《控制电机课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制电机课件（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、XX理工大学电气工程系,第 9 章 控制电机,9.2 直流力矩电动机,9.3 步进电动机,9.4 测速发电机,9.5 自整角机,9.6 旋转变压器,*9.7 感应同步器,9.1 伺服电动机,第 9 章 控制电机,9.2 直流力矩电动机,9.3 步进电动机,9.4 测速发电机,9.5 自整角机,9.6 旋转变压器,*9.7 感应同步器,9.1 伺服电动机,返回主页,电机与拖动,XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,伺服电动机 执行电动机。功能将电压信号转换成转角或转速信号。种类直流伺服电动机、交流伺服电动机。,1. 直流伺服电动机,2. 交流伺服电动机,第9 章 控制电机,1. 直流伺服电
2、动机,(1) 基本结构与普通小型直流电动机相同。 励磁方式电磁式：永磁式：,+Ua ,电磁式,9.1 伺服电动机,+Uf,他励式、并励式、串励式。 稀土永磁材料,+Ua ,永磁式,（如稀土钴、稀土钕铁硼）。,XX理工大学电气工程系,(2) 工作原理,施加 Ua,Ia,主磁通： ,T,n,E,电磁转矩：T = CT Ia 电动势：E = CE n 电枢电路电压方程：Ua = E + Ra Ia,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,(3) 控制方式及其特性, 电枢控制式Uf = UfN ，,Ua = Uc（控制电压）,Uc3Uc2Uc1,机械特性,9.1 伺服电动机,T3T2T1,控制特性
3、,XX理工大学电气工程系, 磁场控制式,Ua = UaN ， Uf = Uc（控制电压） 忽略磁路饱和、不计电枢反应，则 = CUf = C Uc,UC3Uc2Uc1,机械特性,控制特性非线性。直流伺服电动机的功率1 600 W。,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,(1) 基本结构 定子 转子,2. 交流伺服电动机,空心杯形转子交流伺服电动机的结构示意图,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系, 当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电压时。对称两相运行 ic 和 if 产生圆形旋转磁场产生 T转子旋转。如果 uc 反相，即改变 ic 和 if的相序旋转磁场改变方向n 的方向
4、改变。同时减小 uc 和 uf 而保持其90o 的相位差圆形磁通势的幅值 T n 。,(2) 工作原理,SM ,控制绕组,励磁绕组,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系, 当 uc = 0 或 uc 0，但 uc 和 uf 同相位时。,电机处在单相状态脉振磁通势 F0 。,静止时：n = 0，,F0,FF FR,TF TR,T = TFTR,TF = TR，T = 0，不能起动；,正在运行时：,T 0，转子继续旋转 单相自转！,普通异步电动机,R2,交流伺服电动机,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系, Uf = UN，UcUN 且保持相位差为 90o 时，或者 Uf = Uc =
5、 UN 但两者的相位差小于 90o 时。,电机处在不对称运行状态，将产生一个椭圆形 旋转磁通势。,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生,椭圆形旋转磁通势的分解,XX理工大学电气工程系,椭圆形旋转磁通势的产生 ( uc 和 uf 大小不相等时),9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生 ( uc 和 uf 大小不相等时),XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生 ( uc 和 uf 大小不相等时),XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生 ( uc 和 uf 大小不相等时),XX理工大学电气工
6、程系,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生 ( 90o 时 ),XX理工大学电气工程系,90o,180o,270o,t=0o,360o,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的产生 ( 90o 时 ),XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,椭圆形旋转磁通势的产生 ( 90o 时 ),9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,椭圆形旋转磁通势的分解,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的分解,XX理工大学电气工程系,结论： 一个椭圆形旋转磁通势F 可以分解为两个不等幅、等速的相向旋转的圆形磁通势 FF 和 FR 。,
7、FF FR,TF TR,9.1 伺服电动机,椭圆形旋转磁通势的分解,XX理工大学电气工程系, 工作状态越不对称，FF 和 FR 相差越小，椭圆形越扁长，T 越小，n 越低。 例如保持 = 90o 和 Uf 不变，改变 Uc 的大小,Uc 由 0,Uf,FF 增强FR 减弱,0nnmax,椭圆形旋转磁场,两个旋转磁场 （脉振磁场）,一个旋转磁场, 如果改变 uc 的相位，则 F 的旋转方向改变，使 T 反向，从而改变 n 的方向。,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系, 两相控制保持 = 90o 和 Uc = Uf ，同时改变Uc 和 Uf 的大小（始终为对称运行）。 幅值控制保持 = 9
8、0o 和 Uf = UN，改变 Uc 的大小。 相位控制保持 Uc = Uf = UN ，改变 的大小。 幅相控制同时改变 uc 的大小和相位。 交流伺服电动机的功率和频率：0.1 100 W，50Hz 、400Hz 等。,(3) 控制方式,9.1 伺服电动机,XX理工大学电气工程系,交流伺服电动机,9.1 伺服电动机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,交流伺服电动机,9.1 伺服电动机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,XX理工大学电气工程系,9.2 直流力矩电动机（MT）,一种特殊类型的伺服电动机。主要特点能长期处于堵转状态下工作。低转速、高转矩。反应速度快、机械特性线性度好、低速稳定
9、性好。 用途用于对位置、速度的控制精度要求较高的系统。,1. 基本结构,2. 工作原理,第9 章 控制电机,1. 基本结构,结构特点扁平形，带槽的定子圆盘中嵌入永磁体。有分装式和内装式两种结构型式。,直流力矩电动机 的结构式意图,9.2 直流力矩电动机,XX理工大学电气工程系,直流力矩电动机,9.2 直流力矩电动机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,(1) 长期堵转运行时，要求温度 max。与max 对应的 Iamax 称为连续堵转电流 Ib。与 Ib 对应的有：连续堵转转矩 Tb 、连续堵转 电压 Ub、连续堵转功率 Pb。Pb = Ub Ib，,2. 工作原理,(2) 受定子永磁体去磁条
10、件限制的参数 峰值堵转电流 IP、峰值堵转转矩 Tb 、峰值 堵转电压 UP、峰值堵转功率 PP。PP = UP IP，,9.2 直流力矩电动机,XX理工大学电气工程系,XX理工大学电气工程系,9.3 步进电动机,功能将电脉冲信号转换成转角或转速信号。转角 脉冲信号的个数；转速 n 脉冲信号的频率。用途高精度的角度控制。分类按定子相数不同：三相、四相、五相、六相等； 按转子材料不同：永磁式、磁阻式（反应式）。,1. 基本结构,2. 工作原理,第9 章 控制电机,(1) 定子 (2) 转子,1. 基本结构,三相磁阻式步进电动机原理图,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,步进电动机的典型结构
11、,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,2. 工作原理,一拍从一次通电到另一次通电。步距角每一拍转子转过的角度。,(1) m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行）,(2) m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行）,(3) m 相单双 2m 拍运行（三相单双六拍运行）,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,(1) m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行）,通电顺序： U 相V 相W 相U 相。, U 相通电, V 相通电, W 相通电,9.3 步进电机,一步,两步,三步, 步距角： = 30,XX理工大学电气工程系,(2) m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行）,通电顺序： UV 相VW 相W
12、U 相。, UV 相通电, VW 相通电, WU 相通电, 步距角： = 30,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,(3) m 相单双 2m 拍运行 (三相单双六拍运行）,通电顺序：UUV VVW W WU U。,1,2,3,4,5,6,步距角： = 15,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,步距角,转速一个 转 (1 / zN ) 圈，脉冲频率为 f 每秒转 ( f / zN ) 圈。,例如：三相步进电动机 z = 40，则 采用单/双三拍时：,采用三相六拍时：,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,步进电动机的参数,驱动电源,最大静转矩、起动频率、运行频率。步进电动机的控制
13、方式,9.3 步进电机,XX理工大学电气工程系,步进电动机,9.3 步进电机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,步进电动机,9.3 步进电机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,XX理工大学电气工程系,步进电动机,PK系列： 5 相为 0.72步距角的大转矩、低振动步进电动机。 2 相为 0.9 1.8步距角的大转矩、低振动步进电动机。,9.3 步进电机,5 相步进电动机,更多的图片,XX理工大学电气工程系,9.4 测速发电机（TG）,功能将转速信号转换成与之成正比的电压信号。用途校正元件、计算元件。种类,1. 直流测速发电机,2. 交流测速发电机,第9 章 控制电机,1. 直流测速发电机,
14、(1) 基本结构与普通小型直流发电机相同。励磁方式：电磁式（他励）和永磁式。,电磁式,9.4 测速发电机,永磁式,(2) 工作原理空载时：,U = E = CE n,负载时：,U = E Ra I,XX理工大学电气工程系,U n,RL RL2 RL1,RL2RL1,产生误差的原因 电枢反应。 环境温度的变化，引起各绕组的电阻值变化。 负载变化，引起电刷与换向器接触电阻的变化。,9.4 测速发电机,XX理工大学电气工程系,2. 交流测速发电机,(1) 基本结构 定子：转子： (2) 工作原理,定子铁心上有两相对称绕组。 笼型、杯型。,输出绕组,励磁绕组,正弦交流 uf if d d =dm sint 转子静止时 励磁绕组一次绕组 转子绕组二次绕组, , ,9.4 测速发电机,XX理工大学电气工程系,忽略励磁绕组的漏阻抗，则,输出绕组：与d 无交链，不会产生 E0。 即：n = 0 时，U0 = 0 。,9.4 测速发电机,XX理工大学电气工程系, 转子旋转时,d,交变感应,旋转切割, ,q,eq = C1d n= C1 n dm sint q = C2 eq= C1 C2 n dm sint = qm sint C1、C2 电机常数。,
