第五章 控制电机与特种电机.ppt

第五章 控制电机 1、了解机电传动控制系统中一些常用控制电机的基本结构； 2、掌握各种控制电机的基本工作原理，主要运行特性及特点； 3、了解控制电机应用场所，正确选用控制电机。 5.1 交流伺服电动机 控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换,而不是进行能量转换。 伺服电动机的特点: 可以控制,控制功率小,可靠性高; 调速范围广; 转子惯量小,能迅速起动、制动。 1.两相交流伺服电动机的结构 1)定子 定子由硅钢片叠成; 在定子铁心的内圆表 面嵌 有两套相差90度电 角度的绕组:激磁绕组WF 和控制绕组WC; 这两套绕组分别由两 个电源供电. 接线图 2)转子 分为鼠笼型和杯型两种。 (1)鼠笼型转子做得细而长,转子导体采用高电阻率材料。用于小功率自动控制系统。产品型号SL系列. (2)空心杯型转子作成薄壁圆筒形,放在内外定子之间。用于要求运行平滑的系统。产品型号SK系列. 杯型转子伺服电动机结构图 激磁绕组1;控制绕组2; 内定子3;外定子4;转子5 2.基本工作原理 两相绕组WF和WC分别通入 频率相同的交流电,产生旋转 磁场,使伺服电动机起动。 取消WC后,要防止自转。 3.消除自转现象的措施 加大转子电阻。如: 采用薄壁杯形转子； 鼠笼条用高阻材料黄铜。 转子电阻不同时的机械特性 4.交流伺服电动机的特性和应用 1)控制方法有三种 幅值控制,相位控制,幅-相控制 2)幅值控制原理图:控制电压Uc越高,电动机转速越高。 不同控制电压下的机械特性 3)应用举例 (1)参数：交流伺服电动机输出功率为0.1-100W(再大则用直流伺服电动机)；电源频率50-400Hz。 (2)应用：雷达天线的旋转控制；飞机驾驶盘的控制；流体阀门开关控制。 应用方框图 5.2 直流伺服电动机 1.基本结构:与他励直流电动机相同(有换向器)。 2.分类:电磁式(他励式)和永磁式。 3.电气原理图:如右图。 其中(a)为电磁式， (b)为永磁式。 4.参数:输出功率1-600W。 5.3 力矩电动机能与负载直接连接产生大转矩低转速(或堵转)下运转的电动机。 1.永磁式直流力矩电动机 结构特点:扁平状。 工作原理:同电磁式伺服电动机 2.直流力矩电动机的应用 卫星天线驱动; 雷达天线 驱动; 数控机床驱动; X-Y记 录仪传动。 与测速发电机配合可组成 高精度、宽调速伺服系统。 直流力矩电动机的型号为 LY系列，调速可达0.00017r/min, 即4天才转一圈。 1.定子 2.电枢 3.电刷架 5.4 小功率同步电动机小功率同步电动机为连续运转的同步电动机,用于传动及作执行元件。 1.永磁式同步电动机 1)结构特点:定子绕组可通入三相或两相交流电;转子包括永久磁铁1和装在转子铁心3槽的起动绕组2。转子结构示意图见下图 2)工作原理 负载不能超过一定限度,否 则电动机可能“失步”. 2.磁阻式电磁减速同步电动机 1)结构特点 圆环形的定子装有三相或单相 供电的绕组,转子为圆盘形,不嵌绕 组;转子齿数大于定子齿数。 2)工作原理 磁力线总是使经过的磁路磁阻 最小,磁阻转矩使转子朝着磁导最 大的方向转动。 常用的一种低速电动机。 5.5 测速发电机测速发电机将转速转变为电压信号,广泛用于速度和位置控制系统中。 1.异步(交流)测速发电机 1) 结构特点:定子上有两套互差90度电角度的激磁绕组WF和输出绕组WC;转子为空心杯形。 2) 工作原理:杯形转子可以看成一个导条非常多的鼠笼转子。在激磁电压一定的情况下,当输出绕组负载很小时,测速发电机的输出电压U0与转速n成正比: U0=Kn 转子静止时 转子转动时 3) 交流测速发电机使用中的几个问题: (1)主要技术指标 剩余电压:测速发电机转速为零时的输出电压。它会使控制系统误动作。 线性误差:非线性引起的误差。一般系统要求1% -2%;精密系统要求0.1%-0.25%。 (2)使用中应注意的问题: 输出特性的线性度； 温度变化的影响,可加温度补偿装置. 输出特性的线性度 相位误差:一般要求不超过1度-2度。 灵敏度:交流测速发电机的灵敏度比较低。 2.直流测速发电机 1)基本原理 电气原理如右图所示,它是一种测量转速用小型他励直流 发电机。空载时,电枢两端电压为: 2)输出特性:负载越小,转速越高,输出特性曲线弯曲越厉害。 3)性能: 没有剩余电压,特性斜率比异步机大; 有换向器和电刷,换向火花产生无线电干扰,输出特性不稳定. 5.6 自整