3.9　交流伺服电动机的应用

交流伺服电动机在自动控制系统、自动检测系统和计算装置中主要作为执行元件。交流伺服电动机在自动控制系统中的应用实例很多，例如工业上发电厂闸门的开启，轧钢机中轧辊间隙的自动控制，军事上火炮和雷达的定位等。交流伺服电动机在检测装置中应用的例子很多，例如电子自动电位差计，电子自动平衡电桥。

在计算装置中，交流伺服电动机和其他控制元件一起组成各种计算装置，可以进行加、减、乘、除、乘方、开方、正弦函数、微分和积分等运算。

图3-13是交流伺服电动机在热电偶温度计的自动平衡电位计电路中的应用。在测量温度时，将开关合在b点，利用电位计电阻 R ₂ 段上的电压降来平衡热电偶的电动势。当两者不相等时，就产生不平衡电压（即差值电压）Δ U 。不平衡电压经变流器变换为交流电压，而后经电子放大器放大。放大器的输出端接交流伺服电动机的控制绕组。于是电动机便转动起来，从而带动电位计电阻的滑动触点。滑动触点的移动方向，正好是使电路平衡的方向。一旦达到平衡（Δ U =0），电动机便停止转动。这时电阻 R ₂ 上的电压降 R ₂ I ₀ 恰好与热电动势 E _t 相等。如果将 I ₀ 保持为标准值，则电阻 R ₂ 的大小就可反映出热电动势或直接反映出被测温度的大小。当被测温度高低发生变化时，Δ U 的极性不同，也就是控制电压的相位不同，从而使伺服电动机正转或反转再达到平衡。

为了使电流 I ₀ 保持为恒定的标准值，在测量前或校验时，可将开关合在a点，将标准电池（其电动势为 E ₀ ）接入。而后调节 R ₃ ，使（ R ₁ + R ₂ ） I ₀ = E ₀ ，即使Δ U =0。这时的电流 I ₀ 即等于标准值。可变电阻器 R ₃ 的滑动触点也常用伺服电动机来带动，以自动满足（ R ₁ + R ₂ ） I ₀ = E ₀ 的要求。

同时，交流伺服电动机也带动温度计的指针和记录笔，在记录纸上记录温度数值；另有微型同步电动机以匀速带动记录纸前进（在图3-13上均未示出）。

上述的自动平衡电位计电路可用图3-14所示的闭环控制的方框图来表示。因为信号的传送途径是一闭合环路，故称为闭环。当输入端的温度发生变化时，产生不平衡信号Δ U ，将此信号经变流和放大后传送到输出端的交流伺服电动机，电动机通过电位计又使输入端平衡（Δ U =0）。这种将控制系统输出端的信号通过某种电路（反馈电路）引回到输入端的方式，称为反馈。若引回的信号（如图中的 R ₂ I ₀ ）与输入端的信号（如图中的 E _t ）是相减的，使差值信号（如Δ U ）减小，则称为负反馈。由于闭环控制总是通过反馈来实现，所以闭环控制系统也称为反馈控制系统。在图3-14中，因为 E _t 和 R ₂ I ₀ 都是电压，只要使它们连接的极性相反，就可得出差值电压Δ U ，所以不需要专门的比较元件。