第十五章 控制电机.ppt

第 十五 章 控制电机 3. 直流伺服电动机的静态特性 (1)有电枢控制和磁极控制两种方式 a.电枢控制 励磁回路加恒定电压Uf ，电枢回路加控制电压信号。 可贵的优点：运行特性好。 不足：所需控制功率较大。 b. 磁极控制方式 电枢绕组加恒定电压Ua , 励磁回路加控制电压信号。 优点：所需控制功率较小。 缺点: 控制信号减弱(?减少)时,使机械特性变软,且调节特性为非线性,故少用。 斜率kf ，反映了TM 对n 的影响程度。 kc、Ua0的物理意义 ①斜率 kc：表示转子转速随控制电压的变化程度。 ②始动电压Ua0： 电动机处于待动而未动时的临界控制电压。 控制电压Ua??Ua0?，电动机虽有电压，但不能转动，此范围称死区； 控制电压Ua??Ua0?，电动机开始转动。 Ua0是SM的一个主要参数，反映灵敏度。 4. 特种直流伺服电动机 (1)直流力矩电动机 作为执行元件，在速度控制方式的伺服系统中，可以在低速状态下运行，且输出较大的转矩。 因此它可以直接驱动负载，并由输入的控制信号直接调节负载转速； 在位置控制方式的伺服系统中，又能工作在堵转状态。 所以直流力矩电动机特别适用于对速度和位置控制精度要求很高的系统中。 大多为永磁式，有分装式和内装式两种结构。 较多的槽数，铜片制成槽楔，兼作换向片。 槽数多，换向片也多，减小了转矩波动。 可知，在电枢电压Ua、每极磁通?、支路对数a 及导体电流(Ia /2a) 相同的情况下，由于扁平结构能多安排(pN) ，所以： 转速低(能做到约10rpm以下)；力矩大(能做到数百kgm以上)。 (2)低惯量直流SM 传统结构的不足： (1)转子有铁心，所以J 大??me大?快速性差; (2)铁心有齿、槽，使转矩波动大?低速运转不平稳; (3)电刷换向器结构使换向火花大，寿命短，可靠性差。 a. 杯形转子 结构特点： 内定子用圆柱形软磁材料构成，其上装置两个半圆形永久磁钢； 电枢绕组先绕成单个成形线圈，再将它们沿圆周的轴向方向排列成空心杯形，最后用环氧树脂固化成形； 性能特点： 由于转子无铁心，所以 (1) J极低，故?me很小，快速性好; (2)电枢电感量小，故La小，换向良好; (3)无齿槽效应，转矩波动小，噪声低; (4)电枢散热条件好，且转子无铁耗，故效率高。 (5)缺点 气隙大，单位体积的输出功率小，耐冲击和耐热性差。 适用于快速动作的小功率伺服系统中; 在一些便携仪器中，可以用干电池供电。 b. 盘形转子 结构特点： 在圆形绝缘薄盘上印刷裸露的绕组构成电枢。 磁极轴向安装， 性能特点： (1)电枢无铁心，故电感小，换向良好； 薄而轻，?me小，反应快； (2)电枢上的导体数，即换向片数比普通 电机多得多，且无齿槽效应， 故转矩极为平稳，低速性能好; (3)散热条件好，短时过载能力强; (4)机械强度高，寿命长，可靠性高； 不足：制造大功率尚有困难; 圆盘直径大， J 比杯形转子大。 适用于：低速和要求起动、反转频繁的系统。 c.无槽电枢 铁心无槽，不存在齿部磁密饱和问题，允许选用较高的磁密：可1T，比普通直流SM大1.5倍左右； 性能特点： (1)无齿槽效应，运转平稳、噪声低； (2)铁心直径小，J低小、反应快； (3)耐冲击和耐热性好。 缺点：因气隙大，故励磁安匝大，力能指标低。 适用于：快速动作和功率较大的系统中。 15-2 步进电动机 概述 步进电动机是一种将输入的数字脉冲信号转换成机械角位移或线位移的执行元件。 是一种多相同步电动机。 由专用的脉冲电源供电，每输入一个脉冲，就转过一个角度或前进一步，故称步进电动机。 因输入既不是正弦交流，也不是恒定直流，而是脉冲电流，故又称脉冲电动机。 按工作原理分为： 反应式 、 永磁式 和永磁感应子式。 按运动方式有：旋转运动，直线运动和平面运动。 按结构分：单段式和多段式。 主要特点： 位移量正比于输入的脉冲数，步距误差不积累; 转速或线速度正比于脉冲频率，故改变频率可以方便地调速，且调速范围宽广; 主要用于：开环系统，也可用于闭环系统： 如经济型数控机床，绘图机，自动记录仪，钟表，打印机走纸机构等恒速装置。 步进电动机的优点: 直接实现数字控制 控制性能好 无接触式 抗干扰能力强 误差不长期积累 具有自锁能力(反应式)和保持转矩(永磁式) 1. 反应式步进电动机的结构 结构特点 单段式又称径向分相式，是目前使用较多的结构形式。 定子： 总磁极数等于相数的两倍，每个磁极上都装有控制绕组，并接成m相(3～6相常用) ，定子磁极的极面上有小齿。 转子：沿圆周