3.5　兩相異步伺服電動機的額定值與性能指標

3.5.1　兩相異步伺服電動機的額定值

（1）額定勵磁電壓

勵磁繞組電壓的允許變動范圍一般為額定勵磁電壓的±5%左右。電壓太高，電動機會發熱；電壓太低，電動機的性能將變壞，如堵轉轉矩和輸出功率會明顯下降，加速時間增加等。

當電動機采用幅值-相位控制時，應注意到勵磁繞組兩端電壓會高于電源電壓，而且隨轉速升高而增大。

（2）額定控制電壓

控制繞組的額定電壓有時也稱最大控制電壓，在幅值控制條件下加上這個電壓，電動機就能得到圓形旋轉磁場。

（3）額定頻率

目前控制電動機常用的頻率分低頻和中頻兩大類，低頻為50Hz（或60Hz），中頻為400Hz（或500Hz）。因為頻率越高，渦流損耗越大，所以中頻電動機的鐵芯需用更薄的硅鋼片，一般低頻電動機用厚度為0.35～0.5mm的硅鋼片，而中頻電動機用厚度為0.2mm以下的硅鋼片。

中頻和低頻電動機一般不可以互相代替使用，否則電動機性能會變差。

（4）空載轉速

定子兩相繞組加上額定電壓，電動機不帶任何負載時的轉速稱為空載轉速n0。空載轉速與電動機的極數有關。由于電動機本身阻轉矩的影響，空載轉速略低于同步轉速ns。

（5）堵轉轉矩和堵轉電流

定子兩相繞組加上額定電壓，轉速等于零時的輸出轉矩，稱為堵轉轉矩TK（又稱啟動轉矩Tst）。這時流過勵磁繞組和控制繞組的電流分別稱為堵轉勵磁電流和堵轉控制電流。堵轉電流通常是電流的最大值，可作為設計電源和放大器的依據。

（6）額定輸出功率

當電動機處于對稱狀態時，輸出功率P2隨轉速n變化的情況如圖3-10所示。當轉速接近空載轉速n0的一半時，輸出功率最大，通常就把這個點規定為兩相異步伺服電動機的額定狀態。電動機可以在這個狀態下長期連續運轉而不過熱。這個最大的輸出功率就是電動機的額定功率P2N。對于這個狀態下的轉矩和轉速稱為額定轉矩TN和額定轉速nN。

3.5.2　兩相異步伺服電動機的主要性能指標

（1）空載始動電壓Us0

在額定勵磁電壓和空載情況下，使轉子在任意位置開始連續轉動所需的最小控制電壓被定義為空載始動電壓Us0，通常以額定控制電壓的百分比來表示。Us0越小，表示伺服電動機的靈敏度越高。一般要求Us0不大于額定控制電壓的3%～4%。用于精密儀器儀表中的兩相交流異步伺服電動機，有時要求Us0不大于額定控制電壓的1%。

（2）機械特性非線性度km

在額定勵磁電壓下，將任意控制電壓時的實際機械特性與線性機械特性在轉矩Te=Tst/2（Tst為啟動轉矩）時的轉速偏差Δn與空載轉速n0（對稱狀態時）之比的百分數，定義為機械特性非線性度km，即

機械特性的非線性度如圖3-11所示。

（3）調節特性非線性度kv

在額定勵磁電壓和空載情況下，當αe=0.7時，實際調節特性與線性調節特性的轉速偏差Δn與αe=1時的空載轉速n0之比的百分數，被定義為調節特性非線性度kv，即

調節特性的非線性度如圖3-12所示。

以上特性的非線性度越小，特性曲線越接近直線，系統的動態誤差就越小，工作就越準確，一般要求km≤10%～20%，kv≤20%～25%。

（4）機電時間常數τm

當轉子電阻相當大時，交流伺服電動機的機械特性接近于直線。如果把αe=1時的機械特性近似地用一條直線來代替，那么與這條機械特性相對應的機電時間常數就與直流伺服電動機機電時間常數表達式相同。

對伺服電動機而言，機電時間常數τm是反映電動機動態響應快速性的一項重要指標。在技術數據中給出的機電時間常數是用對稱狀態下的空載轉速n0代替同步轉速ns，按照下式計算所得，即

式中，Tk0仍為對稱狀態下的堵轉轉矩；J為伺服電動機的轉動慣量。

考慮到機械特性的非線性及有效信號系數變化的影響，兩相交流異步伺服電動機實際運行時的機電時間常數τ'm與τm有所不同。