控制电机第四章 (2).pptVIP

第四章 直流测速发电机和直流伺服电动机 前面介绍的直流电机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量的转换。 2.无讯号区 当考虑电刷接触电压降时，则电枢回路的电压平衡式为 1. 机械特性 机械特性：指电枢电压U、气隙磁通Φ、电枢回路电阻R均为常数时，电动机产生的电磁转矩 T 与转速 n 之间的关系，即 n = f(T)。 机械特性分析 机械特性的硬度：斜率K1的倒数或定义机械特性曲线工作范围内某一点转矩对该点转速的导数 电机系统稳定运行条件 （一）、稳定运行的概念 2.调节特性 电动状态：电磁转矩Tem的方向与转速n的方向相同。1.电动机状态 直流电动机的四个象限上的运行 电动状态：特性在第一，三象限，其中第一象限是正向电动状态，第三象限是反向电动状态。 三.直流伺服电动机的动态特性 §4-3 直流力矩电动机 为什么直流力矩电动机转矩大，转速低 1． 电枢形状对转矩的影响 电枢中有总导体数为N根绕组，它产生的电磁转矩为 这说明，直流电动机在体积、气隙平均磁通密度、导体中的电流都相同的条件下，如果把电枢直径增大一倍，则电磁转矩也就大了一倍，就是说电磁转矩大致和直径成正比。 2． 电枢形状对空载转速的影响 已知一极下一个导体的平均电势 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电压 U =UN ； 调节过程： 增加电阻 Ra ? R? R ? ?n ?，n0不变； 调速特性： 转速下降，机械特 性曲线变软。 如果电枢总导体数为N,若一对电刷之间的并联支路数为a，则一支路所串联的导体数为N/a，这样，刷间电势为 在理想空载时，电动机转速为n。，忽略电枢压降，则电枢电压Ua和反电势Ea相等。 因此从上式可得 已知当电枢体积和导体直径不变的条件下， Nl的乘积近似不变。所以当电枢电压和气隙平均磁通密度相同时，理想空载转速n0和电枢铁心直径近似成反比。即电枢直径越大， 电动机理想空载转速就越低。 从以上分析可知，在其他条件相同时，如增大电动机直径，减少其轴向长度，就有利于增加电动机的转矩和降低空载转速，这就是力矩电动机做成圆盘状的原因。 §4-4 直流调速方法 n Ua Ia Ra ? 式中 — 转速（r/min）； — 电枢电压（V）； — 电枢电流（A）； — 电枢回路总电阻（ ? ）； — 励磁磁通（Wb）；CE— 由电机结构决定的电动势常数。 （1-1） 一. 直流调速方法 由式（1-1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速： （1）调节电枢供电电压 Ua； （2）减弱励磁磁通 ?； （3）改变电枢回路电阻 Ra。 直流调速方法 （1）调压调速(调节电枢供电电压) 工作条件： 保持励磁 ? = ?N ； 保持电阻 R = Ra 调节过程： 改变电压 UN ? U? U? ?n ?， n0 ? 调速特性： 转速下降，机械特 性曲线平行下移。 （2）调阻调速(改变电枢回路电阻) * 本章介绍的直流测速发电机和伺服电动机属于控制电机，主要任务是转换和传递控制信号，能量的转换是次要的。 测速发电机将转速转换为电压，并传递到输入端作为反馈信号。 伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱动控制对象； 对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。 §4-1 直流测速发电机 直流测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。 直流测速发电机分永磁式和他励式两种。两种电机的电枢相同，工作时电枢接负载电阻RL。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服电机相同，工作时励磁绕组加直流电压 Uf 励磁。 测速发电机的作用是将机械速度转变为电压信号，在自动控制系统和计算装置中作为检测元件、校正元件等。如在恒速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为反馈信号，达到调节速度的作用。 直流测速发电机的工作原理与前面介绍的直流发电机工作原理相同。 发电机的输出电压为： 于是 一. 直流测速发电机的输出特性 输出特性是指当励磁电压Uf（气隙磁通Φ）和电枢电流 Ia（电阻RL）不变时，输出电压U的与转速n之间的关系，即 U = f(n)。 当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时