常用控制电机课件.pptVIP

常用控制電機第一節控制電機概述控制電機具有體積小，功率小，通常在幾百瓦以下等特點；而驅動微電機結構簡單、體積小、功率也小，主要用來驅動各種輕型負載。驅動微電機與控制電機合稱為微控電機。在普通旋轉電機的基礎上產生的各種控制電機與普通電機本質上並沒有差別，只是著重點不同：普通旋轉電機主要是進行能量變換，要求有較高的力能指標；而控制電機主要是對控制信號進行傳遞和變換，要求有較高的控制性能，如要求反應快、精度高、運行可靠等等。控制電機因其各種特殊的控制性能而常在自動控制系統中作為執行元件、檢測元件和解算元件。第二節伺服電動機伺服電動機又稱為執行電動機，在自動控制系統中作為執行元件。它將輸入的電壓信號轉變為轉軸的角位移或角速度輸出，改變輸入信號的大小和極性可以改變伺服電動機的轉速與轉向，故輸入的電壓信號又稱為控制信號或控制電壓。一、直流伺服電動機當直流伺服電動機勵磁繞組和電樞繞組都通過電流時，直流電動機轉動起來，當其中的一個繞組斷電時，電動機立即停轉，故輸入的控制信號，既可加到勵磁繞組上，也可加到電樞繞組上。若把控制信號加到電樞繞組上，通過改變控制信號的大小和極性來控制轉子轉速的大小和方向，這種方式叫電樞控制；若把控制信號加到勵磁繞組上進行控制，這種方式叫磁場控制。磁場控制有嚴重的缺點（調節持性在某一範圍不是單值函數，每個轉速對應兩個控制信號），使用的場合很少。直流伺服電動機進行電樞控制時，電樞繞組即為控制繞組，控制電壓直接加到電樞繞組上進行控制。而勵磁方式則有兩種：一種用勵磁繞組通過直流電流進行勵磁，稱為電磁式直流伺服電動機；另一種使用永久磁鐵作磁極，省去勵磁繞組，稱為永磁式直流伺服電動機。1.機械特性：改變控制電壓，而機械特性的斜率不變，故其機械特性是一組平行的直線，如圖所示。?2.調節特性：當電磁轉矩恒定時，電動機轉速與控制電壓之間的關係，即常數，轉速與控制電壓之間的關係。電樞控制直流伺服電動機轉速公式：從上述分析可知，電樞控制時的直流伺服電動機的機械特性是線性的，而且不存在“自轉”現象（控制信號消失後，電機仍不停止轉動的現象叫“自轉”現象），在自動控制系統中是一種很好的執行元件。二、交流伺服電動機1.工作原理：交流伺服電動機實際上就是兩相非同步電動機，所以有時也叫兩相伺服電動機。如圖所示，電機定子上有兩相繞組，一相叫勵磁繞組，接到交流勵磁電源上，另一相為控制繞組，接入控制電壓，兩繞組在空間上互差90°電角度，勵磁電壓Uf和控制電壓Uc頻率相同。交流伺服電動機的工作原理與單相非同步電動機有相似之處。當交流伺服電動機的勵磁繞組接到勵磁電流上，若控制繞組加上的控制電壓為0時（即無控制電壓），所產生的是脈振磁通勢，所建立的是脈振磁場，電機無起動轉矩；當控制繞組加上的控制電壓不為0，且產生的控制電流與勵磁電流的相位不同時，建立起橢圓形旋轉磁場，於是產生起動力矩，電機轉子轉動起來。如果電機參數與一般的單相非同步電動機一樣，那麼當控制信號消失時，電機轉速雖會下降些，但仍會繼續不停地轉動。伺服電動機在控制信號消失後仍繼續旋轉的失控現象稱為“自轉”。“自轉”的原因是控制電壓消失後，電機仍有與原轉速方向一致的電磁轉矩。消除“自轉”的方法是消除與原轉速方向一致的電磁轉矩，同時產生一個與原轉速方向相反的電磁轉矩，使電機在控制電壓消失時停止轉動。可以通過增加轉子電阻的辦法來消除“自轉”。2.基本結構交流伺服電動機的定子與非同步電動機類似，在定子槽中裝有勵磁繞組和控制繞組，而轉子主要有兩種結構形式：（1）高電阻籠型轉子這種籠型轉子和三相非同步電動機的籠型轉子一樣，但籠型轉子的導條採用高電阻率的導電材料製造，如青銅、黃銅。另外，為了提高交流伺服電動機的快速回應性能，宜把籠型轉子做成又細又長，以減小轉子的轉動慣量。（2）非磁性空心杯轉子如圖所示，非磁性空心杯轉子交流伺服電動機有兩個定子：外定子和內定子，外定子鐵芯槽內安放有勵磁繞組和控制繞組，而內定子一般不放繞組，僅作磁路的一部分；空心杯轉子位於內外繞組之間，通常用非磁性材（如銅、鋁或鋁合金）製成，在電機旋轉磁場作用下，杯形轉子內感應產生渦流，渦流再與主磁場作用產生電磁轉矩，使杯形轉子轉動起來。（3）控制方法交流伺服電動機的控制方法：①幅值控制：即保持控制電壓Uc的相位不變，使Uc和Uf的相位差始終保持90°電角度，僅僅改變其幅值來控制電動機的轉速。②相位控制：即保持控制電壓Uc的幅值不變，僅僅改變其相位來控制電動機