《机电传动技术》第六章 控制电机课件.ppt

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1、第六章控制电机概述直流电动机、异步电动机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量转换，例如将电能转换为机械能。如：伺服电机将电压信号转换为转矩和转速；步进电机将脉冲信号转换为角位移或线位移。控制电机的主要功能是转换和传递信号。对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。1、交流伺服电机交流伺服电动机和直流伺服电动机。伺服电动机分类：伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转矩和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化。伺服电动机的作用调速范围宽广，转速能随着控制电压的改变，在宽广的范围内连续调节。转子的惯性小，能实现迅

2、速的启动、停止。控制功率小，过载能力强，可靠性好。交流伺服电机的特点：交流伺服电机的结构原理与两相交流异步电机相同，定子上装有两个绕组—励磁绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组在空间相隔90。两相交流伺服电动机:鼠笼转子和杯形转子。鼠笼转子和三相鼠笼式电动机的转子结构相似，杯形转子伺服电动机的结构如图所示。交流伺服电机的工作原理励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。励磁绕组的接线放大器控制绕组的接线检测元件控制信号适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90，因此便产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。1例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电

3、流的相量关系如图所示。励磁绕组的接线放大器控制绕组的接线检测元件控制信号工作时两个绕组中产生的电流和的相位差近90°，因此便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子转动起来。控制电压与电源电压两者频率相同，相位相同或反相。消除自转现象的措施U2=0时，转子应该停止转动。这时，虽然U2=0V，U1仍存在，成单相运行状态，但和单相异步机不同。若单相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺服电机不同，单相电压时设备不能转。原因：交流伺服电机R2较大。合成转矩(正向)起动转矩为零(反向)正转转反TOR2Tstn单相异步电动机交流伺服电动机的T=f(s)曲线（U2=0时）s'T210s"T"T'T0

4、21反转正转当U2=0V时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T、T的合成转矩T与单相异步机不同。合成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在U2=0V时，能立即停止，体现了控制信号的作用(有控制电压时转动，无控制电压时不转)，以免失控。交流伺服电机R2设计得较大，使Sm>1，Tst大，启动迅速，稳定运行范围大。交流伺服电动机的T=f(s)曲线（U2=0时）s'T210s"T"T'T021反转正转TOR2Tstn特性和应用交流伺服电动机的机械特性曲线(U1=const)nTU20.8U20.6U20.4U2Tn三种控制方法：幅值控制、相位控制、幅值－相位控制。幅值控制：控制电压

5、U2大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压U2成正比。U2的极性改变时，转子的转向改变。交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100W，电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛，如用在自动控制、温度自动记录等系统中。应用2、直流伺服电动机结构：与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。工作原理：与直流电动机相同。供电方式：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：MU1IfIaU2放大器UU1为励磁电压，U2为电枢电压。由机械特性可知：(1)U1（即磁通）不变时，一定的负载下，U2,n。(2)U2=0时，电机立即停转。反转：电枢电压的极性改变，电机反转。直流伺服电

6、机的机械特性公式与他励直流电机一样：机械特性曲线U20.8U20.6U20.4U2nT直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般为1-600W。它的用途很多，如随动系统中的位置控制等。应用：3、力矩电动机力矩电动机就是一种能和负载直接连接产生较大转矩，能带动负载在堵转或大大低于空载转速下运转的电动机。工作原理和普通伺服电动机相同，只是在结构和外形尺寸上有所不同。为了能在相同体积和电枢电压的前提下，产生比较大的转矩及较低的转速，一般都做成扁平状。力矩大、精度高、反应速度快、线性度好。调速范围可达0.00017r／min(即4天转一转)～25r／min。特

7、点：4、直线电动机直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服驱动元件。按工作原理来分，可分为直线异步电动机、直线直流电动机和直线同步电动机三种。直线电动机与旋转电动机在原理基本相同。结构：工作原理当初级的多相绕组通入多相电流后，会产生一个气隙磁场，这个磁场的磁感应强度按通电的相序顺序作直线移动，该磁场称为行波磁场。这个速度称之为同步线速。在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势相电流，所有导条的电流和气隙磁场相互作用，产生切向