控制电机讲稿.doc

第二章 旋转系统运动学基础1. 单轴拖动系统的组成：电机、联轴器、生产机械。2. 旋转系统的运动方程式：。3. 旋转系统的两种状态：稳态（）；动态（）。4. 以转速的方向为参考来确定转矩方向的正负。：与的正方向一致时为正； ：与的正方向相反时为正。5. 生产机械的负载特性：负载转矩和转速之间的函数关系。6. 电机的机械特性：电机电磁转矩和转速之间的函数关系。7. 负载特性分类：恒转矩负载特性、风机型负载特性、直线型负载特性、恒功 率型负载特性。8. 旋转系统稳定运行的含义：匀速且干扰消失后恢复原来的工作状态。9. 旋转系统稳定运行的条件：必要条件，电动机的输出转矩和负载转矩大 小相等，方向相反。充分条件，系统受扰动时，系统受扰动时， 。第三章 直流伺服电动机3.1 基本工作原理1. 直流电机的组成可分为定子、转子和换向器三大部分。2. 直流电动机工作原理：通电导体在磁场中会受到电磁力的作用。3. 电刷的位置：被电刷短路的元件的感应的电动势最小。4. 电枢电动势：。5. 电磁转矩：。6. 转矩平衡方程式：。7. 电压平衡方程：。8. 直流电机的分类：按励磁方式分为他励式、并励式、永磁式、串励式和复励式。3.2机械特性1.机械特性的推导过程：，； ；。2.机械特性特点：(1)理想空载转速；(2)转速降落； (3)机械特性硬度：。3. 固有机械特性。4. 固有特性计算步骤：(1)估算电枢电阻；(2) 求；(3)求理想空载转速；(4)求额定转矩。5. 人为机械特性：(1)电枢回路串电阻；(2) 改变电枢电压，；(3) 改变磁通，。6. 励磁一定要先来后走：如果不先来(1)空载时飞车；(2)负载时堵转。如果不后走(1)空载飞车，负载时堵转。3.3调节特性1. 电动机在一定负载转矩下，稳态转速随控制电压变化的关系。2. 调节特性：3.死区电压(启动电压)：3.4启动特性1.直流伺服电动机的启动要求：(1)启动时，电磁转矩要大(足够大)； (2)启动时，电枢电流不能太大(减少对电网的冲击)。2.电机启动时，很大。3.直流伺服电动机的启动方法：(1)用调压电源，调速物理过程：(2) 电枢电路串电阻，逐级切除，其物理调速过程：3.5调速特性1. 改变电枢电路外串电阻，不变，变化；2. 改变电枢电压，不变；3. 改变磁通，调速物理过程：4. 改变电机转向的方法：励磁电流方向或电枢电流方向，两者只能改变其一。3.6制动特性（三本不作要求）1. 与同向为电动状态，反向为制动状态。2. 制动状态分为反接制动、反馈制动和能耗制动。3. 反接制动：(1)电枢电压反接制动，物理调速过程：由交点1的位置可知，即反向，由于转速不能突变，所以，此时，根据，即较大，需串接电阻，。(2)倒拉反接制动，物理调速过程：由于转速不能突变，所以，由于是位能负载，。4. 反馈制动（发电制动），物理调速过程：由于转速不能突变，所以，此时处于反馈制动(发电制动)状态5.能耗制动，物理调速过程：由于转速不能突变，所以， 第四章 直流测速发电机1. 直流测速发电机的工作原理：运动导体切割磁力线产生感应电势。2. 直流电势关系式：。3. 直流测速发电机输出特性：，；，。4. 直流测速发电机的理想输出特性要求：线性、输出特性斜率大、温度变化影响小、输出纹波小、正反转特性一致。5. 直流测速发电机的输出误差与减小方法：(1) 温度影响：、。减小方法：磁路尽量饱和或永磁；励磁回路串大电阻；热敏电阻 并 联网络；恒流源。(2) 电枢反应：电机空载时主磁场为励磁绕组产生(电枢回路开路)，负载时电枢绕组产生的电流产生磁场，对空载时的磁场作用，即为电枢反应。影响：畸变、去磁、几何中性线偏移。 减小方法：限制最高转速；限制最小负载电阻。(3) 延迟换向去磁：自感电势(换向元件)+切割电势。 减小方法：限制最高转速。(4) 纹波：导体根数有限。减小方法：无槽电枢。(5) 电刷接触压降：导致存在不灵敏区。 减小方法：采用接触电压小的电刷。第5章 变压器1. 按照电工惯例规定的正方向：(1)在同一支路中，电压与电流的正方向一致；(2) 磁通量正方向与电流正方向之间符合右手螺旋关系；(3) 由交变磁通量产生的感应电动势正方向与产生该磁通量的电流正方向一致，且有 2. 变压器空载运行特性(1) 空载运行时的物理情况：(2) 电压平衡方程： (3) 感应电势与主磁通的关系： ，有效值表示：由于感应电势相位落后主磁通90，由此得感应电势的相量表达式(用以表示正弦量大小和相位的矢量叫相量，正弦量一个周期对应360空间角)：(4) 空载电流：不考虑铁耗；考虑铁耗(依据：功耗守恒)(5) 漏感电势： ，漏磁通与空载电流同相位，漏感电势相位落后漏磁通90， 所以其相位落后空载电流90，即 (为一次侧漏电抗)。(6) 电动势平衡方程(相量形式)：一次侧 二次侧(7) 空载相量图：(重点内容，要求掌握每个物理量含义及相量图绘制过程)励磁电流产生主磁通；涡流损耗存在，即存在，由于为有功功耗电流，为无功功耗电流，所以两者夹角为90；和合成空载电流；根据，可知变压器一次侧反电势、二次侧反电势相位均落后90；根据变压器一次侧电压平衡方程式：，得空载相量图。 3.变压器负载运行特性（三本不作要求）(1)负载运行时的物理情况：(磁势平衡)，基本不变。由于磁势平衡，(2) 电动势平衡方程(相量形式)：一次侧二次侧第六章 自整角机1. 自整角机：对角位移或角速度的偏差能自动地调整，成对使用。2. 分类：控制式和力矩式。3. 控制式自整角机：角度信号电信号；力矩式自整角机：角度随动。4. 基本结构：定子(三相对称)+转子(单相)。5. 控制式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子感应电势)接收机。6. 接收机转子的输出电势：，接收机定子合成磁轴与初始位的夹角，输出绕组轴线与初始位的夹角。7. 实质：接收机定子绕组合成磁场在输出绕组轴线的投影分量所产生的感应电势。8. 协调位置：感应电势的位置。9. 失调角：接收机转子偏离协调位置的角度，有。10. ，其有效值。11. 比电压：控制式自整角机在其协调位置失调角变化1时输出电压的增量叫做比电压。其数值越大越好，比电压越大，系统的灵敏度就越高。12. 控制式自整角机应用举例：火炮自动瞄准系统。13. 力矩式自整角机工作原理：(转子励磁电压转子励磁电流转子脉振磁场定子感应电势定子感应电流定子电流磁场)发送机(定子电流定子磁场转子电流在磁场中受力角度随动)接收机。14. ，存在失调角。15. 协调位置：的位置。16. 比整步转矩：力矩式自整角机的失调角为1时的静态比整步转矩称为比整步转矩。其数值越大越好，比整步转矩越大，系统的灵敏度就越高。17. 力矩式自整角机的应用：测量水位。18. 差动式自整角机：第7章 步进电动机7. 1 概述1. 步进电动机：电脉冲角位移。2. 分类：反应式、永磁式和混合式步进电动机。3. 。4. 基本要求：启动、正反转和调速；不丢步、不越步；响应时间短；启动转矩大。7. 2 反应式步进电动机的工作原理和基本特点1. 基本结构：定子+转子。2. 基本工作原理：磁通总是力图走磁阻最小的路径。3. 转速与脉冲频率相关；转向由控制绕组通电次序决定。4. 步距角：每通一个脉冲转子转过角度。三相单三拍30；三相双三拍30；三相六拍15。5. 齿距角：转子两个齿的夹角。6. 一定不能是整数；例题中转子齿数40，每个定子占个转子齿。7. 基本特点：(1)每循环一次,经过一个齿距；。 (2)齿距角；步距角。 (3)一个转子齿看成转子的一对极，。 (4)转速。 (5)自锁。7. 3 步进电动机的矩角特性和静态转矩1. 静止状态：某相绕组通入恒定电流，此时转子固定，如果受到扰动，磁拉力能使转子回 到原来位置。2. 单相通电：静转矩、失调角、矩角特性（为什么时转矩为零？此时A想吸1，又想吸4）、静态最大转矩(反映电机的带负载能力)、静稳定区。如何画出三相矩角特性？3. 三相有两相时通电最大转矩不变。4. 多相通电：7. 4 步进电动机的单步运行状态1. 单步运行状态：在第二个脉冲来之前，前一步已经走完，转子静止。2. 空载运行：静稳定区，动稳定区。3.负载运行(位能负载)：可以正常运行，如果此时增大，且大于，失步，本来是要顺时针走，现在变成逆时针走。4. 最大负载能力为两条矩角特性曲线的交点，称为极限启动转矩。 三相单三拍：，三相六拍：5. 提高带负载能力：(1) 增加拍数 ;(2) 增加相数，使得增大。6.单步振荡：惯性引起。7. 4 步进电动机的连续运行和动特性1. 运行矩频特性：（1） 特点：随着的增大会减小。（2） 原因：随着的增大每相电流的平均值变小，与成正比。2. 静稳定区和动稳定区：下一相的静稳定区是上一相的动稳定区。3. 不同频率下的连续稳定运行与运行频率（1） 低频运行：步进状态。（2） 提高,振荡末衰减完下一脉冲到来：易失步。物理过程描述(空载)：较少失步的方法：增加阻尼、增加拍数。4. 启动过程：转速稳定前的暂态过程。5. 启动频率：一定负载转矩下,电机正常启动时(不丢步,不失步)所能加的最高控制频率。6. 启动频率连续运行频率。7. 启动矩频特性：；特点：越大，启动频率越小。第8章 交流伺服电动机8.1 交流伺服电动机的结构与原理1. 定子(两相