控制电机课件.ppt

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1、第9章控制电机9.1伺服电动机9.2测速发电机9.3步进电动机通过本章的学习，了解伺服电机、测速发电机、步进电动机的结构和工作原理。从工作原理上看，控制电机和普通电机没有本质上的差异，前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，功率大，其主要任务是能量的转换，侧重于电机的启动、运行和制动等方面的性能指标。而本章介绍的各种控制电机，体积小，功率小，通常在几百瓦以下，其主要任务是转换和传递控制信号，能量的转换是次要的，侧重于电机控制精度和响应速度。控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种:伺服电机、测速电机、步进电机。对控制电机的主要要求：由于它用来

2、完成信息的转换和传递。所以要求：体积小、重量轻、耗电少、动作灵敏、准确、运行可靠、精度要高，误差要小等。伺服电动机伺服电动机又称(执行电动机)。功能：将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移或角速度，驱动控制对象。交流伺服电动机直流伺服电动机9.1伺服电动机伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。结构：主要由定子和转子构成，定子铁心用硅钢片叠压而成。定子铁心表面的槽内嵌有空间互差90的两个绕组：励磁绕组和控制绕组。9.1.1交流伺服电动机励磁绕组控制绕组杯形转子内定子交流伺服电动机结构图交流伺服电动机的转子形式有两

3、种:1）鼠笼式转子2）空心杯转子※鼠笼式转子：其绕组由高电阻率的材料制成，电阻较大，笼式转子结构简单，但其转动惯量较大。※空心杯转子：由非磁性材料制成杯形，可看成是导条数很多的笼式转子，其杯壁很薄，因而其电阻值较大。转子在内外定子之间的气隙中旋转，因空气隙较大而需要较大的励磁电流。空心杯形转子的转动惯量较小，响应迅速。杯形转子伺服电动机结构图1—外定子铁心；2—杯形转子；3—内定子铁心；4—转轴；5—轴承；6—定子绕组励磁绕组接交流励磁电源，控制绕组接入控制电压，两绕组在空间上互差90°电角度，励磁电压和控制电压UC频率相同。交流伺服电动机的工作原理：无控

4、制电压时，气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有启动转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电流和励磁绕组电流不同相时，则在气隙中产生一个旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向旋转。把控制电压的相位改变180度，可改变伺服电动机的旋转方向。特点：1、有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转子立即停转。2、转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。采用三种方法控制伺服电动机的转速高低及方向！（1）幅值控制：保持控制电压与励磁电压间的相位差不变，仅改变控制电压的幅值。（2）相位控制：保持控制电压的幅值不变，仅改变控制电压与励磁电压间的相位差。（

5、3）幅-相控制：同时改变控制电压的幅值和相位。两相交流伺服电动机的控制方法：不同控制电压下的机械特性曲线n=f(T),U1=常数交流伺服电动机的机械特性：在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时，电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。TU20.8U20.6U20.4U2On9.1.2直流伺服电动机直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相同。只是为减小转动惯量，电机做得细长一些。直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机相同。分类：按励磁方式可分为电磁式和永磁式，其中电磁式又分为他励、并励、串励等几种，一般多用他励式，而永磁式

6、的磁场是由永久磁铁产生。供电方式：他励供电，励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立的电源供电。U1为励磁电压U2为电枢电压SMU1I1I2U2放大器U++––直流伺服电动机的接线图直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样，也可用下式表示：由此可见：改变电枢电压U2或改变磁场Φ都可以控制直流伺服电动机的转速和转向，称为电枢控制和磁场控制。特点：(1)一定负载转矩下，磁通≡C时，U2n。(2)U2=0时，电机立即停转。(3)改变电枢电压的极性，电动机反转。U20.8U20.6U20.4U2nTO直流伺服电动机的n=f(T)曲线(U1=常数)直流伺服电机的特

7、性较交流伺服电机硬，通常应用于功率稍大的系统中，直流伺服电机输出功率一般为1-600W。9.2测速发电机9.2.1交流测速发电机交流测速发电机又分为同步式和异步式两种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。测速发电机分为交流和直流两种类型。••••1转子定子励磁绕组输出绕组异步式交流测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组，一个是励磁绕组，一个是输出绕组。输出绕组+–励磁绕组+–9.2.1交流测速发电机工

8、作时，测速发电机的励磁绕组接交流电源U1，由U14.44f1N1