兩相交流伺服電動機選型
1、選型的基本原則和對伺服電動機的要求
主要是根據系統(裝置)的使用性能指標要求和環境條件，來選擇能滿足萁功能的不同結構類型的交流伺服電動機。
伺服電動機應能滿足負載運動的要求，提供足夠的轉矩和功率，使負載達到要求的運行性能；能快速趁停，保證系統的陜速運動；有較寬的諷速范圍，調速線性度好；電機本身的消耗功率小、體積小、質量輕。
2、伺服電動機的性能比較
兩相交流伺服電動機具有較寬的調速范圍，摩擦轉矩小，比較靈敏，在隨動系統和調速系統中被廣泛使用。鼠籠型和非磁性杯型兩相交流伺服電動機比較見表3-3-1。
表3 3—1 籠型和非磁性杯型兩相交流伺服電動機比較
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┃ 種類 ┃ 優點 ┃ 缺點 ┃
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┃ ┃利用率高，體積小，質量輕，機 ┃有齒槽黏合觀象，影響始動電壓 ┃
┃ 籠型 ┃械強度高，可靠性高，制造成 ┃的降低，低速運轉時不夠平滑， ┃
┃ ┃本低 ┃有抖動現象 ┃
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┃ ┃轉子慣性小，運轉平滑，無抖動 ┃ ┃
┃非磁性杯型 ┃ ┃利用率低，體積大，制造成本高 ┃
┃ ┃現象，始動電壓低 ┃ ┃
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籠型兩相交流伺服電動機的優點較多，應用也很廣泛。非磁性杯型交流伺服電動機主要用于對****輸出轉矩要求不高或者要求始動電壓小的場合。
在伺服系統的方案選擇中，作為系統的執行元件，往往會遇到可以選用交流伺服電動機，也可以選用直流伺服電動機的情況。這就要根據兩種電機的各自特點及使用時的具體情況進行分析、比較，從而合理選用。
普通交流伺服電動機同普通直流伺服電動機的比較見表3-3-2。
3、兩相交流伺服電動機的主要技術指標
(1)額定頻率。額定頻率是指控制電壓和勵磁電壓的標定頻率。我國一般工業用標定額率50Hz，航空用的標定頻率為400Hz。
袁3-3-2交流伺服電動機同直流伺服電動機比較
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┃ 種類 ┃ 優點 ┃ 缺點 ┃
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┃ ┃①轉于慣量小．響應塊，始動電 ┃ ┃
┃ ┃壓低，靈敏度高 ┃ ┃
┃ ┃②結構簡單，維護方便，成本低 ┃ ┃
┃ ┃③機械強度高，可靠性高 ┃①機械特性線性度差 ┃
┃ 交流俺服 ┃④壽命長 ┃②單位體積輸出功率小 ┃
┃ 電動機 ┃⑤不會產生無線電波干擾 ┃③可能出現“自轉” ┃
┃ ┃⑥使用交流伺服放大器無“零點 ┃④不適用大功率隨動系統作執 ┃
┃ ┃飄移”現象結構簡單體積小 ┃行元件 ┃
┃ ┃⑦適合于小功率隨動系統作執行 ┃ ┃
┃ ┃元件 ┃ ┃
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┃ ┃ ┃①始動電電壓高．靈敏度低 ┃
┃ ┃①機械特性線性度好 ┃②結構復雜維護麻煩，成本高 ┃
┃ 直流伺服 ┃②單位體積輸出功率大 ┃③機械強度低可靠性勞 ┃
┃ ┃③無"自轉” ┃④壽命短 ┃
┃ 電動機 ┃ ┃ ┃
┃ ┃④適合于功率隨動系統作執行 ┃⑤會產生無線電波干擾 ┃
┃ ┃元件 ┃⑥使用直流伺服放大器有“零點 ┃
┃ ┃ ┃漂移”現象．結構復雜，體積大 ┃
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(2)額定電壓。額定電壓是指施加在控制相和勵磁相的電壓的****值。當控制相為兩部分時， 一般表示串聯時的數值。我國一般工業用50Hz時為20V、36V、110V、220V、400Hz時為26v、36V．115V。
(3)堵轉電流。堵轉電流在額定頻率、額定電壓下兩相運行或電容分相在額定電容值下運轉，轉子堵轉時通過控制相或勵磁相的電流。
(4)堵轉轉矩，堵轉轉矩在額定頻率、額定電壓下，兩相運轉或電容分相在額定電容值下運轉，轉子堵轉時所產生的轉矩。
(5)空載轉速。空載轉速在額定頻率、額定電壓下兩相運轉或電容分相在額定電容值下運轉，空載狀態叫的穩態轉速。兩相交流伺服電動機空載轉速低于同步轉速。同步轉速計算公式如下：
式甲：f為頻率(Hz)；p為極對數。
(6)****輸出功率.****輸出功率是在額定頻率、額定電壓下兩相運轉 或電容分相在額定電容值下運轉時產生的輸出功率的****值。其值按下式三轉速和轉矩之積求得：
式中：M為轉矩(N·m)；n為轉速 (7) 轉動慣量。轉動慣量指轉子轉動慣量用對于轉軸中心的轉動慣量表示。對于啟動和停止頻繁的使用場合，轉動慣量和時間常數是表示加速性能的重要指標。
(8)時間常數。時間常數指在空載和額定勵磁條件下，加以階躍的額定控制電壓，轉速從零升到空載轉速的63 2％所需的時間。時間常數表示伺服電動機的過渡過程特征。時間常數愈小，表示電動機的快速反應性能愈好。若視機械特性為線性關系，時間常數計算公式為：
(9)理論加速度。理論加速度指堵轉轉矩與轉動慣量之比。通常和時間常數一起表示電動機的加速性能。若視機械特性為線性關系，理論加速度計算公式為
式中的Md與J的物理意義同前
(10)阻尼系數。阻尼系數指伺服電動機機械特性曲線斜率的負值。若視機械特性為線性關系，阻尼系數計算公式為：
式中的Md與n0的物理意義同前。
實際上伺服電動機是在較低的控制電壓下運行，因此伺服電動機的阻尼較小。在控制電壓為零時只有按上式求得數值的l／2 。
(11)滑行時間。滑行時間指伺服電動機運行于空載轉速時，從兩相電源同時切斷到電機停轉的時間。滑行時間長短反映軸承質量和裝配質量。通常要求滑行時間不得小于某一規定時間。
(12)反轉時間。反轉時間指伺服電動機運行于空載轉速時，當控制相電壓反向后，電機到達反向空載轉速成的63．2％所需的時間。通常反轉時常數的1.69倍
(13)空載使動電壓。空載始動電壓指伺服電動機在額定勵磁和空載條件下，使轉子在任意位置開始連續旋轉所需的最小控制電壓。空載使動電壓大小反映軸承質量，定、轉子同軸度好壞，軸承配合好壞，軸承油脂的質量以及裝配質量。表示伺服電動機的靈敏度。一般不大于額定控制電壓的3％；若帶有齒輪頭不大于5％。
(14)轉矩系數。由于伺服電動機的機械特性是非線性的．因此，在任意的工作點，轉矩的變化對控制電壓幅值變化之比，通常不是常數。但是，對堵轉轉矩隨控制電壓幅值的變化可看成正比例的變化。所以轉矩系數是指堵轉轉矩同控制電壓幅值之比，計算公式為：
式中：Md為堵轉轉矩(N·m)；uK為控制電壓(V)。
(15)速度系數。為了說明伺服電動機追隨平滑變化(非階躍變化)控制信號的能力，需要了解轉速同控制電壓之間的變化關系。由于伺服電動機調節特性是非線性的．因此，在任意的工作點，轉速的變化對控制電壓幅值變化之比，通常不是常數。我們規定空載轉速同控制電壓幅值之比為速度系數，計算公式為：
(1 6)溫升。由于伺服電動機在設計時選取相當大的轉子電阻，以便得到從零到空載轉速范圍內能平滑、穩定調速的機械特性。因此，運行時要消耗很大功率，大部分時間處于控制電壓為零而威磁相加額定電壓的靜止狀態，容易引起較高的溫升。進行溫升試驗時，先將電機安裝在標準安裝板上，根據技術要求，在堵轉狀態下，在其一相或兩相加以額定電壓。我國的伺服電動機可以+40+55℃、十70℃、+85℃、+125℃等級的環境溫度下工作．并保證繞組溫度不超過所使用絕緣材料的溫度等級。
(17)電容：伺服電動機在幅值控制時，通常是在勵磁相串聯移相電容， 應該注意的是．由于伺服電動機繞組的阻抗是隨轉速而變化的，因此，在某一轉速下獲得90°相位移，而在另一轉速下的位移將偏離90°相位移。一般對輸出功率為5w以下的伺服電動機通常在堵轉時確定90°的相位移對于輸出功率大于5w的，在****輸出功率的轉速下確定90°的相位移。
4、兩相交流伺服電動機常用的控制方式
兩相交流伺服電動機常用的控制方式有幅值控制、相位控制和幅相控制，見圖3-3-6。
(1)幅值控制見圖3—3—6(b)，勵磁電壓為常數，保持控制電壓與勵磁電壓的時間相位差90。，改變控制電壓的幅值，即可實現對電動機的控制。
(2)相位控制見圖3 3 6(b)，若勵磁電壓和控制電壓的幅值保持不至，使兩相電壓的相位差在0°～±90°之間變化，即可實現對電動機的控制。
(3)幅相控制見圖3-3-6(a)，在勵磁繞組中串接一個電容，這時的勵磁電壓為外接電源電壓與電容電壓之差，控制電壓與外接電源電壓相位相同。在改變控制電壓的幅值而對電動機實行控制的同時，由于轉子繞組的耦合作用，勵磁繞組中電流要發生變化。因此，勵磁電壓和控制電壓之間的幅
值及相位都要隨之改變，實質上它是幅值和相位的復合控制方式。這種控制是利用電容分相，不需要復雜的移相裝置，成本低廉，是常用的一種控制方式。
三種控制方式比較見表3-3-3。
表3—3—3三種不同控制方式的比較
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┃ ┃ ┃ ┃機械特性 ┃調節特性 ┃輸出 ┃ ┃電動機 ┃
┃ 控制方式 ┃控制線路 ┃控制功率 ┃ ┃ ┃ ┃效率 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃非線性度 ┃非線性度 ┃功率 ┃ ┃ 溫升 ┃
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┃ 幅值控制 ┃ 一般 ┃ 小 ┃ 中 ┃ 大 ┃ 中 ┃ ┃ 低 ┃
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┃ 相位控制 ┃ 復雜 ┃ 大 ┃ 小 ┃ 中 ┃ 小 ┃ 低 ┃ ┃
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┃幅相(電容) ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃
┃ 控制 ┃ 簡單 ┃ 小 ┃ 大 ┃ 小 ┃ 大 ┃ 中 ┃ 中 ┃
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