《控制電機(jī)》PPT課件

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1、第六章控制電機(jī)概述直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。如：伺服電機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；步進(jìn)電機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線(xiàn)位移?？刂齐姍C(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)。對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。1、交流伺服電機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類(lèi)：伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用調(diào)速范圍寬廣，轉(zhuǎn)速能隨著控制電壓的改變，在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子的慣性小，能實(shí)

2、現(xiàn)迅速的啟動(dòng)、停止?？刂乒β市。^(guò)載能力強(qiáng)，可靠性好。交流伺服電機(jī)的特點(diǎn)：交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90?。兩相交流伺服電動(dòng)機(jī):鼠籠轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子。鼠籠轉(zhuǎn)子和三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相似，杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示。交流伺服電機(jī)的工作原理勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)放大器控制繞組的接線(xiàn)檢測(cè)元件控制信號(hào)適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90?，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。?1例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中

3、的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)放大器控制繞組的接線(xiàn)檢測(cè)元件控制信號(hào)工作時(shí)兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流和的相位差近90°，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)?？刂齐妷号c電源電壓兩者頻率相同，相位相同或反相。消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施U2=0時(shí)，轉(zhuǎn)子應(yīng)該停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，雖然U2=0V，U1仍存在，成單相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。原因：交流伺服電機(jī)R2較大。合成轉(zhuǎn)矩(正向)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反TOR2?Tst?n?單相異步電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)（U2=0時(shí)）s'T210s"

4、T"T'T021反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T?、T?的合成轉(zhuǎn)矩T與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U2=0V時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用(有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn))，以免失控。交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大，使Sm>1，Tst大，啟動(dòng)迅速，穩(wěn)定運(yùn)行范圍大。交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)（U2=0時(shí)）s'T210s"T"T'T021反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)TOR2?Tst?n?特性和應(yīng)用交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)(U1=const)nTU20.8U20.6U20.4U2Tn三種控制方法：幅值控制、相位控制、幅值－相位控制。幅

5、值控制：控制電壓U2大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓U2成正比。U2的極性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。應(yīng)用2、直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長(zhǎng)一些。工作原理：與直流電動(dòng)機(jī)相同。供電方式：他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電：MU1IfIaU2放大器UU1為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓。由機(jī)械特性可知：(1)U1（即磁通?）不變時(shí)，一定的負(fù)載下，U2?,n?。(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，

6、電機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣：機(jī)械特性曲線(xiàn)U20.8U20.6U20.4U2nT直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。應(yīng)用：3、力矩電動(dòng)機(jī)力矩電動(dòng)機(jī)就是一種能和負(fù)載直接連接產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，能帶動(dòng)負(fù)載在堵轉(zhuǎn)或大大低于空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。工作原理和普通伺服電動(dòng)機(jī)相同，只是在結(jié)構(gòu)和外形尺寸上有所不同。為了能在相同體積和電樞電壓的前提下，產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩及較低的轉(zhuǎn)速，一般都做成扁平狀。力矩大、精度高、反應(yīng)速度快、線(xiàn)性度好。調(diào)速范圍可達(dá)0.00017r／min(即4天轉(zhuǎn)一

7、轉(zhuǎn))～25r／min。特點(diǎn)：4、直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)是一種能直接將電能轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)元件。按工作原理來(lái)分，可分為直線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)和直線(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)三種。直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)在原理基本相同。結(jié)構(gòu)：工作原理當(dāng)初級(jí)的多相繞組通入多相電流后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣隙磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按通電的相序順序作直線(xiàn)移動(dòng)，該磁場(chǎng)稱(chēng)為行波磁場(chǎng)。這個(gè)速度稱(chēng)之為同步線(xiàn)速。在行波磁場(chǎng)切割下，次級(jí)導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)相電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生切向