第六章+控制电机——电机拖动控制(机电传动控制)课件PPT

Nl c2 l N
BIa Nl c
TD
（6-2）
（2）转速低的原因
一匝线圈产生的 感应电动势：
N匝绕组产生的 感应电动势：
ea Bl
（6-3）
又 Dn
60
Ua
Ea
NBl Dn0
120
n0
120
Ua NBlD
n0
1 D
3.直流力矩电动机的与应用
运行特征： ☆能在低速与堵转下运行，能产生足够大的堵转转矩 而不损坏电机； ☆精度高、反应快、线性度好； ☆调速范围大，调速范围：0.00017r/min--25r/min 应用： ☆用于低速、可调转矩的随动系统作执行元件。
第六章 控制电机
• 6.1 交流伺服电动机 • 6.2 直流伺服电动机 • 6.3 力矩电动机 • 6.4 小功率同步电动机 • 6.5 直线电动机 • 6.6 测速发电机 • 6.7 自整角机
控制电机的功能
控制电机是在普通旋转电机基础上产生 的特殊功能的小型旋转电机。控制电机在控 制系统中作为执行元件、检测元件和运算元 件。
控制电机的工作原理
从工作原理上看，控制电机和普通电机 没有本质上的差异，但普通电机功率大， 侧重于电机的启动、运行和制动等方面的 性能指标，而控制电机输出功率较小，侧 重于电机控制精度和响应速度。
控 制 电 机的分类
控制电机按其功能和用途可分为信号检测和 传递类控制电机及动作执行类控制电机两大类。 执行电机包括伺服电机、步进电机和直线电机等； 信号检测和传递电机包括测速发电机、旋转变压 器和自整角机等。
~
R
C Uf
图6-5
UC MS
~
（3）幅值控制的机械特性曲线
n
n0
Uc
0.8Uc
n'0 0.6Uc
n"0
0.4Uc
n"'
0
T 图6-6
（4）交流伺服电动机应用
输出功率0.1~100W，电源频率50Hz、400Hz。应用在 数控机床、雷达的控制系统及机器人控制系统中等。
给定位置
放大器
ω
θ
伺服电机
负载
1.小功率同步电动机概述
运行特性： ------连续运转； 功率： P < 1W， P < 100W； 应用：
恒速传动中传动电动机，控制系统中作为执行元件。 分类： 转子结构材料分类： 永磁式、反应式（磁阻式）、磁滞式等
1）三相永磁式小功率同步电动机原理接线图
图6—11a
2）单相磁滞式小功率同步电动机原理接线图 C
6.4 小功率同步电动机
前面讨论过的伺服电动机，其转速是随控制信号 或负载转矩的变化而变化的。而在传真机、磁带录音 机和各种精确的计时或记录装置中，往往需要一种能 在电源电压波动或负载转矩变化时仍可保持转速恒定 不变的电动机。额定功率从零点几瓦到数百瓦的各种 小功率同步电动机就是在一定的输出功率范围内具有 这种恒速特性的连续运转同步电动机。
积小，机械强度 高，低速运行不 稳定，速度有时
小功率的 自动控制 系统
阻率材料 快时慢的抖动
空心杯 转子
转子结构
SK
为薄壁园 筒形，放
于内外定
子之间
转动惯量小，运 行平滑，无抖动 现象，励磁电流 大，体积大
要求运行 平滑的系 统
4、基本工作原理
当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电压时：
两相通电→ ic 和 if 产生 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 的方向改变。 同时减小 uc 和 uf 而保持其 90o 的相位差→磁通势 的幅值 → T → n 。
图6—11b
2. 永磁式同步电动机
1）永磁式小功率同步电动机结构
1永久磁铁 2鼠笼绕组 3转子铁芯
N
N
S
S
图6--12
2）工作原理
Фs
θ
Фr
Ns
S r
ω0 ω N
r
Ss
图6--13
1）异性相吸 2）失步
3）永磁式同步电动机难起动的原因
Ns
Sr
ω0 T
Nr
Ss
图6—14a
Ss Sr
T Nr
Ns
图6—14b
测速发电机 位置传感器
图6-7交流伺服电动机典型应用方框图
6.2 直流伺服电动机
1.直流伺服电动机的电路原理
n
Uc Ke
Ra KeKm2
T
+
Ic
+E
Ф
Uc
MS
-
T
n
（6-1）
+ Uf
-
图6 —8a
2.直流伺服电动机的应用
3.直流伺服电动机的机械特性
由机械特性可知：
n
(1) Uf（即磁通）不变时，
交流力矩电动机 直流力矩电动机
力矩电动机
异步 同步
特点： 转矩大 转速低
• 与负载直接连接； • 能带动负载堵转。
1 .永磁直流力矩电动机的结构
特点： D>l
2.直流力矩电动机转矩大，转速低的原因
（1）力矩大的原因
百度文库
F BIal
T
NF
D 2
NBI al
D 2
BIa Nl 2
D
又 D2l c1 D l
(s) n (0) n0
(1) 0 (Sm>1)
r21<r22<r23 r21 r22
r23 T
图6--3
交流伺服电动机的机械特性
n (s) (0) n0
1 T-
(1) 0 T
T T+
图6--4
6.交流伺服电动机的控制特性
（1）控制类别：幅值控制、相位控制和幅值-相位控制 （2）幅值控制的电路原理
控制绕组
＋ Ic
Uc
c
－
S~M
＋ Uf －
f If
励磁绕组
同步转速
n0 60 f / p
5、消除自转现象
两相交流伺服电机存在“自转”现象。 消除“自转”的措施： 增大转子的电阻，转子导条采用高电阻材料。
Sm r2 n 0 时， T （f Sm） 为制动转矩
不同转子电阻的伺服电动机的机械特性
4）永磁式同步电动机异步起动
Ss
es
is
er ir
Nr
Td
ω0 Ti
Sr
Ns
图6—15
1) 异步起动: er ir Ti
Uc
一定的负载下，Uc,n。
0.8Uc
(2) Uc=0时，电机立即停转。
0.6Uc 0.4Uc
0 T
图6--9
反转：电枢电压的极性改变，电机反转。
应用：
直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经 常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般 为1-600W。它的用途很多，如随动系统中的 位置控制等。
6.3 力矩电动机
6.1 交流伺服电动机
1. 两相交流伺服电动机的接线图
。 ~Uf
C
WF
WC
。
Ms
~Uc
~
图6--1
2、杯形转子伺服电动机的基本结构
3.交流伺服电动机性能特点、应用范围
表6.1 交流伺服电动机性能特点、应用范围
种类
型 结构特
号
点
性能特点 应用范围
类似于普 励磁电流小，体
鼠笼式 转子
SL
通鼠笼转 子，转子 细长，转 子为高电