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第六章控制电机 6 1交流伺服电动机6 2直流伺服电动机6 3力矩电动机6 4小功率同步电动机6 5直线电动机6 6测速发电机6 7自整角机 控制电机的功能 控制电机是在普通旋转电机基础上产生的特殊功能的小型旋转电机 控制电机在控制系统中作为执行元件 检测元件和运算元件 控制电机的工作原理 从工作原理上看 控制电机和普通电机没有本质上的差异 但普通电机功率大 侧重于电机的启动 运行和制动等方面的性能指标 而控制电机输出功率较小 侧重于电机控制精度和响应速度 控制电机的分类 控制电机按其功能和用途可分为信号检测和传递类控制电机及动作执行类控制电机两大类 执行电机包括伺服电机 步进电机和直线电机等 信号检测和传递电机包括测速发电机 旋转变压器和自整角机等 6 1交流伺服电动机 1 两相交流伺服电动机的接线图 2 杯形转子伺服电动机的基本结构 表6 1交流伺服电动机性能特点 应用范围 3 交流伺服电动机性能特点 应用范围 4 基本工作原理 当两相绕组分别加上相位相差90o的额定电压时 两相通电 ic和if产生旋转磁场 产生T 转子旋转 如果uc反相 即改变ic和if的相序 旋转磁场改变方向 n的方向改变 同时减小uc和uf而保持其90o的相位差 磁通势的幅值 T n SM 控制绕组 励磁绕组 同步转速 两相交流伺服电机存在 自转 现象 消除 自转 的措施 增大转子的电阻 转子导条采用高电阻材料 5 消除自转现象 不同转子电阻的伺服电动机的机械特性 交流伺服电动机的机械特性 6 交流伺服电动机的控制特性 1 控制类别 幅值控制 相位控制和幅值 相位控制 2 幅值控制的电路原理 3 幅值控制的机械特性曲线 4 交流伺服电动机应用输出功率0 1 100W 电源频率50Hz 400Hz 应用在数控机床 雷达的控制系统及机器人控制系统中等 1 直流伺服电动机的电路原理 6 1 6 2直流伺服电动机 2 直流伺服电动机的应用 3 直流伺服电动机的机械特性 由机械特性可知 1 Uf 即磁通 不变时 一定的负载下 Uc n 2 Uc 0时 电机立即停转 反转 电枢电压的极性改变 电机反转 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬 经常用在功率稍大的系统中 它的输出功率一般为1 600W 它的用途很多 如随动系统中的位置控制等 应用 6 3力矩电动机 特点 转矩大转速低 与负载直接连接 能带动负载堵转 1 永磁直流力矩电动机的结构 特点 D l 2 直流力矩电动机转矩大 转速低的原因 6 2 1 力矩大的原因 2 转速低的原因 一匝线圈产生的感应电动势 N匝绕组产生的感应电动势 6 3 3 直流力矩电动机的与应用运行特征 能在低速与堵转下运行 能产生足够大的堵转转矩而不损坏电机 精度高 反应快 线性度好 调速范围大 调速范围 0 00017r min 25r min应用 用于低速 可调转矩的随动系统作执行元件 6 4小功率同步电动机 前面讨论过的伺服电动机 其转速是随控制信号或负载转矩的变化而变化的 而在传真机 磁带录音机和各种精确的计时或记录装置中 往往需要一种能在电源电压波动或负载转矩变化时仍可保持转速恒定不变的电动机 额定功率从零点几瓦到数百瓦的各种小功率同步电动机就是在一定的输出功率范围内具有这种恒速特性的连续运转同步电动机 运行特性 连续运转 功率 P 1W P 100W 应用 恒速传动中传动电动机 控制系统中作为执行元件 分类 转子结构材料分类 永磁式 反应式 磁阻式 磁滞式等 1 小功率同步电动机概述 1 三相永磁式小功率同步电动机原理接线图 2 单相磁滞式小功率同步电动机原理接线图 2 永磁式同步电动机 1 永磁式小功率同步电动机结构 2 工作原理 1 异性相吸 2 失步 3 永磁式同步电动机难起动的原因 4 永磁式同步电动机异步起动 3 磁阻式电磁减速同步电动机 1 结构 6 4 6 5 6 6 2 工作原理 6 5直线电动机 1 直线电动机的结构 旋转异步电动机 直线电动机直接实现直线运动 从而消除了旋转电动机由旋转运动到直线运动的中间机构 使精度提高 结构简化 响应快速 直线电动机 短初级直线电动机 短次级直线电动机 2 直线电动机的工作原理 6 23 6 24 6 6测速发电机 7 1 测量转速机电微分 积分器 6 6 1异步交流测速发电机 1 异步交流测速发电机的结构 工作绕组或输出绕组 2 异步交流测速发电机的原理 6 8 6 9 6 10 6 11 3 异步交流测速发电机应用中应注意的问题1 主要技术指标a 剩余电压b 线性误差c 相位误差d 输出斜率 异步交流测速发电机的输出特性的线形度 1 工作原理图 6 6 2直流测速发电机 2 工作原理 6 13 6 14 6 15 6