第七章控制电机PPT课件

现象。
第七章 控制电机
电机学 华侨大学电气工程与自动化系
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（一）、电枢控制时的特性
不同于交流两绕组全在定子，直流伺服电动机的励磁绕组和电枢绕组分别装 在定子和转子上。假定磁路不饱和，并不计电枢反应，这在小功率的直流伺服 电动机中是允许。
1、机械特性 Tem f (n)
Ia
U
raEUc来自Cen ra‹#›页
2、非磁性杯形转子 除了与异步电动机一样的定子外，还有 一个内定子（不放绕组，只是代替笼型转 子铁心作为磁路的一部分），在内外定子 间有非磁性材料(铝或铜)制成的杯形转子。
(三) 控制方法
伺服电动机不仅须具有起动和停止的伺服性，
而于且伺还 服须 交具流有励转磁速绕的组大不小变和，方改向变的控制可电控压性。U由c也
sm
x1
r2 x2
1
r2
x1
x2
由于异步电机的稳定运行区为0 ~ sm，增大转子电阻，使伺服电机始终处于
稳定运行。
(二)基本结构
定子槽中，要装有励磁绕组和控制绕组，这两种绕组可有相同或不同的匝数。
1、笼型转子 转子的结构和三相异步电动机鼠笼型转子完全一样。
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1、机械特性
（1）幅值控制方式：用所谓有效信号系数 。即控制电压
绕组的电源电压（励磁电压）U s （2）相位控制方式：
U f
之比： e
e
Uc U s
Uc U f
U
c
与归算到控制
这种控制方式中。控制电压与归算到控制绕组的电源电压即励磁电压大小相等，
即 Uc Us U但f 相位滞后 电角度，为与幅值控制滞后90°，取滞后90°分
一、交流伺服电动机：
(一)工作原理
伺服电动机就是两相异步电动机，定子侧绕 组再空间相差90°电角度，一为交流励磁绕组， 一为控制绕组。如图所示，转子是鼠笼式的。
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1、控制原理 控制电压为零，只有励磁绕组建立磁场 气隙内磁场为脉振磁场 电机不转。
就改变对应的磁势，而该磁势的幅值与相位改 变都会引起合成旋转磁势的大小与方向的改变：
控制方法有三种：
1U、c幅幅值值相控位制同：时仅改改变变。Uc 幅值；2、相位控制：仅改变 Uc相位；3、幅-相控制：
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（四）机械特性与调节特性
两绕组空间上相差90°电角度，若励磁电压与控制电压时间上也相关90°电角度 且有效值相等，则旋转磁势为圆形旋转，否则为椭圆形；因此，控制指标采用励 磁绕组归算到控制绕组，对应的电压关系来判断圆形度与性能。
量来定义有效信号系数： （3）幅—相控制方式：
e
Uc sin
U s
sin
控制电压与电源电压同相位，但其大小在改变，并在励磁绕组回路中串联电
容C，进行分相，励磁绕组上的电压不等于电源电压。当调节控制控制电压，励 磁绕组上的电压大小与相位也改变，选C满足圆形旋转磁场时的控制电压为Uc0
第七章 控制电机
只要转子旋转的方向和电磁转矩的方向相反,就可 以实现此目的。如图单相异步机的机械特性，有：
sm sm 1 Tm Tm T 0
sm
r2 x1 x2
1 Tm
Tm
T
0
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此时，单相异步机转矩为制动转矩，如 图所示，因此，当伺服电动机控制电压 消失后变为单相异步机时，就会在制动 转矩作用下，迅速停转，即消除“自 转所”以。为了克服自转现象，以防止误动 作，必须将转子电阻设计得满足：
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有效信号系数定义为： e0
Uc0 U s
对应于上述三种控制方式的机械特性如图所示。图中为标么值，转矩基值
为起动转矩，转速基值为同步转速。
2、调节特性 指的是转速与有效信号系数间的关系，如下图所示。
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控制电压加在控制绕组上，且控制绕组内流过的电流和励磁绕组内的电流不 同相 气隙内会建立一定大小的旋转磁场（相当于一台分相式的单相异步 电动机） 电动机有了起动转矩，转子就立即旋转。
2、“自转”现象与克服措施 控制电压除去，电动机能立即停转；如果伺服电动机的参数设计得与一般单相 异步电动机差不多，它就会和单相异步电动机一样，电动机一经转动，即使在单 相励磁下，还会继续转动，这样，电动机就失去控制。伺服电动机的这种失控而 自行旋转的现象称为“自转”。
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§1 伺服电动机
伺服电动机（执行电动机）： 它将输入的电压信号转变为转轴的角位移或角速度输出，改变输入信号的大 小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向，故输入的电压信号又称为控制信号 或控制电压。它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能。
根据使用电源的不同，伺服电动机分为直流伺 服电动机和交流伺服电动机两大类。直流伺服电 动机输出功率较大，功率范围为1～600瓦，有的 甚至可达上千瓦；而交流伺服电动机输出功率较 小，功率范围一般为0.1～100瓦。
Tem
CT Ia
CT Uc ra
CeCT 2 ra
I f U f 令 CU f
Uc
Uf
—信号系数
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引用上述关系，机械特性方程为： 取转矩与转速的基准值为：
Tem
CT CU ra
二、直流伺服电动机
直流伺服电动机实际上就是他励直流电动机，只不过直流伺服电动机输出 功率较小而已。
输入的控制信号，既可加到励磁绕组上，也可加到电枢绕组上：若把控制
信号加到电枢绕组上，通过改变控制信号的大小和极性来控制转子转速的大小
和方向，这种方式叫电枢控制；若把控制信号加到励磁绕组上进行控制，这种
方式叫磁场控制。两个绕组其中任一个断电时，电动机立即停转。没有“自转”
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第七章 控制电机
控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和转换，所遵循的基本电磁规律 而言，与一般旋转电机没有什么本质上的区别，但对它们的要求是运行可靠、 响应迅速以及精确度高为主，力能指标其次。
目录
§1 伺服电动机
§2 测速发电机
§3 自整角机
§4 旋转变压器