64小功率同步电动机.PPT

* * 第六章：控制电机 本章基本要求和重点： 1、掌握对控制电机的主要要求。 它是用来完成信息的传递和变换，应具有良好的可控性，快速响应，大启动转矩，小转动惯量，精度要高，误差要小。 2、了解机电传动控制系统中一些常用控制电机的基本结构。 3、重点掌握各种控制电机的基本工作原理、 主要运行特性及特点。 4、了解各种控制电机的应用场所，以便正确选用和使用它们。 5、难点是理解交流伺服电动机的自转现象及消除原理。 第六章：控制电机 6.1 交流伺服电动机 伺服电动机也称为执行电动机，将电信号转换轴上的转角或转速，有直流和交流两种，最大的特点是可控。与普通电机相比：有调速范围广、能实现迅速的启和停、过载能力强，可靠性好等特点。 1、两相交流伺服电动机的结构 其定子绕组与单相电容分相式异步电动机相似，嵌入两个相差90度的绕组，励磁绕组和控制绕组，它们分别接入两个不同的交流电源（同频率）。 其转子一般分为鼠笼转子和杯形转子两种。使用最多的是鼠笼转子的交流伺服电动机。 6.1 交流伺服电动机 2、工作原理 是以单相异步电动机原理为基础。励磁绕组接到电压一定的交流电网上，当控制绕组上有控制信号输入时，两相绕组产生旋转磁场。 把控制电压的相位改变180度，可改变伺服电动机的旋转方向。要求控制电压一但取消，电动机必须停转。但是取消控制电压后，励磁电压仍可使电动机继续旋转，既所谓“自转”现象。 6.1 交流伺服电动机 3、消除自转现象的措施 其解决办法是，使转子导条具有较大的电阻。这样最大转矩出现在S=1附近。可得出不同转子电阻和控制电压为0时的伺服电动机机械特性曲线。 6.1 交流伺服电动机 设计电阻使电动机单相运行时最大转矩出现在SM大于1 处。 6.1 交流伺服电动机 由图看出：曲线1为有控制电压时，曲线T为去掉控制电压时，此时T与n相反，成为制动转矩，它可使转子迅速停止转动，保证不会出现自转现象。而励磁绕组始终接在电源上。合成电磁转矩出现在第二和第四象限。 6.1 交流伺服电动机 4、特性和应用 控制方法有幅值控制、相位控制、幅值--相位控制 幅值控制接线图。 6.1 交流伺服电动机 不同电压下的机械特性曲线。 由图可见：在一定负载下，控制电压越高，S越小，转速越高。改变电压可改变转速。 6.1 交流伺服电动机 交流伺服电动机应用非常广泛： 可以方便的利用控制电压的有无来进行启动、停止，利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低。而伺服电动机的性能直接影响着整个系统的性能。选择时要注意系统对伺服电动机的静态、动态特性的要求。一般输出功率不大。 6.1 交流伺服电动机 它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，不同点在于做的细长一点，以便满足快速响应的要求。 6.2 直流伺服电动机 由上式可以看出：改变控制电压和改变磁通都可以控制伺服电机的转速和转向。前者是电枢控制（常用），后者是磁场控制。 在磁通不变的情况下，在一定的负载转矩下，升高电压，电机转速就上升。反之就下降，电机无自转现象。 直流伺服电动机与交流伺服电动机的机械特性相比较，前者堵转矩大，特性曲线线性度好，机械特性较硬，但缺点是有换向器，结构复杂，易产生无线电干扰。通常用于功率稍大的系统中。 6.2 直流伺服电动机 6.3 力矩电动机 在某些自动控制系统中，被控制对象的转速相对较低，如采用减速器，使系统装置结构复杂。闭环时易产生自激振荡。为此希望有一种低转速，大转矩的伺服电动机。有交流和直流两大类，使用较多的是永磁式直流力矩电动机。 1、结构特点 在传统的直流伺服电动机的基础上，在相同体积和电压的前提下，一般作成扁平状，以满足要求。 2、转矩大、转速低的原因 a. 转矩大的原因 6.3 力矩电动机 由直流电动机的基本原理可知：每根导体所受的电磁力为： 电磁转矩为： 在电枢体积相同条件下，保持 不变，在相同电流和相同用铜量条件下，应保持 不变。所以满足上述条件，转矩与直径近似成正比关系。 b. 转速低的原因 导体在磁场中运动切割磁力线产生感应电势为： 线速度为： 6.3 力矩电动机 设在一对电刷之间的并联支路数为2，N / 2根