电机与电气控技术第5章 特殊电动机及其控制线路.ppt

伺服电动机的定子有两相相差120度电角度的交流绕组，分别称为励磁绕组和控制绕组，其转子就是普通的笼型异步电动机的鼠笼绕组。使用时，励磁绕组接单相交流电，在气隙产生脉振磁场，转子绕组不产生电磁转矩，电动机不工作。当控制绕组接上相位与励磁绕组相差90度电角度的交流电时，电动机的气隙便有旋转磁场产生，转子将产生电磁转矩转动。当控制绕组的控制电压信号撤除后，如果是普通电机，由于转子电阻较小，（根据双旋转理论）脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩大于零。因此，电机转子仍然保持转动，不能停止。而伺服电动机，由于转子电阻大，且大到使发生最大电磁转矩的转差率Sm1。脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩小于零，也就是产生的电磁转矩是制动转矩，电机将在这个制动转矩作用下将很快停止转动。 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的电动机，每当一个电脉冲加到步进电动机的控制绕组上时，它的轴就转动一定的角度，角位移量与电脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，又称为脉冲电动机。在数字控制系统中，步进电动机常用作执行元件。 步进电动机按照励磁方式分为磁阻式（又称为反应式）、永磁式和混磁式三种；按相数分为单相、两相、三相和多相等形式。下面以三相磁阻式步进电动机为例，介绍步进电动机的结构和工作原理。 二、步进电动机工作原理 三相双三拍控制的通电顺序为UV－VW－WU－UV，每次有两相绕组同时通电，每一循环也需要切换三次，步距角与三相单三拍控制方式相同，也为30o。 三相单、双六拍控制方式的通电顺序为U－UV－V－VW－W－WU－U，首先U相通电，然后U、V两相同时通电，再断开U相使V相单独通电，再使V、W两相同时通电，等等，依此顺序不断轮流通电，完成一次循环需要六拍。三相六拍控制方式的步距角只有三相单三拍和双三拍的一半，为15o。 三相双三拍控制方式和三相六拍控制方式在切换过程中始终保证有一相持续通电，力图使转子保持原有位置，工作比较平稳。单三拍通电方式没有这种作用，在切换瞬间，转子失去自锁能力，容易失步（即转子转动步数与拍数不相等），在平衡位置也容易产生振荡。 应用电子技术专业教学资源建设 淄博职业学院 项目5 特殊电动机控制线路的安装与调试 《电气控制技术应用》课程教学资源建设 建设院校： 主要参与企业： 淄博职业学院 山东科明光电科技有限公司 海信集团 海尔集团 山东红卫电机股份有限公司 伺服电机 步进电机 5.1 伺服电动机控制线路的安装与调试 5.2 步进电动机控制线路的安装与调试 5.1 伺服电动机控制线路的安装与调试 按伺服电动机使用电源性质不同，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。 一、直流伺服电动机 直流伺服电动机就是一台微型他励直流电动机。 按励磁方式的不同可分为他励式和永磁式两种。 一、直流伺服电动机 1．结构 按照励磁方式的不同，直流伺服电动机分为永磁式直流伺服电动机和电磁式直流伺服电动机。永磁式直流伺服电动机的磁极由永久磁铁制成，不需要励磁绕组和励磁电源。电磁式直流伺服电动机一般采用他励结构，磁极由励磁绕组构成，通过单独的励磁电源供电。 按照转子结构的不同，直流伺服电动机分为空心杯形转子直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机。空心杯形转子直流伺服电动机由于其力能指标较低，现在已很少采用。无槽电枢直流伺服电动机的转子是直径较小的细长型圆柱铁芯，通过耐热树脂将电枢绕组固定在铁芯上，具有散热好、力能指标高、快速性好的特点。 2．控制方式 直流电动机的控制方式有两种：一种称为电枢控制，在电动机的励磁绕组上加上恒压励磁，将控制电压作用于电枢绕组来进行控制；一种称为磁场控制，在电动机的电枢绕组上施加恒压，将控制电压作用于励磁绕组来进行控制。 由于电枢控制的特性好，电枢控制中回路电感小，响应快，在自动控制系统中多采用电枢控制。 图5.1电枢控制式直流伺服电动机原理图 图5.2直流伺服电动机Uf 为常数时的机械特性 二、交流伺服电动机 1.结构 图5.3 交流伺服电动机的结构 a)笼型转子 1、5-轴承 2-机壳 3-定子 4-转子 6-接线板 7-铭牌 b)杯型转子 1-杯型转子 2-定子绕组 3-外定子 4-内定子 5-机壳 6-端盖 二、交流伺服电动机 2.工作原理 交流伺服电动机的工作原理示意图 交流伺服电动机励磁绕组和控制绕组在空间位置上相差90o电角度，工作时，励磁