电机与拖动 教学课件 作者 刘玫 孙雨萍 电机与拖动第8章.ppt

《电机与拖动 教学课件 作者 刘玫 孙雨萍 电机与拖动第8章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第8章控制电机8.1伺服电动机8.2测速发电机8.3无刷直流电动机8.4步进电动机8.5自整角机8.6旋转变压器8.7直线电动机8.1伺服电动机8.1.1直流伺服电动机直流伺服电动机的基本结构与普通小型直流电动机相同，直流伺服电动机的基本工作原理与普通直流电动机相同。直流伺服电动机按照控制方式的不同分磁场控制和电枢控制两种。1.电枢控制直流伺服电动机的工作特性图8-1电枢控制原理图直流伺服电动机的特性主要指机械特性和调节特性。根据直流电动机的机械特性方程式8.1伺服电动机图8-2不同控制电压下的机械特性得机械特性为一直线n0-理想空载转速Tk-堵转转矩-直线斜率图8-3不同负载时的调节特

2、性由下式得调节特性8.1伺服电动机2.磁场控制直流伺服电动机的工作特性磁场控制是指在电枢绕组加恒定电压，而励磁回路加控制电压信号，尽管磁场控制也可达到改变控制电压来改变转速的大小和旋转方向的目的，但因随着控制信号减弱其机械特性变软，而调节特性为非线性的，故这种控制方式很少采用。由以上分析可见电枢控制时直流伺服电动机的机械特性和调节特性均为线性，这种线性特性是理想的特性曲线可实现高精度控制。8.1伺服电动机8.1.2交流伺服电动机交流伺服电动机的基本结构和普通异步电动机相似，常用的转子结构有两种，笼型转子和非磁性空心杯转子。定子一般为两相绕组，它们在空间相差90°电角度。其中一相绕组为励磁

3、绕组，运行时接至电压为的交流电源上；另一相则为控制绕组，施加与同频率、大小或相位可调的控制电压，通过改变的大小或相位控制伺服电动机的起、停及运行转速。1.交流伺服电动机的工作原理图8-4交流伺服电动机原理图若控制电压为零，则电机气隙内的磁场为脉振磁场，电机无起动转矩，转子不转；若有控制信号加在控制绕组上，且控制绕组中流过的电流与励磁绕组中流过的电流不同相位，则在气隙内建立一旋转磁场电机具有起动转矩，转子就可转动。8.1伺服电动机（b）(a)(b)(c)图8-5自转现象与转子电阻的关系如消除了“自转”现象电机就能达到可控目的。为了实现无“自转”现象，由单相异步电动机的工作原理可知电机必须具

4、有足够大的转子电阻。8.1伺服电动机2.交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式有三种：（1）幅值控制；（2）相位控制；（3）幅值-相位控制。（1）幅值控制时的特性（a）原理接线图（b）电压相量图图8-6幅值控制控制电压的相位不变仅改变控制电压幅值来改变电机的转速8.1伺服电动机图8-7幅值控制时的机械特性图8-8幅值控制时的调节特性通常将控制电压Uc与归算到控制绕组的电源电压U1′之比e称为幅值控制时的有效信号系数，即有当改变控制电压时，有效信号系数相应改变，取e=1、0.75、0.5、0.25时的一组机械特性和调节特性曲线8.1伺服电动机（2）相位控制时的特性控制电压的大

5、小不变仅改变控制电压的相位（a）原理电路图；（b）电压相量图图8-9相位控制8.1伺服电动机图8-10相位控制时的机械特性图8-11相位控制时的调节特性当改变控制电压相位时，有效信号系数相应改变，得到一组相位控制的机械特性和调节特性8.1伺服电动机（3）幅值-相位控制时的特性图8-12幅值-相位控制这种控制方式一般是在励磁绕组串联电容Ca进行分相8.1伺服电动机图8-13幅值-相位控制时的机械特性图8-14幅值-相位控制时的调节特性这种控制方式简单方便不需要移相装置，利用串联电容就能在单相交流电源上获得控制电压和励磁电压的分相，是实际应用中最常见的一种控制方式。8.1伺服电动机8.1.3

6、交流伺服电动机与直流伺服电动机的性能比较1、机械特性和调节特性直流伺服电动机的机械特性和调节特性都是线性的，且在不同控制电压下机械特性是平行的，斜率不变。而交流伺服电动机的机械特性和调节特性都是非线性的，这种非线性特性将影响系统的动态精度。2、“自转”现象交流伺服电动机可能出现“自转”现象，而直流不存在“自转”问题。3、体积、重量和效率交流伺服电动机的转子电阻很大，因此其损耗大、效率低。它只适用于小功率系统，对于功率较大的控制系统则多地采用直流伺服电动机。4、结构、运行可靠性及对系统的干扰等直流伺服电动机结构复杂，而且维护比较麻烦；存在换向火花问题，会对其它仪器和无线电通讯等产生干扰。交

7、流伺服电动机结构简单，运行可靠，维护方便，使用寿命长，特别适宜于在不易检修的场合使用。8.2测速发电机测速发电机是一种把转子转速转换为电压信号的机电式元件。它的输出电压与转速成正比关系，即按励磁方式不同，直流测速发电机可分为电磁式和永磁式两大类。其结构和工作原理与普通直流发电机基本相同。8.2.1直流测速发电机图8-15直流测速发电机原理图空载时1、输出特性8.2测速发电机由于负载电流，可得可见，当磁通不变时Ua与n之间就成正比关系