第六章控制电机

转子转向与旋转磁场的方向相同，把控制电压的相位改变180。，则 可改变伺服电动机的旋转方向。 对伺服电动机的要求是控制电压一 旦取消，电动机必须立即停转．但根据单相异步电动机的原理，电动 机转子一旦转动以后．再取消控制电压，仅剩励磁电压单相供电，它 将继续转动，即存在‘自转”现象，这意味着失去控制作用．所以要 消除自转。
• (1)谓速范围宽广，伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广 的范围内连续调节；
• (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转；
• (3)控制功率小．过载能力强，可靠性好。
• 6.1.1 两相交流伺服电动机的结构
• 两相交流伺服电动机的结构与普通异步电动机的结构差不多．其定 子绕组则与单相电容式异步电动机的结构相类似。定于用硅钢片叠成， 在定字铁心的内圈表面上嵌入两个相差90。电角度的绕组．一个叫励 磁绕组WF．另一个叫控制绕组WC．如图6．1所示，这两个绕组
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•2：人为特性： • 1）降低电动机电源电压
•2）定子电路中串入电阻或电抗：
•3）改变电源频率：
•4）转子回路中串电阻的人为特性：
• 5.4 三相异步电动机的启动特性：
• 启动的要求：1）启动转矩要足够大，能带动负载。启动转矩越 大，启动越快。2）启动电流越小越好。
• 三相异步电动机启动电流大而启动转矩小（因启动时功率因
图6．4中曲线1为有控制电压时伺服电机的机械特性曲线．曲线 T+和T-为去掉控制电压后，脉动磁场分解为正、反两个旋转磁场对 应产生的转矩曲线。曲线T为去掉控制电压后单相供电时的合成转矩 曲线。从图看出，它与异步电动机的机械特性曲线不同，它是在第 二和第四象限内．当速度n为正时，电磁转矩T为负．当n为负时．T 为正，即去掉控制电压后，单相供电时的电盛转矩的方向总是与转 子转向相反．所以。是一个制动转矩．由于制动转距的存在．可使 转子迅速停止转动，保证了不会存在“自转”现象。停转所需要的 时间，比两相电压UC和U1同时取捎、单靠摩擦等制动方法所需的 时间要步得多。这正是两相交流伺服电动机在工作时．励磁绕组始 终是接在电源上的原因。
6．1．4 交流伺服电动机特性和应用
。 两相交流伺服电动机的控制方法有三种：①幅值控制；②相Βιβλιοθήκη Baidu 控制；②幅值-相位控制。生产中应用幅值控制的最多，下面只讨论 幅值控制法。
6.7 直线电动机
直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服驱动元 件．在变通运输、机械工业和仪器工业中，直线电动机已得到推广和 应用。它为实现高精度、响应快和高稳定的机电传动和控制开辟了新 的领域。 原则上对于每一种旋转电动机都有其相应的直线电动 机．故它的种类很多，但一般按工作原理来区分，可分为直线异步电 动机、直线直流电动机和直线同步电动机三种。由于直线电动机与旋 转电动机在原理上基本相同，故下面只简单介绍直线异步电动机。
6．1．2 交流伺服电动机基本工作原理
两相交流伺服电动机是以单相异步电动机原理为基础的，从图6 l 看出．励磁绕组接到电压一定的交流电压上。控制绕组接到控制电压 以上。当有控制信号输人时．两相绕组使产生旋转磁场。该磁场与转 子中的感应电流相互作用产生转矩．使转子跟着旋转磁场以一定的转 差率转动起来，其同步转连
数低），因而启动情况更不利，因此要解决启动问题。
•5.4.1三相鼠笼式异步电动机的启动方法
•通常是分别接在两个不同的交流电源(两者频率相同)上．这一点与 单相电容式异步电动机不同。
两相交流伺服电动机转子一般分为鼠笼转于和杯形转子两种结 构型式。鼠笼转子和三相鼠笼式电动机的转子结构相似，杯形转子 伺服电动机的结构如图6．2所示．杯形转子通常用铝台盒或铜合金 制成空心薄璧圈筒，为了减少磁阻．在空心杯形转子内放置固定的 内定子。不同结构型式的转子都制成具有较小惯量的细长形。目前 用得量多的是鼠笼转子的交流伺服电动机．
•6.1 交流伺服电动机
• 伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件．将 电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。伺服电动机有交 流和直流两种，它们的最大特点是可控．在有控制信号输入时，伺服 电动机就转动；没有控制信号输入，则停止转动；改变控制电压的大 小和相位(或极性)就可改变伺服电动机的转速和转向，因此，它与瞢 通电动机相比具有如下特点：
6．7．2 直线异步电动机的工作原理
直线电动机是由旋转电动机演变而来的．因而当初级的多相绕 组通人多相电流后，也会产生一个气隙磁场，这个磁场的磁感应强 度B按通电的相序顺序作直线移动(见图6 30)，该磁场称为形波磁场。 显然•行波的移动速度与旋转磁场在定子内圈表面的线速度是一样的， 这个速度称之为同步线速。用V表示。
第六章 控制电机
• 重点掌握控制电机的结构，工作原理，主要运行特性 及特点，以及应用场合
控制电机一般是指用于自动控制、自动调节、远距离测量，随 动系统以及计算装置中的微特电机。它是构成开环控制、闭环控 制、同步连接等系统的基础元件．根据它在自动控制系统中的职 能可分为测量元件、放大元件、执行元件和校正元件四类。控制 电机是在一般旋转电机的基础上发展起来的小功率电机，就电磁 过程及所遵循的基本规律而言．它与一般旋转电机投有本质区 别．只是所起的作用不同。传动生产机械用的传动电机主要用来 完成能量的变换，具有较高的力能指标(如效率和功率因数等)；而 控制电机则主要用来完成控制信号的传递和变换，要求它们技术 性能稳定可靠、动作灵敏、精度高、体积小、重量轻，耗电少。
6．1．3 交流伺服电动机消除自转现象的措施
其解决办法，就是使转子导条具有较大电阻．从三相异步电动机的 机械特性可知，转子电阻对电动机的转速转矩特性影响很大(见图 6．3)．转子电阻增大到一定程度。倒如图中R23，时，最大转矩可出 现在s=1附近，为此目的，把伺服电动机的转子电阻r2设计得很大，使 电动机在失去控制信号，即成单相运行时．正转矩或负转矩的最大值均 出理在Sm>1的地方，这样可得出图6 4所示的机械特性曲线。