伺服电动机课件.ppt

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1、前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的,其主要任务是能量的转换。各种控制电机有各自的控制任务:如:伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱动控制对象;测速发电机将转速转换为电压,并传递到输入端作为反馈信号。步进电动机将脉冲信号转换为角位移或线位移。本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和传递控制信号,能量的转换是次要的。控制电机的种类很多,本章只讨论常用的几种:伺服电机、测速电机、自整角机、步进电机。对控制电机的主要要求:动作灵敏、准确、重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。伺服电动机可分为两类:伺服电动机又称执行电动机。其功能是将

2、输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。交流伺服电动机直流伺服电动机伺服电动机伺服电动机可控性好,反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。伺服电动机及其控制伺服系统对伺服电动机的要求:(1)调速范围宽(2)机械特性和调节特性的线性度好:(3)无“自转”现象:(4)动态响应快:即要求电机的机电时间常数要小,堵转转矩要大,转动惯量要小,转速能随控制电压的变化而迅速变化。一、直流伺服电动机及其控制(一)直流伺服电动机按结构,分为传统型、低惯量型和直流力矩电动机传统型直流伺服电动机结构形式与普通直流电动机相同

3、,只是它的容量和体积小得多。按励磁方式的不同分为电磁式和永磁式。一、直流伺服电动机及其控制(一)直流伺服电动机按结构,分为传统型和低惯量型2.低惯量直流伺服电动机(1)空心杯形转子直流伺服电动机2.低惯量直流伺服电动机(2)盘式电枢直流伺服电动机定子为永久磁钢,产生轴向磁场;电枢绕组沿圆周径向排列2.低惯量直流伺服电动机(3)无槽电枢直流伺服电动机一、直流伺服电动机及其控制(二)直流伺服电动机的控制电枢控制通过改变电枢电压来控制电机转速的方法称为电枢控制。2.励磁控制(只适用于电磁式)用调节磁通来控制电机转速的方法。直流伺服电动机的电枢控制始动

4、电压失灵区一、直流伺服电动机及其控制(三)静态特性机械特性(放大器内阻对其影响)2.调节特性指负载转矩不变时,电机的转速随控制电压的变化关系。一、直流伺服电动机及其控制(三)动态特性电枢控制时的动态特性,是指电枢电压发生突变时,电枢转速从一种稳定转速到另变化一种稳定转速的过程。两个过渡:电气过渡(电枢有电感,电流不能突变);机械过渡(电机和负载有转动惯量,转速不能突变)。两个过渡交织在一起形成了总的机电过渡。一、直流伺服电动机及其控制(三)动态特性机电时间常数(τm):电机在空载状态下,励磁绕组加额定电压,电枢加阶跃额定控制电压时,转速从零上升

5、到理想空载转速的63.2%所需的时间。t=4τm时n=0.985n0过渡过程结束,4τm为过渡过程时间。交流伺服电动机交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90的两个绕组:励磁绕组和控制绕组,其结构如图所示。励磁绕组控制绕组杯形转子内定子交流伺服电动机结构图放大器检测元件控制信号+–+–控制绕组励磁绕组+++–––1转子:为保证其伺服特性,电阻大和转动惯量小。高电阻率导条的笼型转子(细长)空心杯形转子放大器检测元件控制信号+–+–控制绕组励磁绕组+++–––1工作原理如何换向交流伺服电动机的特点:1.启动转矩大2.运行

6、范围较宽3.无自转现象不同控制电压下的机械特性曲线n=f(T),U1=常数TU20.8U20.6U20.4U2on交流伺服电动机的机械特性如图所示。在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的下降,特性曲线下移。在同一负载转矩作用时,电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100W,电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛,如用在各种自动控制、自动记录等系统中。应用:简答题何谓机电时间常数?电动机的机电时间常数与哪些因素有关?以直流伺服电动机为例,说明降低时间常数的措施。交流伺服电动机的“自转”现象指什么

7、?采用什么办法消除“自转”现象?已知一台直流电动机,其电枢额定电压Ua=110V,额定运行时的电枢电流Ia=0.4A,转速n=3600r/min,电枢电阻Ra=50Ω,空载阻转矩T0=15N·M。计算电动机的额定负载转矩是多少?(CT=9.55Ce)无刷直流电动机及其控制一、无刷直流电动机的组成二、无刷直流电动机的工作原理三、无刷直流电动机的控制四、无刷直流电动机的特性无刷直流电动机要解决的问题:1.检测电枢与主磁场的相对位置;2.在正确的位置上给电枢供电。一、无刷直流电动机的组成直流电源逆变器位置检测器电机本体输出控制器控制信号电机主体:电机

8、本体、位置检测器、逆变器与永磁同步电动机结构类似电机本体2.位置检测器位置检测器:用于检测转子磁极的位置,为开关电路提供正确的换相信息。分为有位置传感

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