电工技术 第九章（第七版）秦曾煌.ppt

9.1 伺服电机 9.2 步进电机 9.3 自动控制的基本概念 返回 退出 上一页 下一页 章目录 第9章 控制电机 9.1 伺服电机 9.2 步进电机 9.3 自动控制的基本概念 第9章 控制电机 教学要求： 1. 了解交流伺服电机的结构和工作原理; 2. 了解直流伺服电机的结构和工作原理; 3. 了解步进电机的结构和工作原理。 异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量的转换。 各种控制电机有各自的控制任务： 伺服电机将电压信号转换为转矩和转速以驱 动控制对象；步进电机将脉冲信号转换为角位移或线位移。 各种控制电机的主要任务是转换和传递控制信号，能量的转换是次要的。 控制电机的种类很多，本章只讨论常用的伺服电机和步进电机。 对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确度高、 重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。 伺服电机可分为两类： 伺服电机又称执行电机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。 交流伺服电机 直流伺服电机 伺服电机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。 9.1.1 交流伺服电机 交流伺服电机就是两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差 90? 的两个绕组：励磁绕组和控制绕组。转子分为笼型转子和杯型转子。 杯型转子伺服电机的结构图 励磁绕组串联电容C , 是为了产生两相旋转磁场。 适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90?, 从而产生所需的旋转磁场。 交流伺服电机的接线图和相量图 (a) 接线图 ?1 (b) 相量图 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。 控制电压 与电源电压 频率相同，相位相同或反相。 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。 交流伺服电机的特点：在电机运行时如果控制电压变为零，电机立即停转。 不同控制电压下的机械特性曲线 n=f (T), U1=常数 交流伺服电机的机械特性如图所示。 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，电机转速随控制电压的下降而均匀减小。 T U2 0.8 U2 0.6 U2 0.4 U2 O n 交流伺服电机的输出功率一般为 0.1 ? 100 W, 电源频率分50Hz、400Hz等多种。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: 自动平衡电位计电路的原理图 自动平衡电位计电路的闭环控制方框图 9.1.2 直流伺服电机 直流伺服电机的结构与直流电动机基本相同。只 是为减小转动惯量而做得细长一些。 直流伺服电机的工作原理也与直流电动机相同。 供电方式：他励供电。励磁绕组和电枢分别由两个独立的电源供电。 U1为励磁电压 U2为电枢电压 直流伺服电机的接线图 由机械特性可知： (1) 一定负载转矩下，当磁通不变时，U2?? n?。 (2) U2= 0时，电机立即停转。 电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。 直流伺服电机的机械特性与他励直流电动机一样，也可用下式表示 机械特性曲线如图所示。 直流伺服电机的 n=f (T)曲线(U1=常数) 直流伺服电机输出功率一般为1 ? 600W。 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。 应用： 位置随动系统的示意图 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, 将电脉冲转换为线位移或角位移的电机。计算机每发一个电脉冲,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：励磁式和反应式两种。 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。 反应式步进电机的结构示意图 定子内圆周 均匀分布着六个 磁极，磁极上有 励磁绕组，每两 个相对的绕组组 成一相。转子有 四个齿。 定子 转子 1.三相单三拍 U相绕组通电，V ，W 两相不通电。由于在磁场作用下, 转子总是力图旋转