电工学上册——电工技术艾永乐第九章节.ppt

尚辅网 / 第9章 现代电机 9.4 伺服电动机 9.1 9.2 9.3 2.5 测速发电机 步进电动机 开关磁阻电动机 2. 1.伺服电动机和步进电动机的特点 重点： 难点： 2.步进电动机的工作原理 步进电动机的工作原理 9.1 伺服电动机 9.1伺服电动机 伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统作为执行元件，把输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度输出。当电压信号的大小和极性（或相位）发生变化时，电动机的角速度和转动方向将随之变化。 伺服电动机又分为交流和直流两大类 9.1.1.交流伺服电动机 交流伺服电动机也分为定子和转子两部分，定子上装有两个绕组，一个是励磁绕组Wf，另一个是控制绕组Wc，它们在空间互差90°。转子又分为鼠笼式和杯形两种。 9.1伺服电动机 图1 交流伺服电动机的基本结构图 图2 杯形转子伺服电动机的结构图 9.1伺服电动机 图3 两相电流产生的旋转磁场 工作时两个绕组中产生的电流 和 的相位差近于90o，因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。 加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变)，由于旋转磁场的旋转方向发生变化，使电动机转子反转。 交流伺服电动机的特点：在电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停转。 图4 交流伺服电机对应不同控制电压时的机械特性曲线 在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的 下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时， 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。 T Uc 0.8 Uc 0.6 Uc 0.4 Uc O n 9.1伺服电动机 交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100 W，当电源频率为50Hz时，电压有36V，110V，220V，380V；当电源频率为400Hz时，电压有20V，26V，36V，115V；它的应用很广泛，如用在各种自动控制、自动记录等系统中。 应用: 9.1伺服电动机 9.1伺服电动机 9.1.2.直流伺服电动机 直流伺服电动机的基本结构和工作原理与他励直流电动机基本相同。 电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。 改变直流伺服电动机的电枢控制电压，就可以改变它的转速，从而将控制电压的电信号变换成相应的转速输出。 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。 测速发电机分为交流和直流两种类型。 交流测速发电机又分为同步式和异步式两种， 这里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。 9.2 测速发电机 异步式交流测速发电机的结构与杯形转子 交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组， 一个是励磁绕组，一个是输出绕组。 9.2.1.交流测速发电机 9.2 测速发电机 图5 杯型交流测速异步发电机的基本结构图 当转子静止时 电源电压与励磁绕组中的感应电动势相平衡，电源电压的大小近似地等于感应电动势的大小， 即： 因为 故 9.2 测速发电机 当测速发电机励磁绕组加上电压Uf，恒电机以转速n旋转时，测速发电机的输出绕组将产生输出电压U2 。 U2与n 成正比，这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。 9.2 测速发电机 当转子以转速n转动时 转子切割?d产生转子感应电势Er和转子电流Ir， 它们的大小与脉振磁通?q和转子转速 n 成正比： 9.2 测速发电机 图6 测速发电机的工作原理图 直流测速发电机的基本结构和工作原理与他励式直流发电机类似。 9.2.2.直流测速发电机 9.2 测速发电机 当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时， 电枢产生电动势E，其大小为： 直流测速发电机有较高的精确度和灵敏度，但其结构复杂，价格较高，而且电刷与换向器之间的滑动接触影响工作的可靠性，并产生电火花，产生电磁干扰。 特点: (1) 来一个脉冲，转一个步距角。 (2) 控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3) 改变脉冲顺序，可改变转动方向。 步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲 信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉 冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段 距离。 区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。 种类：永磁式和反应式两种。 9.3 步进电动机 以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。 定子内圆周 均匀分布着6个 磁极，磁极上有 励磁绕组，每两