第六章+控制电机课件

第六章第六章 控制电机控制电机 6.1 交流伺服电动机 6.2 直流伺服电动机 6.3 力矩电动机 6.4 小功率同步电动机 6.5 直线电动机 6.6 测速发电机 6.7 自整角机第六章 控制电机 6.1 交流伺服电动机1 控制控制电机机的功能的功能 控制电机是在普通旋转电机基础上产生控制电机是在普通旋转电机基础上产生的特殊功能的小型旋转电机。控制电机在控的特殊功能的小型旋转电机。控制电机在控制系统中作为制系统中作为执行元件、检测元件和运算元执行元件、检测元件和运算元件。件。控制电机的功能 控制电机是在普通2 控制控制电机的工作原理机的工作原理 从从工工作作原原理理上上看看，控控制制电电机机和和普普通通电电机机没没有有本本质质上上的的差差异异，但但普普通通电电机机功功率率大大，侧侧重重于于电电机机的的启启动动、运运行行和和制制动动等等方方面面的的性性能能指指标标，而而控控制制电电机机输输出出功功率率较较小小，侧侧重于电机控制精度和响应速度。重于电机控制精度和响应速度。控制电机的工作原理 从工作原理上看，控制3控控 制制 电 机机的分的分类 控控制制电电机机按按其其功功能能和和用用途途可可分分为为信信号号检检测测和和传传递递类类控控制制电电机机及及动动作作执执行行类类控控制制电电机机两两大大类类。执执行行电电机机包包括括伺伺服服电电机机、步步进进电电机机和和直直线线电电机机等等；信信号号检检测测和和传传递递电电机机包包括括测测速速发发电电机机、旋旋转转变变压压器和自整角机器和自整角机等。等。控 制 电 机的分类 控制电机按其功能46.1 交流伺服电动机6.1 交流伺服电动机51.两相交流伺服电动机的接线图两相交流伺服电动机的接线图1.两相交流伺服电动机的接线图62、杯形转子伺服电动机的基本结构、杯形转子伺服电动机的基本结构2、杯形转子伺服电动机的基本结构7表表6.1 交流伺服电动机性能特点、应用范围交流伺服电动机性能特点、应用范围种类种类型型号号结构特结构特点点性能特点性能特点应用范围应用范围鼠笼式转 子SLSL类似于普通鼠笼转子，转子细长，转子为高电阻率材料励磁电流小，励磁电流小，体积小，机械强度高，低速运行不低速运行不稳定，速度有时稳定，速度有时快时慢的抖动快时慢的抖动小功率的自动控制系统空心杯转 子SKSK转子结构为薄壁园筒形，放于内外定子之间转动惯量小，运运行平滑，行平滑，无抖动现象，励磁电流励磁电流大，体积大大，体积大要求运行平滑的系统3.交流伺服电动机性能特点、应用范围交流伺服电动机性能特点、应用范围表6.1 交流伺服电动机性能特点、应用范围种类型号结构特点84、基本工作原理、基本工作原理当两相绕组分别加上相位相差当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电压时：的额定电压时：两相通电两相通电 ic 和和 if 产生产生 旋转磁场旋转磁场产生产生 T 转子旋转。转子旋转。如果如果 uc 反相，即改变反相，即改变 ic 和和 if 的相序的相序旋转磁场改变方向旋转磁场改变方向 n 的方向改变。的方向改变。同时减小同时减小 uc 和和 uf 而保持其而保持其 90o 的相位差的相位差磁通势磁通势 的幅值的幅值 T n 。SM 控制绕组控制绕组 励磁绕组励磁绕组 Uc Uf cfIcIf4、基本工作原理当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电9同步转速同步转速同步转速10 两相交流伺服电机存在“自转”现象。消除“自转”的措施：增大转子的电阻，转子导条采用高电阻材料。增大转子的电阻，转子导条采用高电阻材料。5、消除自转现象、消除自转现象 两相交流伺服电机存在“自转”现象。5、消除自11不同转子电阻的伺服电动机的机械特性不同转子电阻的伺服电动机的机械特性不同转子电阻的伺服电动机的机械特性12交流伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的机械特性136.交流伺服电动机的控制特性交流伺服电动机的控制特性（1）控制类别：幅值控制、相位控制和幅值-相位控制（2）幅值控制的电路原理6.交流伺服电动机的控制特性14（3）幅值控制的机械特性曲线（3）幅值控制的机械特性曲线15（4）交流伺服电动机应用输出功率0.1100W，电源频率50Hz、400Hz。应用在数控机床、雷达的控制系统及机器人控制系统中等。（4）交流伺服电动机应用161.直流伺服电动机的电路原理直流伺服电动机的电路原理（6-1）6.2 直流伺服电动机1.直流伺服电动机的电路原理（6-1）6.2 直流伺服电动机172.直流伺服电动机的应用直流伺服电动机的应用2.直流伺服电动机的应用183.直流伺服电动机的机械特性直流伺服电动机的机械特性由机械特性可知：由机械特性可知：(1)Uf（即磁通（即磁通）不变时，）不变时，一定的负载下，一定的负载下，Uc,n。(2)Uc=0时，电机立即停转。时，电机立即停转。反转：反转：电枢电压的极性改变，电机反转。电枢电压的极性改变，电机反转。3.直流伺服电动机的机械特性由机械特性可知：反转：电枢电压的19 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经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，它的输出功率一般常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般为为1-600W。它的用途很多，如随动系统中的。它的用途很多，如随动系统中的位置控制等。位置控制等。应用：应用：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206.3 力矩电动机特点：特点：转矩大转矩大 转速低转速低 与负载直接连接；能带动负载堵转堵转。力矩电动机交流力矩电动机直流力矩电动机异步同步6.3 力矩电动机特点：转矩大 与负载直接连接；力矩电211.永磁直流力矩电动机的结构永磁直流力矩电动机的结构特点：特点：Dl 1.永磁直流力矩电动机的结构特点：Dl 222.直流力矩电动机转矩大，转速低的原因直流力矩电动机转矩大，转速低的原因（6-2）（1）力矩大的原因）力矩大的原因2.直流力矩电动机转矩大，转速低的原因（6-2）（1）力矩大23（2）转速低的原因）转速低的原因一匝线圈产生的感应电动势：N匝绕组产生的感应电动势：（6-3）（2）转速低的原因一匝线圈产生的感应电动势：N匝绕组产生的感243.直流力矩电动机的与应用直流力矩电动机的与应用运行特征：能在低速与堵转下运行，能产生足够大的堵转转矩而不损坏电机；精度高、反应快、线性度好；调速范围大，调速范围：0.00017r/min-25r/min应用：用于低速、可调转矩的随动系统作执行元件。3.直流力矩电动机的与应用256.4 小功率同步电动机 前面讨论过的伺服电动机，其转转速速是是随随控控制制信信号号或或负负载载转转矩矩的的变变化化而而变变化化的的。而在传真机、磁带录音机和各种精确的计时或记录装置中，往往需要一种能在电电源源电电压压波波动动或或负负载载转转矩矩变变化化时时仍仍可可保保持持转转速速恒恒定定不不变变的的电电动动机机。额定功率从零点几瓦到数百瓦的各种小小功功率率同同步步电电动动机机就是在一定的输出功率范围内具有这种恒速特性恒速特性的连续运转同步电动机。6.4 小功率同步电动机 前面讨论26运行特性运行特性：-连续运转；功率：功率：P 1W，P 100W；应用：用：恒速传动中传动电动机，控制系统中作为执行元件。分类：分类：转子结构材料分类：永磁式、反应式（磁阻式）、磁滞式等1.小功率同步电动机概述小功率同步电动机概述运行特性：1.小功率同步电动机概述271）三相永磁式小功率同步电动机原理接线图1）三相永磁式小功率同步电动机原理接线图282）单相磁滞式小功率同步电动机原理接线图2）单相磁滞式小功率同步电动机原理接线图292.永磁式同步电动机永磁式同步电动机1）永磁式小功率同步电动机结构2.永磁式同步电动机1）永磁式小功率同步电动机结构302）工作原理1）异性相吸）异性相吸2）失步）失步2）工作原理1）异性相吸2）失步313）永磁式同步电动机难起动的原因3）永磁式同步电动机难起动的原因324）永磁式同步电动机异步起动1)异步起动:2)永磁铁:4）永磁式同步电动机异步起动1)异步起动:2)永磁铁:333.磁阻式电磁减速同步电动机磁阻式电磁减速同步电动机1)结构3.磁阻式电磁减速同步电动机1)结构34（6-4）（6-5）（6-6）2)工作原理（6-4）（6-5）（6-6）2)工作原理356.5 直线电动机直线电动机1.直线电动机的结构直线电动机的结构旋转异步电动机旋转异步电动机6.5 直线电动机1.直线电动机的结构旋转异步电动机36 直线电动机直接实现直线运动，从而消除了旋转电动机由旋转运动到直线运动的中间机构，使精度提高，结构简化，响应快速。直线电动机直接实现直线运动，从而消除了旋转电37直线电动机直线电动机直线电动机38短初级直线电动机短初级直线电动机短次级直线电动机短次级直线电动机短初级直线电动机短次级直线电动机392.直线电动机的工作原理直线电动机的工作原理（6-23）（6-24）2.直线电动机的工作原理（6-23）（6-24）406.6 测速发电机测速发电机（7-1）测量转速测量转速 机电微分、积分器机电微分、积分器6.6.1 异步交流测速发电机异步交流测速发电机6.6 测速发电机（7-1）测量转速6.6.1 异步交411.异步交流测速发电机的结构异步交流测速发电机的结构1.异步交流测速发电机的结构42工作绕组或输出绕组工作绕组或输出绕组工作绕组或输出绕组43第六章+控制电机课件442.异步交流测速发电机的原理异步交流测速发电机的原理（6-8）（6-9）（6-10）（6-11）2.异步交流测速发电机的原理（6-8）453.异步交流测速发电机应用中应注意的问题异步交流测速发电机应用中应注意的问题1）主要技术指标 a.剩余电压 b.线性误差 c.相位误差 d.输出斜率3.异步交流测速发电机应用中应注意的问题46异步交流测速发电机的输出特性的线形度异步交流测速发电机的输出特性的线形度异步交流测速发电机的输出特性的线形度471.工作原理图工作原理图6.6.2 直流测速发电机直流测速发电机1.工作原理图6.6.2 直流测速发电机482.工作原理工作原理（6-13）（6-14）（6-15）（6-16）2.工作原理（6-13）493.输出特性输出特性3.输出特性506.7 自整角机自整角机1.结构特点6.7 自整角机1.结构特点512.控制式自整角机的线路结构2.控制式自整角机的线路结构523.控制式自整角机的工作原理3.控制式自整角机的工作原理53第六章+控制电机课件544.控制式自整角机应用实例4.控制式自整角机应用实例556.6.3力矩式自整角机1.电路结构6.6.3力矩式自整角机1.电路结构562.力矩式自整角机的应用实例2.力矩式自整角机的应用实例57