电机及拖动基础 4、微特电机.ppt

电机及拖动基础 微特电机 微特电机 微特电机指的是控制微电机和一些特殊微电机，它们多被用于自动化系统和计算机装置中以实现信号（或能量）的执行、检测、解算、转换或放大功能。微电机的输出功率一般从数百毫瓦到数百瓦，通常不大于600W。微特电机的外形尺寸较小，机座外径不足130mm。质量从数十克到数千克。 普通的旋转电机较注重起动和运行时的力能指标。而微特电机则注重可靠性、高精度和快速响应，以满足系统的要求。 微特电机的特点 1．可靠性高。在自动控制系统中，每个元件都要按系统对它的要求而工作，可靠性高是确保系统正常工作的基础，因此要求使用中的微特电机能在恶劣环境下可靠地工作。 2．精度高。测速和测位用的微电机常用高精度作为考察指标；执行和放大用的微特电机主要用线性度和不灵敏区等指标来作为精度的标准。微特电机的精度直接影响自动控制系统的精度，所以高精度的微特电机是自动控制系统高精度的必备条件。 3．快速响应。执行用微电机，要具备快速响应的能力。常用最大理论加速度、机电时间常数和功率变化率等作为衡量快速响应的指标。因为微特电机对信号的响应能力远低于同一系统中的其他元器件，所以其主要指标是影响系统响应速度的决定因素。 微特电机 4.1 伺服电动机 伺服电动机也叫执行电动机，它的工作状态受控于信号，按信号的指令而动作：信号为零时，转子处于静止状态；有信号输入，转子立即旋转；除去信号，转子能迅速制动，很快停转。 为了达到自动控制系统的要求，伺服电动机应具有以下特点：好的可控性；高的稳定性；灵敏性。 伺服电动机按照供电电源是直流还是交流可分为两大类，直流伺服电动机和交流伺服电动机。 微特电机的应用 4.1.1 直流伺服电动机 直流伺服电动机是指使用直流电源的伺服电动机。 直流伺服电动机的特点：气隙小，磁路不饱和；电枢电阻大，机械特性为软特性；电枢细长，转动惯量小。 1．直流伺服电动机的结构 直流伺服电动机的结构和普通小功率直流电动机相同。 直流伺服电动机的分类 直流伺服电动机按励磁方式可分为两种基本类型：永磁式和电磁式。永磁式的定子由永久磁铁作成，可看作是它励直流伺服电动机的一种。电磁式直流伺服电动机定子由硅钢片叠成，外套励磁绕组。 按结构可分为：普通型直流伺服电动机、盘形电枢直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机等种类。 2．直流伺服电动机的工作原理 直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动机相同，当励磁绕组和电枢绕组中都通过电流并产生磁通时，它们相互作用而产生电磁转矩，使直流伺服电动机带动负载工作。如果两个绕组中任何一个电流消失，电动机马上静止下来。 作为自动控制系统中的执行元件，直流伺服电动机把输入的控制电压信号转换为转轴上的角位移或角速度输出。电动机的转速及转向随控制电压的改变而改变。 问题与思考： 1.直流伺服电动机如何分类？请叙述直流伺服电动机的工作原理。 3．直流伺服电动机的控制方式 直流伺服电动机的励磁绕组和电枢绕组分别装在定子和转子上，改变电枢绕组的端电压或改变励磁电流都可以实现调速控制。 1）改变电枢绕组端电压的控制 电枢绕组作为接受信号的控制绕组，接电压为UK的直流电源。励磁绕组接到电压为Uf的直流电源上，以产生磁通。当控制电源有电压输出时，电动机立即旋转，无控制电压输出时，电动机立即停止转动。 2）改变励磁电流的控制 改变励磁电流的控制方式中，电枢绕组起励磁绕组的作用，接在励磁电源Uf上，而励磁绕组则作为控制绕组，受控于电压UK。 由于励磁绕组进行励磁时，所消耗的功率较小，并且电枢电路的电感小，响应迅速，所以直流伺服电动机多采用改变电枢端电压的控制方式。 4．直流伺服电动机的运行特性 直流伺服电动机负载运行时三个主要运行变量为：电枢电压、转速n及电磁转矩T，它们之间的关系特性，称作运行特性。 1）机械特性 机械特性是指在控制电枢电压保持不变的情况下，直流伺服电动机的转速n随电磁转矩T变化的关系。 2）调节特性 调节特性是指在一定的转矩下，转速n与控制电枢电压U之间的关系。 当转速为零时，对应不同的负载转矩可得到不同的起动电压。 当电枢电压小于起动电压时，伺服电动机不能起动。 5．常用的直流伺服电动机 常用的直流伺服电动机有：普通型直流伺服电动机、盘形电枢直流伺服电动机、空心杯直