微特电机及其驱动复习2

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1、微特电机及其驱动复习1 根据微特电机的用途可以分为驱动用微特电机和控制用微特电机 2 伺服电动机的功能是将输入的电信号转变为机械信号输出。根据电信号的不同，可又分 为直流伺服电动机和交流伺服电动机 3 自整角机的功能是对机械信号进行传递测量或指示，根据功能的不同它又可分为力矩 式自整角机控制式自整角机 4 步进式电动机的功能是将数字脉冲电信号转变为机械信号。根据工作原理可分为反应 式永磁式混合式步进电动机 5 根据在控制系统中的作用，又可将控制用微特电机分为测量元件和执行元件。测量元件 包括旋转变压器，交直流测速发电机，自整角机等。执行元件主要有交直流伺服电动 机，步进电动机，力矩电机等。 6

2、 对控制用微特电机要求主要是高可靠性高精度快速响应1 按结构，直流伺服电动机可分为传统型和低惯量型 2 直流伺服电动机主要采用电枢控制方式 3 为什么两相伺服电动机的转子电阻要设计的得相当大，若过大，对电机的性能有哪些不 利影响？：答：当转子电阻足够大时，临界转差率 Sm1，电动机的可调转速范围在 0 到 同步速之间；随着转子电阻的增大，异步电机的机械特性更接近于线性关系，增大转子电 阻后，还能防止出现“自转”现象，但过大则损耗功率也将变大 4 伺服电动机也称为执行电动机 5 交流异步伺服电动机的控制方法：幅值控制相位控制幅值相位控制双相控制， 双相控制时，伺服电机始终在圆形旋转磁场下工作 6

3、 交流异步伺服电动机为了获得线性的调节特性，伺服电动机工作在较小的相对转速范围 内，这可通过提高伺服电动机的工作频率来实现。1 直流测速发电机输出特性产生并不是严格的线性特性，误差的原因;电枢反应的影响电 刷接触电阻的影响电刷位置的影响温度的影响纹波的影响 2 交流测速发电机可分为同步测速发电机和异步测速发电机 3 异步测速发电机误差产生的原因：气隙磁通 d 的变化励磁电源的影响温度的影响 4 剩余电压产生的原因：基波分量电容分量高次谐波分量 5 为什么异步测速发电机的励磁电源大多采用 400Hz 的中频电源：答：对于一定的转速， 通常采用提高励磁电源的频率，从而增大异步测速发电机同步转速来实

4、现。因此，异步测 速发电机大都采用 400Hz 的中频励磁电源1 步进电动机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊执行电动机，又 由于它输入的是脉冲电流，所以也叫脉冲电动机 2 步进式电动机主要有反应式永磁式和混合式 3 反应式步进电动机转子转过一个齿距，从磁路情况来看，变化了一个周期。因此，转子 一个齿距所对应得电角度为 2 电弧或 360 电角度 4 要提高步进电动机启动频率可考虑：增加电动机的相数，运行的拍数和转子的齿数， 增大最大静转矩；减小电动机的负载和转动惯量；减小电路的时间常数; 减小电动 机内部或外部的阻尼转矩 5 步进电动机的驱动电源由变频信号源脉冲分配器和脉冲

5、放大器三部分组成 6 步进电动机的典型驱动方式：单电压驱动方式高低电压驱动方式定电流斩波驱动方 式调频调压驱动方式细分驱动方式1 自整角机按其输出量不同，可分为力矩式自整角机和控制室自整角两类。力矩式自整角 主要用于精度要求不高的指示系统中 2 控制式自整角机主要应用于由自整角机和伺服机构组成的随动系统中 3 自整角机的结构和一般旋转电机一样，主要由定子和转子两大部分组成，定转子的铁心 由硅钢片叠压而成；定转子绕组有单相绕组和三相绕组两种。单相绕组为励磁绕组，可以 使分布式也可以是集中式;三相绕组称为整步绕组，一般均为对称分布式，并接成星形 力矩式自整角机有凸极式和隐极式两种结构 4 自整角机

6、的整步绕组嵌放在转子和定子上各有何利弊：答：前者有三组滑环和电刷，摩 擦转矩较大，会影响精度，但转子易平衡，而且滑环和电刷仅当系统存在失调角时，即自 整角机转子处于转动状态时才有电流通过，滑环的工作条件较好，这种结构大都用于容量较大的力矩式自整角机中。后者有两组滑环和电刷，摩擦转矩较小，精度较高，可靠性也 高，但转子重量不以平衡，要引起附加误差，而且即使转子处在协调位置，励磁绕组也长 期经电刷和滑环通过励磁电流，容易造成电刷和滑环在固定接触处因接触电阻损耗引起过 热甚至烧坏。所以这种结构适用于容量较小的指示式远距离角度传输系统 5 旋转变压器或称回转变压器，可作为解算元件，主要用于坐标变换，三

7、角运算等，也可 作为传感元件 ，用于随动系统中远距离测量，传输或再现一个角度。此外，还可以用作 移相器和角度数字转换装置等 6 对比二次侧补偿和一次侧补偿，当采用二次侧补偿时 Zl1 必须等于 Zl2 才能实现完全补偿， 对于正弦旋转变压器来说，如负载阻抗 Zl1 是一变值，则要求作为补偿电路的余弦绕组负 载阻抗 Zl2 随之作相应变化，这在实际应用时颇为不便。当采用一次侧补偿时，补偿回路 的阻抗 Zq 与负载无关，只要适当选取 Zq 便可消去交轴磁场的影响，因此在实际应用时较 为方便，易于实现。如果对输出电动势的函数关系要求很严，则可同时采用一次侧补偿和 二次侧补偿 7 正余弦旋转变压器负载

8、后之所以输出特性曲线产生畸变，是由于转子磁势的交轴分量得 不到补偿引起的。因此，为了消除畸变，不仅转子的直轴磁势必须补偿，转子的交轴磁势 也必须完全予以补偿 ，方法有一次侧，二次侧补偿1 永磁无刷直流电动机主要由永磁电机本体，转子位置传感器和功率电子开关组成 2 三段式启动法：转自定位，外同步加速和外同步到自同步切换 3 常见的转子位置传感器有磁敏式,电磁式和光电式 0 1 单相交流串励电动机优点：使用方便转速高，体积小，质量轻启动转矩大，过载能 力强 2 如将一台单相直流串励电动机接到交流电源上，由于磁通和电流都将同时改变，电磁转 矩的方向仍将保持不变，电机仍可工作，但因下述原因，该电机的运

9、行情况将十分恶劣， 甚至不能运转：直流电机磁极铁心的定子磁轭均系铸钢制成，将有很大的涡流损耗； 在励磁绕组和电枢绕组中将有很大的电抗电压降； 换向元件中将产生直流电机所没有 的短路电动势，是换向发生困难，甚至产生严重的换向火花 3 单相串励电动机的调速方法：改变电源电压 U改变励磁磁通 d改变电机绕组串联电 阻 Ra+Rf 4 双凸极开关主要是只开关词组电机（SR 电机）和双凸极永磁电机（DSPM 电机） 5 开关磁阻电机系统主要由开关磁阻电机，功率变换器，控制器和传感器等部分构成 1 如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？ 答 若要改变电机转向只需把起动绕组与主绕组相并联的出线对调即可实现

10、。2 一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载(负载阻转矩不变)， 测得始动电 压为 4V ， 当电枢电压 Ua=50 V 时，其转速为 1500 r/min。若要求转速达到 3000 r/min，试问要加多大的电枢电压? 解：当电枢电压 Ua=50 V 时 若要求转速达到 3000 r/min， 需要加的电枢电压3 什么叫自转现象？如何消除交流伺服电动机的自转现象？ 答 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”现象。可以通过rVnUUCaaemin/.3067. 01500/450/0）（）（VnCUUeaa9630003067. 040增加转子电阻的办法来消除“自转” 。因为增

11、加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的Sm+1，控制电压消失后的机械特性如右图所示。正向旋转时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，也使电机制动到停止，从而消除“自转”现象。4 当微型同步电动机的负载变化时，转速变化吗？答 微型同步电动机正常运行时的转速都是同步转速，与负载的大小无关，所以负载变化时，转速不变。5 为什么磁滞转矩在异步状态时是不变的， 而在同步状态时却是可变的? 答 磁滞转矩在异步状态时所对应磁滞角是最大磁滞角 c，其大小只决定于转子所用的硬磁材料的性质。因而当转子在低于同步速运转时(

12、常称异步状态运行)，不管转子转速如何，磁滞转矩是不变的。而在同步状态运行时，磁滞同步电动机相当于一台永磁式同步电动机。磁滞角的大小决定于负载的大小，当负载的大小从 0 到ZT，定子磁动势与转子磁动势夹角相应从 0 到 c 变化。 当负载阻转矩增大时， 电机就要瞬时减速， 定、 转子两个磁场间的夹角增大，电机产生的转矩也增大，再与负载阻转矩相平衡以同步速运转，因而磁滞角增大。6 磁滞同步电动机最突出的优点是什么?答： 磁滞式同步电动机最突出的优点是自身具有起动转矩，因而结构简单、运行可靠，而且起动电流小，起动转矩大，运行稳定。7 反应式步进电动机的步距角与齿数有何关系？答 反应式步进电动机的步距

13、角与齿数的关系：NZrs3608 步进电机技术数据中标的步距角有时为两个数， 如步距 1.5/3， 试 问这是什么意思? 答：表征不同通电方式下的步进电机的步距角的大小。如步距角 1.5，是指步进电机作三相六拍方式运行时；步距角 3，则是在三相单三拍下运行。9 接上负载后，正、余弦旋转变压器输出电压有何变化？怎样消除？答： 正、余弦旋转变压器在负载运行时，绕组中会有电流流过，且建立了在绕组轴线方向上的电枢反应磁动势，这个磁动势可以分解成为d轴分量和 q轴分量。其中，d轴分量与接电源的励磁绕组组成变压器副边与原边的关系，由于磁动势平衡，对d轴磁通大小无影响。但q轴分量得不到补偿，就又在输出绕组中

14、感应电动势，这样就破坏了正、余弦绕组电动势只应为转子转角的正、余弦函数的关系，使输出电压发生畸变。正、余弦旋转变压器消除畸变的方法是进行补偿，补偿的方法是从消除或减弱造成电压畸变的交轴分量磁势入手。1）可以给正弦绕组或余弦绕组接上相同的负载阻抗，它们各自产生q轴方向的磁动势大小相等、方向相反，二者可以互相抵消，使输出电压不再畸变，即二次侧补偿；2）也可以在原边进行补偿，将 D3D4作为补偿绕组通过阻抗 Z（等于电源内阻抗）或直接短接（因电源内阻抗很小） ，在绕组 D3D4中产生感应电流，从而产生交轴方向磁通势，补偿转子绕组的交轴磁势，即一次侧补偿。为了减小误差，在使用时我们常常把一次侧、二次侧

15、补偿同时使用。10 力矩式自整角机与控制式自整角机控制方式有何不同？转子的起始位置有何不同？答 （1）自整角机控制系统中，当失调角产生时，力矩自整角接收机输出与失调角成正弦关系的转矩，直接带动接收机轴上的机械负载，直至消除失调角。但力矩式自整角机力矩不大，如果机械负载较大，则采用控制式自整角控制系统，自控式自整角机把失调角转换为正弦关系的电压输出，经过电压放大器放大后送到交流伺服电动机的控制绕组中，使伺服电机转动，再经齿轮减速后带动机械负载转动，直到消除失调角。 （2）对力矩式自整角机转子的起始位置分别为发送机和接受机 a 相定子绕组的轴线位置；对控制式自整角机，发送机的转子绕组仍以 a 相定

16、子绕组轴线作为起始位置，而把自整角变压器的转子由 a 相定子绕组轴线旋转 90作为起始位置。11 一对控制式自整角机如图题 9-11 所示。发送机转子绕组通上励磁电流 后, (1) 画出自整角变压器转子的协调位置； (2) 求失调角 。 图题 9-11 图题 20-12 解 (1)自整角变压器转子的协调位置如图 Xt 所示。 (2) 失调角 =1-2=500-300=200图题 9-11 图题 9-12 12 某对力矩式自整角机接线图如图题 9-12 所示。(1) 画出接收机转子所受 的转矩 方向；(2) 画出接收机的协调位置；(3) 求失调角 。 解：(1) 接收机转子所受的转矩方向如图 T 所示； (2)接收机的协调位置如图 Xt 所示；(3) 失调角 13 什么叫比整步转矩？什么叫比