驱动和控制微电机(1)

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一、直流伺服电动机
1、简介：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。
第七章 驱动和控制微电机
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微控电机在本质上和我们以前所讲的普通 电机并没有区别,只是他们的侧重点不同而 已:普通旋转电机主要是进行能量变换，要 求有较高的力能指标；而控制电机主要是 对控制信号进行传递和变换，要求有较高 的控制性能，如要求反应快、精度高、运 行可靠等等。控制电机因其各种特殊的控 制性能而常在自动控制系统中作为执行元 件、检测元件和解算元件。
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优点：
1）如果电容器的电容量配的合适，可以 实现两个电流之间的相位差为90，
2）副绕组的容性可以抵消一些本身所有 的感抗，使电抗减小，所以副绕组的匝 数不象电阻分相时受到限制，从而可以 增加一些，使的磁动势增加。
这两点的实现，可以使我们得到一个接近 圆形的磁动势，即较大的起动转矩，而 起动电流还会下降！
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第一节 单相异步电动机
一、单相异步电动机简介： 单相电动机由单相电源供电，它广泛
应用于家用电器和医疗器械上，如电风 扇、电冰箱、洗衣机、空调设备和医疗 器械中都使用单相电动机作为原动机 二、工作原理： 1、一相定子绕组通电时的机械特性：
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4
~
Φ+
Φ-
T+
编辑课件 T -
5
T T+
由此可见，单个绕组通电，电机可以运行， 但不能起动，因此必须有两相绕组才行。
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2、两相绕组通电时的机械特性：
从图形可以看出，此时的电机可以顺利起 动，从上面的分析结果可知，单腥异步电 动机的关键问题是如何起动的问题，而起 动的必要条件是：
1）定子具有空间不同相位的两个绕组
2）两相绕组中要通入不同相位的交流电流
U=Uf
Wf
电压移相 90°
第一个条件显然应该是满足的，所以，现 在的关键问题是如何实现电流的分相问题，
根据分相方法的不同，我们把单相异步电百度文库动机又分为：
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1）单相电阻分相起动异步电动机 2）单相电容分相起动异步电动机 3）单相电容运转异步电动机 4）单相电容起动与运转异步电动机 5）单相罩极式异步电动机 下面，我们分别来看一下： 三、各种类型的单相异步电动机： 1、单相电阻分相起动异步电动机
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3、单相罩极式异步电动机
0 2
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Φ0
Φ1
Φ2
Φk
Ek
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Ik
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第二节 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。
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。
微控电机:由驱动微电机和控制电机构成简 称为微控电机 .
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1. 驱动微电机:用来拖动各种小型负载,功率一般 都在750W以下,最小的不到1W,因此外形尺寸 较小,相应的功率也小,本章主要介绍单相异步 电动机,微型同步电动机,直线电动机.
2. 控制电机:在自动控制系统中对信号进行传递 和变换,用做执行元件或信号元件.要求有较高 的控制性能,如:反应快,精度高,运行可靠等等. 本章主要介绍伺服电动机,步进电动机,旋转变 压器,自整角机和测速发电机.
矩时的Sm+≥1，使正向旋转的电机在控制 电压消失后的电磁转矩为负值，即为制
动转矩，使电机制动到停止；若电机反
向旋转，则在控制电压消失后的电磁转
矩为正值，也为制动转矩，如图
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3、改变控制电压的方法： 1）幅值控制： 如图所示，幅值控制通过改变控制电压的
大小来控制电机转速，此时控制
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~U 1
工
I1
作
绕
组
S
R I2
起动绕组
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U1
I2
I1
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这种电动机，由于两相绕组中电流的相 位相差不大，所以，气隙磁动势是一个 椭圆形，因此起动电流比较大，而起动 转矩却不是很大。
2、单相电容分相起动异步电动机：
~
I2
工
作
I1
绕
组
S
C I2 起 动 绕 组编辑课件
V2
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2：特性分析：
1）机械特性：
n U Ra R T Ce CeCT2
n
n1 1
U c1> U c 2> U c3
n2 2
1'
U c1
n3 3
2' U c2
3' U c3
0
T1
T编2辑课件
T
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2）调节特性：
n
T 2> T 1> 0
1 T=0
n1
T1
2
n2
1'
T2
3
n3
2'
3'
0
U 1 U c3 U 2 U 编辑课c2件 U c1 U c
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二、交流伺服电动机：
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度摆放，转子是鼠 笼式的。
Uf
f
If
c
S～M
Uc
Ic
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T T+
2 0
s-=2-s
s+=s
1
0
1
2
T-
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1、自转现象：如果电机参数与一般的单 相异步电动机一样，那么当控制信号消 失时，电机转速虽会下降些，但仍会继 续不停地转动。伺服电动机在控制信号 消失后仍继续旋转的失控现象称为“自 转”。
2、如何克服：显然,我们需要的是当控制 信号为零时,转子的转速也为零,从机械特 性图上我们可以看出,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,那么.从我们以前所学的知识可得:
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S m
x1
r2 x2
使电机制动到停止，从而消除“自转”
增加转子电阻，使正向磁场产生最大转
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s-=2-s
s+=s
1
0
1
2
T-
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结论：
1>当n>0时，转矩T>0，此时的电磁转矩是 驱动性质的，电机属于正转运行
2>当n<0时，转矩T<0，此时的电磁转矩仍 然是驱动性质的，电机反转运行
3>当n=0时，转矩T=0，显然这是不行的， 电机将无法起动，即，我们希望当转速 =0时，转矩不应为零！