电机与控制教学课件 第5章 其他电机.pptVIP

直流测速发电机就是一台微型直流发电机，其定、转子结构均和直流发电机基本相同。按励磁方式来分，可分为电磁式和永磁式两种。其中永磁式不需要另加励磁电源，受温度影响较小，所以应用最为广泛。 图5-24异步测速发电机输出特性图 阶段2 直流测速发电机 直流测速发电机就是一台微型直流发电机，其定、转子结构均和直流发电机基本相同。按励磁方式来分，可分为电磁式和永磁式两种。其中永磁式不需要另加励磁电源，受温度影响较小，所以应用最为广泛。 永磁式直流测速发电机的定子是永久磁铁做成的一对磁极（N、S），转子是电枢，工作原理如图5-25所示。在恒定磁场作用下，当转子在驱动电机带动下逆时针旋转时，切割磁通。根据电磁感应定律，将在转子的导体中产生感应电动势及感应电流，并且从A电刷引出的总为电动势的正极，B电刷引出的总为电动势的负极，因此输出的是直流电动势。在两电刷间产生的感应电动势为E=CeΦn（5-3） 图5-25直流测速发电机工作原理 显然输出电动势在Φ一定的情况下，E与转速n成线性关系。如外接负载电阻RL,考虑电枢回路电阻Ra，负载电流为I，则U2=E－RaI=CeΦn－RaI（5-4）；I=U2RL（5-5）得到U2=CeΦ1+RaRLn（5-6） 如果Φ、Ra、RL为常数，则U2与n之间是线性关系。n大小和方向的改变会影响U2的变化，因此由U2可测量出转速n的大小和方向。若RL发生变化，则会影响到它们之间的线性度。RL越小，在一定转速下输出电压U2下降得也越多，即线性误差增加。还有其他原因也会影响到线性误差，如电枢反应，电刷的接触压降等。 图5-12空心杯电枢永磁式直流伺服电动机剖面图 1-换向器；2-电刷；3-空心杯电枢；4-外定子；5-内定子 由于伺服电动机电枢电流很小，换向并不困难，因此不装设换向磁极。为了减少惯性，其转子做成细长形状。此外，定子和转子间气隙较小。永磁式直流伺服电动机定子磁极由永久磁铁或磁钢制成；电磁式直流伺服电动机的定子由硅钢片冲制叠压而成。磁极和磁轭整体相连，电枢绕组和磁极绕组由两个独立电源供电，它实质上就是一台他励直流电动机，目前国产SZ系列都属于此类。 2.直流伺服电动机工作原理 直流伺服电动机工作原理与一般直流电动机相同。当励磁绕组和电枢绕组中都通有电流并产生磁通时，他们相互作用而产生电磁转矩，驱动电枢转动，使直流伺服电动机带动负载工作。若两个绕组中任何一个电流为零，直流伺服电动机马上停转。作为执行元件， 直流伺服电动机把输入的控制信号转换为轴上的角位移或角速度输出。该电动机的转向及转速随控制电压的改变而改变。 直流伺服电动机的控制有电枢控制和磁极控制两种方式。电枢控制式是将电枢电压作为控制信号来控制电动机的转速的，如图5-13（a）所示。电枢绕组作为控制绕组接控制电压，励磁绕组接到直流电源上，产生磁通。当控制电压不为零时，电动机旋转；当控制电压为零时，电动机停止转动。磁极控制是将励磁电压作为控制信号来控制电动机转速，如图5-13（b）所示。此时，电枢绕组起到励磁作用，接到励磁电源上，励磁绕组则作为控制绕组接到控制电压上。由于励磁绕组进行励磁时，所耗的功率较小，且电枢电路电感小，响应迅速，所以一般直流伺服电动机多采用电枢控制。 图5-13直流伺服电动机的控制原理 3.直流伺服电动机的型号及选用原则 直流伺服电动机的铭牌参数，类似于其他直流电动机。 直流伺服电动机分为有刷电动机和无刷电动机。有刷电动机成本低、结构简单、启动转矩大、调速范围宽，但是需要维护（换碳刷），它适用于成本低廉、对控制精度要求不高的场合；无刷电动机体积小、响应快、转动平滑、力矩稳定，但是控制方法比较复杂，它适用于控制精度要求高、需要实现智能化控制的场合。 电机的选择要注意电机额定电压、额定转矩、确定转速及机座号等参数以确定其型号。对于特殊用途电机还要注明使用条件和特殊要求等。 4.直流伺服电动机应用举例 直流伺服电动机在机床工作台精确定位系统中作为执行元件，由偏差电压ΔU控制，用于驱动机床工作台。运算控制电路将位置指令转换为电压信号作为系统的输入信号电压U1。输入信号电压U1和位置检测装置的输出电压Uf相比较后，偏差电压ΔU通过直流放大器去控制伺服电动机的运转，从而控制机床工作台的移动。工作台经多次自动的前、后移动，最终精确地停留在指定位置上。该系统原理如图5-14所示。 图5-14机床工作台精确 定位系统