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交流伺服電機及其調速分類和特點

長期以來,在要求調速性能較高的場合,一直占據主導地位的是應用直流電動機的調速系統。但直流電動機都存在一些固有的缺點,如電刷和換向器易磨損,需經常維護。換向器換向時會產生火花,使電動機的最高速度受到限制,也使應用環境受到限制,而且直流電動機結構復雜,制造困難,所用鋼鐵材料消耗大,制造成本高。而交流電動機,特別是鼠籠式感應電動機沒有上述缺點,且轉子慣量較直流電機小,使得動態響應更好。在同樣體積下,交流電動機輸出功率可比直流電動機提高10﹪~70﹪,此外,交流電動機的容量可比直流電動機造得大,達到更高的電壓和轉速?,F代數控機床都傾向采用交流伺服驅動,交流伺服驅動已有取代直流伺服驅動之勢。

分類和特點

1.異步型交流伺服電動機

異步型交流伺服電動機指的是交流感應電動機。它有三相和單相之分,也有鼠籠式和線繞式,通常多用鼠籠式三相感應電動機。其結構簡單,與同容量的直流電動機相比,質量輕1/2,價格僅為直流電動機的1/3。缺點是不能經濟地實現范圍很廣的平滑調速,必須從電網吸收滯后的勵磁電流。因而令電網功率因數變壞。

這種鼠籠轉子的異步型交流伺服電動機簡稱為異步型交流伺服電動機,用IM表示。

2.同步型交流伺服電動機

同步型交流伺服電動機雖較感應電動機復雜,但比直流電動機簡單。它的定子與感應電動機一樣,都在定子上裝有對稱三相繞組。而轉子卻不同,按不同的轉子結構又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應式多種。其中磁滯式和反應式同步電動機存在效率低、功率因數較差、制造容量不大等缺點。數控機床中多用永磁式同步電動機。與電磁式相比,永磁式優點是結構簡單、運行可靠、效率較高;缺點是體積大、啟動特性欠佳。但永磁式同步電動機采用高剩磁感應,高矯頑力的稀土類磁鐵后,可比直流電動外形尺寸約小1/2,質量減輕60﹪,轉子慣量減到直流電動機的1/5。它與異步電動機相比,由于采用了永磁鐵勵磁,消除了勵磁損耗及有關的雜散損耗,所以效率高。又因為沒有電磁式同步電動機所需的集電環和電刷等,其機械可靠性與感應(異步)電動機相同,而功率因數卻大大高于異步電動機,從而使永磁同步電動機的體積比異步電動機小些。這是因為在低速時,感應(異步)電動機由于功率因數低,輸出同樣的有功功率時,它的視在功率卻要大得多,而電動機主要尺寸是據視在功率而定的。

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