交流伺服電動機解析，交流伺服電動機的基本類型、控制方式及其特點

　　交流伺服電動機，是將電能轉變為機械能的一種機器。交流伺服電動機主要由一個用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉電樞或轉子組成。電動機利用通電線圈在磁場中受力轉動的現象而制成的。交流伺服電動機主要由定子部分和轉子部分組成，其中定子的結構與旋轉變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成90度電角度的兩相繞組（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。交流伺服電動機控制精度高，矩頻特性好，具有過載能力，多應用于物料計量，橫封裝置和定長裁切機上。

　　交流伺服電動機的基本類型

　　與普通交流電動機類似，交流伺服電動機也分為異步和同步兩種。兩相交流伺服電動機原理上就是一臺兩相異步電動機。它的定子上正交放置兩相繞組，這兩相繞組一個叫勵磁繞組，另一相為控制繞組。轉子一般有兩種結構形式，一種是籠型轉子，這種轉子的結構與普通籠型感應電動機的轉子相同；另一種是非磁性空心杯轉子，其結構如圖所示。

　　籠型轉子與空心杯轉子比較。前者輸出力矩大、結構簡單、勵磁電流小、效率高，唯一不足是轉子轉動慣量大，因而動態響應不如空心杯轉子快。空心杯轉子具有慣性小，反應靈敏，調速范圍大、但這種電動機的勵磁電流較大，因而功率因素和效率較低。

　　運行時，勵磁繞組一般施加固定單相交流電壓，通過對控制繞組的控制電壓進行必要的控制來實現對轉速的調節。同時應注意，在相位上是不同的。

　　交流伺服電動機的控制方式

　　交流伺服電動機的控制方式有三種：

　　（1）幅值控制

　　幅值控制通過改變控制電壓Uc的大小來控制電機轉速，此時控制電壓Uc與勵磁電壓Uf之間的相位差始終保持90°電角度。控制繞組為額定電壓時所產生的氣隙磁通勢為圓形旋轉磁通勢，產生的電磁轉距最大。

　　（2）相位控制

　　通過改變控制電壓Uc與勵磁電壓Uf之間的相位差來實現對電機轉速和轉向的控制，而控制電壓的幅值保持不變。

　　Uc相位通過移相器可以改變，從而改變兩者之間的相位差，

　　（3）幅值相位控制

　　勵磁繞組串接電容c后再接到交流電源上，控制電壓Uc與電源同相位，但幅值可以調節，當Uc的幅值可以改變時，轉子繞組的耦合作用，使勵磁繞組的電流If也變化，從而使勵磁繞組上的電壓Uf及電容　上的電壓uc也跟隨改變，Uc與Uf的相位差？也隨之改變，即改變Uc的大小，Uc　與Uf的相位差也隨之改變，從而改變電機的轉速。

　　交流伺服電動機的構造與特點

　　交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似，如圖所示。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。

　　交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。

　　目前應用較多的轉子結構有兩種形式：

　　一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長； 另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子，如圖所示。

　　交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。

　　交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉子電阻比后者得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：

　　1、起動轉矩大

　　由于轉子電阻大，其轉矩特性曲線如圖中曲線1所示，與普通異步電動機的轉矩特性曲線2相比，有明顯的區別。它可使臨界轉差率S0＞1，這樣不僅使轉矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉矩。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有起動快、靈敏度高的特點。

　　2、運行范圍較寬

　　如圖所示，較差率S在0到1的范圍內伺服電動機都能穩定運轉。

　　3、無自轉現象

　　正常運轉的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態，由于轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的旋轉磁場與轉子作用所產生的兩個轉矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉矩特性（T－S曲線）如圖所示，與普通的單相異步電動機的轉矩特性（圖中T′－S曲線）不同。這時的合成轉矩T是制動轉矩，從而使電動機迅速停止運轉。

　　圖是伺服電動機單相運行時的機械特性曲線。負載一定時，控制電壓Uc愈高，轉速也愈高，在控制電壓一定時，負載增加，轉速下降。