西门子模块6ES7223-1BH22-0XA8参数详细

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实际的交流伺服电动机，需要正转磁通势(或反转磁通势)单独作用时的sm很大。加m的方法是增大转子回路的电阻r2。因为sm∝r2，所以交流伺服电动机转子电阻相对于一般异步电动机来说是很大的。

设计交流伺服电动机时,当励磁绕组与控制绕组分别为额定值大小时(对控制绕组来讲，额定电压指较大的控制电压)，两绕组产生的磁通势幅值也一样大。交流伺服电动机运行时，励磁绕组如果接在额定电压上，大小、相位都不变,那么改变控制绕组所加的电压uk的大小和相位，电动机气隙磁通势则随着信号电压uk的大小和相位而改变，有可能为圆形旋转磁通势，有可能为不同椭圆度的椭圆旋转磁通势，也有可能为脉振磁通势。（//www./版权所有 )而由于气隙磁通势的不同，电动机机械特性也相应改变,那么拖动着负载运行的交流伺服电动机的转速n也就随之变化了。这就是交流伺服电动机利用控制信号电压uk的大小和相位的变化，控制转速随之变化的道理。

改变uk的大小与相位即实现对交流伺服电动机的控制，控制方法主要有三种：幅值控制、相位控制和幅值—相位控制。

1．幅值理制

由加在控制绕组上信号电压的幅值大小来控制交流伺服电动机转速，这种控制方式称为幅值控制。

幅值控制接线如图2所示。励磁绕组f直接接交流。电压大小为额定值。控制绕组所加的电压为uk，其相位与励磁绕组电压相差90°，如落后90°，uk大小可以改变。uk的大小为uk＝αukn，ukn为控制绕组额定电压, α称为有效信号系数，α较大值为1。若以

ukn为基恒，控制信号电压uk 的标么值是α，即： uk /ukn= uk=α

交流伺服电动机帽值控制

(a)控制接线图 (b) ff较大瞬间

若有效信号系数α≠1,控制绕组磁通势幅值与励磁绕组磁通势幅值不一样大，而两绕组空间相差90°电角度，所加电压及所通电流时间相差90。电角度，电机总的气隙合成磁通势为椭圆形旋转磁通势，空间磁通势向量图如图2 (b)所示。该图中ff+与ff-为励磁绕组脉振磁通势ff分解成的两个正、反旋转磁通势；fk+与fk-为控制绕组脉振磁通势fk分解成的两个正、反旋转磁通势；电机内正转磁通势为f+＝ff++fk+，反转磁通势f-＝ff-+fk-，这是较一般的情况。当α=1时，ff＝fk，f+＝2 ff+，f-＝0。气隙磁通势f＝f+，为圆磁通势；当α=0时，fk＝0，气隙磁通势f＝ff+为脉振磁通，f+＝f-＝ff/2；而0＜α＜1时，气隙中f+＝ff++fk+，f-＝ff-+fk-，为椭圆磁通势。α值越小，椭圆度越大，越接近脉振磁通势。

采用分析单相异步电动机两相绕组通电时的同样方法，正转磁通势与反转磁通势分别产生电磁转矩t+与t-，总的电磁转矩t＝t++t-。较后可以得出有效信号系数α为不同值时相应的机械待性，如图3(a)所示。该图中，电磁转矩与转 速都采用标么值,转

矩的基值是α＝1圆形磁通势时电机的起动转矩，转速的基值是同步转速n1。机械特性不是直线。从图1-35所示的机械特性看出，有效信号系 数α＝1时，气隙磁通势为圆磁通势，f-＝0，t-＝0，在一定的转速下电磁转矩t＝t+较大。α＜1时，正转磁通势f+减小，t+减小反转磁通势f-出现，t-≠0，在一定转速下电磁转矩t= t++ t-，比α＝1时小。而α＝0,正转磁通势f+与反转磁通势f-大小相等，机械特性t＝f(s)如图1=33所示。在图l-35(a)中则过原点不在第ⅰ象限内。同时还可以看出，α＝1时，理想空载转速为同步转速n0；而α＜1时，由于t-存在，使得理想空载转速小于n0，道理与单相异步电动机相同。α越小，理想空载转速越低。机械特性中，在0＜α＜1整个范围内，起动转矩的标么值ts＝α。

交流伺服电动机幅值控制时的调节特性也可以从机械特性得到的，如图3(b)所示。幅值控制时调节特性也不是直线，只在n较小时近似为直线。为了尽量使交流伺服电动机调节特性用在n较小的区域，以保证伺服系统的动态误差较小，许多交流伺服电动机采用频率为400hz的交流电源，提高它的同步转速n0。与直流伺服电动机相似，调节特性与横抽交点的有效信号系数α的值为始动电压的标么值，转矩大时，始动电压高，始动电压与转矩二者标么值的数值相等

幅值控制时的机械特性与调节特性

交流伺服电动机输出功率p2＝t2ω≈tω，在一定的控制信号电压下，若转速很低，由于ω很小，输出功率p2也很小；若转速接近于理想空载转速时，由于t很小，输出功率也很小。α越大，输出的功率也越大。交流伺服电动机的额定功率通常规定为当α＝1时的较大输出功率，此时相应的转速则为额定转速，相应的输出转矩则为额定转矩，与一般电动机的规定方法是不一样的。

2．相位控制

由加在控制绕组上的信号电压的相位来控制交流伺服电动机转速的控制方式称为相位控制。相位控制接线如图4所示。励磁绕组接在交流电源上，大小为额定电压，控制绕组所加信号电压的大小为额定值，但是相位可以改变。uf与uk是同频率的，二者相位差为β，β＝0～90°，例如uk落后于uf。这样sinβ＝0～ 1，sinβ称为相位控制的信号系数

幅值-相位控制

交流伺服电动机幅值-相位控制接线如图5所示。励磁绕组外边串器后再接交流电源，控制电压为uk，uk与电源电压同频率、同相位．大小可以改变。

相位控制、幅值-相位控制的交流伺服电动机的控制信号变化时，电机内合成磁通势的性质或椭圆度也随之改变，从而具有不同的机械特性，使电机具有伺服性。这两种控制方法的机械特性和调节特性与幅值控制的相似，为非线性，在转速标么值较小时线性好。

由于幅值-相位控制线路简单，输出功率较大，采用较多。

目前，在进给驱动中采用的直流主要是大惯量宽调速永磁式直流伺服电动机，本节将主要对这种电动机进行分析介绍。

1.永磁直流伺服电动机基本结构与特点

这种电机的基本结构如图所示，其同普通直流电动机的结构类似，也是由定子、转子、电刷和换向器等组成。该种电动机的定子磁极是个采用铝镍钴合金、钕铁硼、或稀土钴等材料所做成的*磁体，矫顽力很高，能够产生极大的峰值转矩以满足高的加、减速要求；且即使在较高的磁通密度下保持性能稳定(即不出现退磁)。转子的铁心上斜槽数目较多，且在一个槽内分布有几个虚槽以减少转矩波动。电刷的材料也经过仔细筛选，使得其可以在较大的加速度状态下也有良好的换向性能。低波纹测速机等其它元件如旋转变压器、脉冲编码器可以装在电动机轴上，从而可得到精密的速度和位置信号，以反馈到速度控制单元和位置控制单元。该种电动机既具有一般直流电动机便于调速、机械性能较好的优点，又具有小惯量直流电机快速响应性能的优势。

由直流的转速公式可知，直流电机的基本调速方式有三种，即调节电阻r、调节电枢电压u和调节磁通ф的值。但电枢电阻调速不经济，而且调速范围有限，很少采用。

（1）在调节电枢电压时，若保持电枢电流i不变电流，则磁场磁通ф保持不变，由可知，电机电磁转矩t保持不变，为恒定值，因此把调压调速也称为恒转矩调速。

（2）调磁调速时，通常保持电枢电压u为额定电压，由于励磁回路的电流不能超过额定值，因此励磁电流总是向减小的趋势调整，使磁通下降，称为弱磁调速，此时转矩t也下降，则转速上升。调程中，电枢电压u不变，若保持电枢电流i也不变，则输出功率维持不变，故调磁调速又称为恒功率调速。

图是直流电机在调节电枢电压和调节磁通调速方式的机械特性曲线。在图中nn为额定转矩tn时的额定转速，δnn为额定转速差。由图可知：当调节电枢电压时，直流电机的机械特性为一组平行线，即机械特性曲线的斜率不变，而只改变电机的理想转速，保持了原有较硬的机械特性，所以伺服进给系统的调速采用调节电枢电压调速方式。而永磁式直流伺服电机的机械特性，正好满足于这一调速要求，因此，数控机床的进给系统常采用永磁式直流电机。

由图可知：调磁调速不但改变了电机的理想转速，而且使直流电机机械特性变软，所以调磁调速主要用于机床主轴电机调速。