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* 第5章 其他电机综述 机电传动控制 单相异步电动机 伺服电机 步进电机 测速电机 1 4.7 单相异步电动机 一、结构和工作原理 以电风扇为代表的民用电器中使用普遍，结构简单、成本低廉、噪声小。 定子内嵌单相主绕组（工作绕组）和辅助绕组（启动绕组）。转子同样采用鼠笼式。 单相工作绕组通单相交流电时，产生脉振磁势，但并不产生旋转磁场。 2 参：脉振磁势分解动画2 脉振磁势 可视作分解为两个幅值相同，转速相反的旋转磁场。 则，单相绕组电机可视作两个三相异步电机等效合成，其机械特性可如下合成： 3 n＝0时，T＝0，无启动转矩。 n≠0时，T方向跟随n的方向，为拖动转矩。 相对于三相异步电机，单相异步电机合成转矩T减小，负载能力、效率、功率因数均较小。 4 二、启动方式 1、电容分相式异步电动机 电容分相起动原理 转子 A B K C . IA . U . IB . U . IB . IA 0 5 (a)正半周 (b)负半周 单相绕组产生的脉振磁场 电容分相后的旋转磁场 6 2、罩极式单相异步电动机 7 控制电机主要用于信号的传递和变换，根据在机电系统中的作用又分为执行元件和信号元件。 要求的指标主要不在于普通传动电机启动、运行、制动性能等有关力、力矩、能、功率的方面；而在于控制精度、响应速度、运行可靠性等方面。 5.1 伺服电机 基本功能：电压信号转化为角位移或转速信号。 基本要求：可控性、稳定性、速应性、调速范围大。 8 一、直流伺服电动机 基本构造、原理等和普通直流电动机相同。 自控系统中多采用电枢控制方式。 伺服 电动机 阀门 控制 励磁 转角 9 而当认为负载T基本恒定，主要研究直流伺服电机的n、U间关系时，可认为上式为： 称为直流伺服电机的“调节特性”。 当U、R等参数基本恒定，主要研究n、T间关系时，可认为上式为： 称直流电机的“机械特性”。 10 直流伺服电动机的机械特性和调节特性 11 二、交流伺服电动机 通常指常用的两相交流伺服电动机，其基本结构和工作原理类似于普通异步电动机。 12 励磁绕组和控制绕组接至不同电源Uf和Uc， 两者频率相同：50HZ或400HZ。 Uc大小、相位可调。 两相交流伺服电动机的控制绕组电压消失时，其机械特性与分相启动式单相异步电机相同，可能存在“自转”现象。 为解决“自转”现象，常采用增大转子导条电阻的方法。 13 单相异步电动机和交流伺服电动机的单相机械特性对比 14 通过控制励磁绕组和控制绕组电源 Uf和Uc的大小和相位关系，可以改变旋转磁场，从而控制电机的启、停及运行转速。 15 交流伺服电动机的机械特性和调节特性与直流伺服电动机大致相同，但存在非线性情况。 参：伺服电动机的重复定位精度及应用 5.4 步进电机 电脉冲信号——角位移 步进速度只取决于脉冲频率,不受干扰 误差不长期积累，适用于开环控制系统 16 17 单三拍和双三拍通电方式对比 18 单双六拍通电方式 A-AB-B-BC-C-CA-A 19 步距角 转速 单三拍工作方式因存在各相通断电转换, 易造成失步,且一相通电稳定性不好; 双三拍与单三拍一样步距角较大; 实际应用中常采用单双拍方式。 20 高 低 价格 较好 基本可以免维护 维护性 一般 运行温度高 温升 一般（旋转变压器型可耐振动） 好? 耐振动 快 一般 响应速度 光电型旋转编码器（增量型/绝对值型），旋转变压器型 - 编码器类型 闭环方式，编码器反馈 大多为开环控制，也可接编码器，防止失步 反馈方式 可3~10倍过载（短时） 过载时会失步 过载特性 力矩特性好，特性较硬 高速时，力矩下降快 矩频特性 高（具体要看反馈装置的分辨率） 一般较低，细分型驱动时较高 精度 好，运行平滑 低速时有振动（但用细分型驱动器则可明显改善） 平滑性 多样化智能化的控制方式，位置/转速/转矩方式 主要是位置控制 控制方式 高（可达5000RPM）,直流伺服电机更可达1~2万转/分 低（一般在2000RPM以下，大力矩电机小于1000RPM） 速度范围 小中大，全范围 中小力矩（一般在20Nm以下） 力矩范围 伺服电机系统 步进电机系统 步进电机与伺服电机特点对比 21 8.3 步进电机的计算机控制 1、步进电机各相的驱动电路 单、双电压驱动、斩波驱动、细分驱动 集成电路驱动——驱动芯片——驱动器 22 2、步进电机控制的脉冲分配 控制器可采用PLC、DSP、单片机等 * * *