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1、 控制电机技术知识培训课件控制电机技术知识培训课件1 1 伺服电动机伺服电动机2 2 测速发电机测速发电机将电压信号转变成转角和转速，驱动控制对象 旋转。用在自动控制系统中作为执行元件，其转动 的速度和方向将随控制电压的大小和极性而变化。1 1 伺服电动机伺服电动机前面所讨论的电机，都是作为动力电机来使用的 。而本章所介绍的电机为控制电机，其主要任务是转控制电机，其主要任务是转 换和传递控制信号换和传递控制信号，能量转换是次要的。一般用在自 动控制、测量及计算系统中。概述概述伺服电动机分为交流伺服和直流伺服电动机两类1. 1. 交流伺服电动机的特点交流伺服电动机的特点（1）可控无自转 当控制电
2、压UC=0 时, 转速 n=0；（2）灵敏度高 转速与转向随控制电压的大小和极性而改变；（4）功率小 通常为零点几瓦几十瓦； （5）运行稳定 n在 (0 n0之间连续稳定运行；（6）起动电压小 Ust= UN(3 。（3）响应快速 由于转动惯量小，起动转矩大，所以电动机起动快；交流伺服电动机的控制电压为交流电压, 特点为：一、一、 交流伺服电动机交流伺服电动机2. 2.交流伺服电动机的结构交流伺服电动机的结构-亦称为两相异步电动机亦称为两相异步电动机交流伺服电动机定子定子绕组定子铁心鼠笼形转子杯形转子内定子外定子励磁绕组 WF + C控制绕组 WC转子UCICMSMS WCWFCUfIf减小主
3、磁路的磁阻 （杯形转子）在空间上垂直放置 细长 细长的空心薄壁圆筒交流伺服电动机的定子交流伺服电动机的定子由由定子铁心和定子绕组构成定子铁心和定子绕组构成笼形交流伺服电动机的转子笼形交流伺服电动机的转子与三相异步电动机的笼形转子相比与三相异步电动机的笼形转子相比, , 形状更加细长形状更加细长, , 转子电阻转子电阻 R R2 2 更大。更大。特点特点伺服电动机杯形转子的结构伺服电动机杯形转子的结构 杯形转子 可视为由 无数根金 属导体并 联而成。 杯形交流伺服电动机的结构杯形交流伺服电动机的结构( ( 内、外定子结构内、外定子结构 ) )杯形转子 可视为由 无数根金 属导体并 联而成。3 3
4、、交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理-同电容分相式单相异步电动机同电容分相式单相异步电动机 在控制绕组上加入控制电压Uc 产生正弦电流 IcUCICMSMS WCWFCUfIf励磁绕组串入电容C, 加入励磁电压Uf 产生电流 If选择C使 If 和IC相位相差90O 旋转磁场 n0 n 使转子转动起来要求 ：1. Uf一定时，n的大小、方向随UC变化。2.Uf一定时，UC=0，电动机立即停转。问题：问题：电动机自转现象电动机自转现象MSMS WCWFCUfIfUC = 0n0n-脉动磁场当UC=0，Uf一 定时，If将 产生脉动磁 场，在此脉 动磁场的作 用下，转动 的转子将继
5、续转动，而 不会立即停 转解决措施：解决措施：增大转子电阻增大转子电阻R R2 2- -自转现象自转现象TS01SmTmax当R2较大 时, Sm1当转子电阻R2增加到使 Sm 1时, 励磁电压单独作用产生的电磁转矩 T与电动机的转向相反,成为制动转 矩,以保证电动机不自转。TS（n） 012TR2 增 大增 大T+n0T-n0T = T+- T-4. 4. 机械特性曲线机械特性曲线0.4UCUC0.8UC0.6UCn0TUc控制方式幅值控制相位控制幅值-相位控制MSMS WCWFCUfUC幅值控制方式R特点： 1.利用Uc的有无实现启动、停止控制。2.利用Uc的大小调节n（TL一定，Uc，n
6、若TL，欲使转速 n 不变应使UC ）3.利用改变Uc的极性，改变电机的转向。 4.适用于小功率场合，0.1W100W。二、二、 直流伺服电动机直流伺服电动机 1. 1. 直流伺服电动机的结构直流伺服电动机的结构同直流他励电动机结构，只是为了减少惯性，其电枢细长同直流他励电动机结构，只是为了减少惯性，其电枢细长n0T0.4UCUC0.8UCMSMS- -UfUC+-ICEIfUc-电枢控制电压Uf-直流励磁电压2. 2. 直流伺服电动机的机械特性直流伺服电动机的机械特性n = Ra Ke TKeKt 2UC特点： 1.利用Uc的有无实现启动、停止控制。 2.利用Uc的大小调节n（TL一定，Uc
7、，n；若TL欲使转速 n 不变应使UC ）3. 利用改变Uc的极性，改变电机的转向。 4. 适用于大功率场合，1W600W。直流伺服电动机和交流伺服电动机的区别：直流伺服电动机和交流伺服电动机的区别：2.交流机结构简单。直流机的结构复杂，有电磁干扰。1.交流机特性软。直流机的特性硬。3.交流机功率小。直流机的功率大。2 2 测速发电机测速发电机 - -将转速变为电压信号。用于测量和调节转速的场合。将转速变为电压信号。用于测量和调节转速的场合。U = U = KnKn 一、一、 交流测速异步发电机交流测速异步发电机1. 1. EO= 0WFWC交流测速异步发电机的工作原理交流测速异步发电机的工作
8、原理交流测速异步发电机的结构类似杯形转子伺服电动机交流测速异步发电机的结构类似杯形转子伺服电动机（1）转子静止时 转子绕组中产生 感应电动势及涡流r r 1合成磁场1WC输出绕组中：EO =0，UO=0UO= 0脉振磁场fUf IffWF励磁绕组加Uf1方向与WC轴线垂直Uf WFIfWCf1（2）转子转动（n）时 Er Irn杯形转子旋转切割1 r rr方向与WC轴线平行EO在输出绕组中感应出EO（UO）UOUO = EO =Kn2. 2. 交流测速异步发电机的输出特性交流测速异步发电机的输出特性UOn理想特性实际特性特点 ：（1）UO =Kn （2）n反转，UO相位反向（3）有线性误差（4
9、）有剩余电压二、二、 直流测速发电机直流测速发电机 直流测速发电机的结构同小型他励直流发电机直流测速发电机的结构同小型他励直流发电机Uf-直流励磁电压GG- -UfUa+-IaEIfUa-电枢电压RLn1. 1. 空载特性（空载特性（R RL L= = ）UaO = E =Ken = Cen2. 2. 输出特性（输出特性（R RL L）Ua = E - IaRaIa = Ua / RLUa = Cen1 + Ra RLRL = RL1RL2RLRL1RL2Uan特点 ：（1）RL = ，输出特性为线性输出特性为线性（3） RL，n有限-最小负载电阻，最高转速限制（4）无剩余电压（2） RL = ，输出特性输出特性有线性误差。RL，n 误差
