程宪平-机电传动与控制(第三版)3第三章课件.ppt

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1、目录·第3章第3章控制电机3-1伺服电动机3-2微型同步电动机3-3测速发电机3-4步进电动机3-5直线电动机3-6旋转变压器3-7感应同步器第3章控制电机①了解机电传动控制系统中一些常用控制电机基本结构；②掌握控制电机基本工作原理、主要运行特性及特点；③了解控制电机的应用场所，以便正确选用和使用它们。掌握常用控制电动机基本工作原理，运行特性与特点。交流伺服电动机“自转”现象及消除该现象的原理。重点难点基本要求第3章控制电机概述控制电机与普通电机比较：控制电机与普通电机的基本结构和工作原理大体相同；普通

2、电机的主要作用是进行能量转换，控制电机的主要作用是完成信息的传递和变换。对控制电机的基本要求:①具有良好的可控性，即易于控制和调节；②具有快速的响应性能，即要有较大的启动转矩和较小的转动惯量；③精确度要高，误差要小。第3章控制电机交流伺服电动机的结构是一种小型或微型两相异步电动机。交流伺服电动机的原理与电容分相式单相异步电动机相同。交流伺服电动机特点结构简单、运行可靠、维护简便、转动惯量小，广泛用于功率较小的控制系统中。3-1伺服电动机交流伺服电动机的原理图励磁绕组控制绕组SM～一、交流伺服电动机第3章

3、控制电机“自转”现象如果交流伺服电动机参数与一般的单相异步电动机一样，那么当控制信号消失时，电机转速虽会下降些，但仍会继续不停地转动。这种失控现象称为“自转”。“自转”现象的消除要求交流伺服电动机的转子电阻值设计得很大，使电机在失去控制信号而单相运行时，正转矩或负转矩的最大值均出现在sm＞1的地方。交流伺服电动机的转速控制方式①幅值控制②相位控制③幅相控制3-1伺服电动机一、交流伺服电动机第3章控制电机3-1伺服电动机交流伺服电动机的机械特性①励磁和控制绕组通电②励磁绕组通电①②转子电阻设计得很大②运行

4、绕组通电①运行和起动绕组通电普通单相电动机的机械特性“自转”现象的消除TLTLTL①②“自转”现象B控制信号＝0转速＝0AA0一、交流伺服电动机A0A正常工作点B0控制信号＝0转速≠0第3章控制电机幅值控制接线图相位控制接线图幅值-相位控制接线图交流伺服电动机的转速控制方式f－励磁绕组k－控制绕组3-1伺服电动机一、交流伺服电动机第3章控制电机幅值控制接线图交流伺服电动机幅值控制时的机械特性在一定的负载转矩下，控制电压Uk大小变化时，转速n与电压Uk成正比变化，Uk=0V时，能立即停止。Uk的极性改变时

5、，转子的转向改变。Uk＝U1＞U2＞U3＞U4f－励磁绕组k－控制绕组3-1伺服电动机一、交流伺服电动机第3章控制电机直流伺服电动机是一种小型直流电机，它能将直流信号电压转换成转轴上的角位移或角速度，以完成一定的控制任务。其控制方式有电枢控制和磁场控制两种。直流伺服电动机启动转矩大、特性较硬且线性度好、调节范围广、体积小、效率高，因此一般用于功率较大的控制系统中。3-1伺服电动机二、直流伺服电动机第3章控制电机SM—励磁电压电枢电压直流伺服电动机电枢控制时的机械特性励磁电压Uf不变时，在一定的负载转矩下

6、，电枢电压Uk大小变化时，转速n与电压Uk成正比变化，Uk=0V时，能立即停止。Uk的极性改变时，电枢的转向改变。Uk＝U1＞U2＞U3直流伺服电动机的原理图3-1伺服电动机二、直流伺服电动机优缺点比较：直流伺服电动机：转矩大，线性度好，机械特性硬；效率高，功率大；结构复杂，维护困难，有无线干扰。交流伺服电动机：非线性特性曲线，影响系统动态精度；体积大，效率低；结构简单，运行可靠，维护方便。第3章控制电机力矩电动机是一种能够长期处于启动(堵转)状态下工作的低转速、大转矩的执行电机。直流力矩电动机的工作原

7、理和直流伺服电动机相同，仅在结构上有所区别，力矩电动机一般作成扁平形。它主要采用永磁式电枢控制方式。它反应速度快、特性硬度大且线性度好、精度高，能在堵转和低速下运行，特别适用于对速度和位置的控制精度要求很高的系统中。它与高精度的检测元件、放大元件和校正环节等组成的闭环控制系统，其稳定运行转速低达每天转1/4转，调速范围达几万至几十万，位置精度达到角度的秒级。3-1伺服电动机三、力矩电动机第3章控制电机直流力矩电动机(a)分装式(b)内装式3-1伺服电动机三、力矩电动机第3章控制电机3-2微型同步电动机微

8、型同步电动机的定子与异步电动机基本相同，有三相或单相之分；转子有永磁式、磁阻式和磁滞式之分；工作原理与一般同步电动机基本相同；永磁式和磁阻式的启动也常采用异步启动法。永磁式的可用于高速或低速的自动装置中，磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合，广泛应用于仪器仪表及无线电设备中。第3章控制电机3-3测速发电机测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，输出电压与转速成正比。在自动控制系统中应用广泛。交流测速发电机主要是异步测速发电机，它的