伺服电机

电电机机及及机机床电床器电控气制控制
学时、教具、课前准备：
学时：6学时 教具：交流伺服电机、直流伺服、控制装备、万用表等 课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备；
教学过程：
一、项目提出 控制电机已成为现代工业自动化系统、现代科学技术和现代军
事装备中必不可少的重要设备。它的使用范围非常广泛，如机床加工 过程的自动控制和自动显示，阀门的遥控，火炮和雷达的自动定位， 舰船方向舵的自动操纵，飞机的自动驾驶，遥远目标位置的显示，以 及电子计算机、自动记录仪表、医疗设备、录音、录像、摄影等方面 的自动控制系统等。本章仅讨论机械工业常用的执行用控制电动机， 即交、直流伺服电动机和步进电机，以及测速用控制电机即交、直流 测速发电机。
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二、项目分析 控制电机从工作原理方面与普通电机相同。从控制电机应用场 合和性能指标与普通电机不同上进行分析和学习。 三、项目计划及决策 1、控制设备的准备： DZSZ-1D型电机及电器自动控制实验装置。万用表的准备。 2、工作准备 直流电机控制的启动、停止、运行线路方案准备。 3、电源配备
一）直流伺服电动机 直流伺服电动机就是一台微型他励直流电动机。 按励磁方式的不同可分为他励式和永磁式两种。
采用电枢控制时，直流伺服电动机机械特性与他励直流电动机改 变电枢电压时的人为机械特性相似，其机械特性方程为
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直流来自百度文库服电动机具有可控性。
电枢控制式直流 伺服电动机原理图
直流伺服电动机Uf为 常数时的机械特性
常用的有SZ系列直流伺服电动机。
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二）、交流伺服电动机 1、结构 如图所示。
a)笼型转子 1、5一轴承 2---机壳 3一定子 4---转子 6---接线板 7一铭牌 b)杯型转子 1一杯型转子 2---定子绕组 3一外定子 4---内定子 5一机壳 6---端盖
2、工作原理 3、控制方式
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三）、伺服电动机的应用 介绍交流伺服电动机在测温 仪表电子电位差计中的应用。
图示为电子电位差计原理图。该系统主要由热电偶、电桥电路、变 流器、电子放大器与交流伺服电动机等组成。
R3 E
I0 R1 R2
变
放
U
流
大
Uc
SM
器
器
~
E0
a
SA
~U
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当负载电阻为RL时，其输出电压U为 U=E0 –IR0
而 I=U/RL 则可以导出 U=k n
可见，直流测速发电机输出电压U与转速n仍成正比。只不过对于 不同的负载电阻RL，测速发电机的输出特性的斜率有所不同，它随负载 电阻RL的减小而降低，如图所示。使用时RL尽可能取大些。在直流测 速发电机技术数据中给出了“最小负载电阻和最高转速”，以确保控制 系统的精度。
+
放
给定电压 Ug U d
大
-
-+
器
+ Ur
-
-
+
机械负载 +
-
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五、项目检查 检查掌握伺服电机的工作过程情况，掌握伺服电机工作线
路的搭接，在此基础上掌握伺服电动机工作过程、实例。 检查线路搭接。
六、教学评估 1 为什么交流伺服电动机的转子电阻值要相当大? 2 当直流伺服电动机励磁电压和控制电压不变时，若将负载
C
E1
~U
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在测温前，将开关SA扳向a位，将电动势为E0的标准电池接入；然后 调节R3，使I0(R1+R2)= E0，ΔU = 0，此时的电流I0为标准值。在测温时， 要保持I0为恒定的标准值。
在测量温度时，将开关SA扳向b位，将热电偶接人。 当被测温度上升或下降时，ΔU的极性不同，亦即控制电压的相位不同 ，从而使得伺服电动机正向或反向运转，电桥电路重新达到平衡，测得相 应的温度。 知识点二 测速发电机
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四、项目实施
知识点一 伺服电动机 伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件。
它将输入的电压信号转换成转矩或速度输出，以驱动控制对象。输人 的电压信号称为控制信号或控制电压，改变控制电压的极性和大小， 便可改变伺服电动机的转向和转速。
按伺服电动机使用电源性质不同，可分为直流伺服电动机和交流 伺服电动机。
转矩减小，试问此时电枢电流、电磁转矩、转速将如何变化? 3 如何改变两相交流伺服电动机的转向?为什么能改变其转
向? 4 为什么直流测速发电机使用时不宜超过规定的最高转速?
负载电阻又不能低于规定值?
直流测速发电机的工作原理图
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直流测速发电机的输出特性
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二）、测速发电机的应用 图中直流伺服电动机SM拖动旋转的机械负载。 系统工作时，先调节给定电压Ug，使直流伺服电动机的转速恰为
负载要求的转速。若负载转矩由于某种因素减小时，伺服电动机的转速 上升，与其同轴的测速发电机转速也将上升，输出电压Uf增大，Uf将反 馈送人系统输人端，并与Ug比较，使差值电压Ud=Ug—Uf减小，经放大 器放大后的输出电压随之减小，且作为伺服电动机电枢电压，从而使直 流伺服电动机转速下降，使系统转速基本不变。
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电机及机床电气控制
项目八 常用伺服电机的使用
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教学目标：
直流伺服电机使用； 交流伺服电机使用；
教学重点和难点：
1、直流伺服电机使用； 2、交流伺服电机使用；
教学方法：
项目教学法： 1、引出问题； 2、项目分析； 3、行为引导法； 4、学练结合
反之当负载转矩由于某种原因有所增加时，系统的转速将下降，测速 发电机的输出电压Uf减小，因而差值电压Ud=Ug—Uf增大，经放大后加 在伺服电动机上的电枢电压也增大，电动机转速上升。由此可见，该系 统由于测速发电机的接入，具有自动调节作用，使系统转速近似于恒定 值。
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介绍直流测速发电机的工作过程。 直流测速发电机是一种微型直流发电机，其定子和转子结构与直 流发电机基本相同，按励磁方式可分为他励式和永磁式两种，其中以永 磁式直流测速发电机应用最为广泛。 在恒定磁场Ф0中，当发电机以转速n旋转时，发电机空载电动势为
E0=CeФ0n 可见空载运行时，直流测速发电机空载电动势与转速成正比，电动 势的极性与转动方向有关。空载时直流测速发电机输出电压U0=E0， 因此空载输出电压与转速也成正比。