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1、第七章驱动和控制微电机微控电机在本质上和我们以前所讲的普通电机并没有区别,只是他们的侧重点不同而已:普通旋转电机主要是进行能量变换，要求有较高的力能指标；而控制电机主要是对控制信号进行传递和变换，要求有较高的控制性能，如要求反应快、精度高、运行可靠等等。控制电机因其各种特殊的控制性能而常在自动控制系统中作为执行元件、检测元件和解算元件。微控电机:由驱动微电机和控制电机构成简称为微控电机.驱动微电机:用来拖动各种小型负载,功率一般都在750W以下,最小的不到1W,因此外形尺寸较小,相应的功率也小,本章主要介绍单相异步电
2、动机,微型同步电动机,直线电动机.控制电机:在自动控制系统中对信号进行传递和变换,用做执行元件或信号元件.要求有较高的控制性能,如:反应快,精度高,运行可靠等等.本章主要介绍伺服电动机,步进电动机,旋转变压器,自整角机和测速发电机.第一节单相异步电动机一、单相异步电动机简介：单相电动机由单相电源供电，它广泛应用于家用电器和医疗器械上，如电风扇、电冰箱、洗衣机、空调设备和医疗器械中都使用单相电动机作为原动机二、工作原理：1、一相定子绕组通电时的机械特性：结论：1>当n>0时，转矩T>0，此时的电磁转矩是驱动性质的，电机
3、属于正转运行2>当n<0时，转矩T<0，此时的电磁转矩仍然是驱动性质的，电机反转运行3>当n=0时，转矩T=0，显然这是不行的，电机将无法起动，即，我们希望当转速=0时，转矩不应为零！由此可见，单个绕组通电，电机可以运行，但不能起动，因此必须有两相绕组才行。2、两相绕组通电时的机械特性：从图形可以看出，此时的电机可以顺利起动，从上面的分析结果可知，单腥异步电动机的关键问题是如何起动的问题，而起动的必要条件是：1）定子具有空间不同相位的两个绕组2）两相绕组中要通入不同相位的交流电流第一个条件显然应该是满足的，所以，现在
4、的关键问题是如何实现电流的分相问题，根据分相方法的不同，我们把单相异步电动机又分为：1）单相电阻分相起动异步电动机2）单相电容分相起动异步电动机3）单相电容运转异步电动机4）单相电容起动与运转异步电动机5）单相罩极式异步电动机下面，我们分别来看一下：三、各种类型的单相异步电动机：1、单相电阻分相起动异步电动机这种电动机，由于两相绕组中电流的相位相差不大，所以，气隙磁动势是一个椭圆形，因此起动电流比较大，而起动转矩却不是很大。2、单相电容分相起动异步电动机：优点：1）如果电容器的电容量配的合适，可以实现两个电流之间的相
5、位差为90，2）副绕组的容性可以抵消一些本身所有的感抗，使电抗减小，所以副绕组的匝数不象电阻分相时受到限制，从而可以增加一些，使的磁动势增加。这两点的实现，可以使我们得到一个接近圆形的磁动势，即较大的起动转矩，而起动电流还会下降！3、单相罩极式异步电动机第二节伺服电动机伺服电动机（执行电动机），它将输入的电压信号转变为转轴的角位移或角速度输出，改变输入信号的大小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向，故输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。根据使用电源的不同，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。直流伺
6、服电动机输出功率较大，功率范围为1～600瓦，有的甚至可达上千瓦；而交流伺服电动机输出功率较小，功率范围一般为0.1～100瓦。一、直流伺服电动机1、简介：直流伺服电动机实际上就是他励直流电动机，只不过直流伺服电动机输出功率较小而已。输入的控制信号，既可加到励磁绕组上，也可加到电枢绕组上：若把控制信号加到电枢绕组上，通过改变控制信号的大小和极性来控制转子转速的大小和方向，这种方式叫电枢控制；若把控制信号加到励磁绕组上进行控制，这种方式叫磁场控制。2：特性分析：1）机械特性：2）调节特性：二、交流伺服电动机：伺服电动机
7、就是两相异步电动机，定子侧绕组再空间相差90度摆放，转子是鼠笼式的。1、自转现象：如果电机参数与一般的单相异步电动机一样，那么当控制信号消失时，电机转速虽会下降些，但仍会继续不停地转动。伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为“自转”。2、如何克服：显然,我们需要的是当控制信号为零时,转子的转速也为零,从机械特性图上我们可以看出,只要转子旋转的方向和电磁转矩的方向相反,就可以实现此目的,那么.从我们以前所学的知识可得:使电机制动到停止，从而消除“自转”增加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的Sm+≥1，使正
8、向旋转的电机在控制电压消失后的电磁转矩为负值，即为制动转矩，使电机制动到停止；若电机反向旋转，则在控制电压消失后的电磁转矩为正值，也为制动转矩，如图3、改变控制电压的方法：1）幅值控制：如图所示，幅值控制通过改变控制电压的大小来控制电机转速，此时控制电压与励磁电压之间的相位差始终保持90°电角度。若控制绕组的额定电压,那么控制信号的大小可表示Ｕ
