

由直流的轉(zhuǎn)速公式可知，直流電機(jī)的基本調(diào)速方式有三種，即調(diào)節(jié)電阻r、調(diào)節(jié)電樞電壓u和調(diào)節(jié)磁通ф的值。但電樞電阻調(diào)速不經(jīng)濟(jì)，而且調(diào)速范圍有限，很少采用。

（1）在調(diào)節(jié)電樞電壓時(shí)，若保持電樞電流i不變電流，則磁場(chǎng)磁通ф保持不變，由可知，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩t保持不變，為恒定值，因此把調(diào)壓調(diào)速也稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

（2）調(diào)磁調(diào)速時(shí)，通常保持電樞電壓u為額定電壓，由于勵(lì)磁回路的電流不能**過(guò)額定值，因此勵(lì)磁電流總是向減小的趨勢(shì)調(diào)整，使磁通下降，稱為弱磁調(diào)速，此時(shí)轉(zhuǎn)矩t也下降，則轉(zhuǎn)速上升。調(diào)程中，電樞電壓u不變，若保持電樞電流i也不變，則輸出功率維持不變，故調(diào)磁調(diào)速又稱為恒功率調(diào)速。

圖是直流電機(jī)在調(diào)節(jié)電樞電壓和調(diào)節(jié)磁通調(diào)速方式的機(jī)械特性曲線。在圖中nn為額定轉(zhuǎn)矩tn時(shí)的額定轉(zhuǎn)速，δnn為額定轉(zhuǎn)速差。由圖可知：當(dāng)調(diào)節(jié)電樞電壓時(shí)，直流電機(jī)的機(jī)械特性為一組平行線，即機(jī)械特性曲線的斜率不變，而只改變電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速，保持了原有較硬的機(jī)械特性，所以伺服進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)速采用調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速方式。而永磁式直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性，正好滿足于這一調(diào)速要求，因此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)常采用永磁式直流電機(jī)。

由圖可知：調(diào)磁調(diào)速不但改變了電機(jī)的理想轉(zhuǎn)速，而且使直流電機(jī)機(jī)械特性變軟，所以調(diào)磁調(diào)速主要用于機(jī)床主軸電機(jī)調(diào)速。

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