控制电机电机原理与电力拖动-PPT课件

1、第8章控制电机(电机原理与电力拖动)2直流测速发电机l直流测速发电机在结构上与普通小型直流发电机相同。按励磁方式可分为他励式和永磁式两种，永磁式的定子用永磁钢制成；按电枢结构又可分为有槽式电枢和无槽式电枢等，常用的为有槽式结构。8.2 伺服电动机l伺服电动机的作用是将输入电压信号转换为轴上的角位移或角速度输出。在自动控制系统中伺服电动机常作为执行元件使用。伺服电动机有两种类型，即交流伺服电动机和直流伺服电动机。1交流伺服电动机l交流伺服电动机的定子与一般单相异步电动机的定子相似。定子绕组多制成两相，两相绕组在空间相差90电角度。其转子结构有笼型和非磁性杯形两种。笼型转子的结构与一般笼型异步电动

2、机的转子相同；非磁性杯形转子与杯形转子异步测速发电机的转子相似。 2直流伺服电动机l在直流伺服系统中常用的是电磁式他励式和永磁式直流伺服电动机。其结构与普通他励式和永磁式直流电动机没有根本区别。所不同的是，伺服电动机电枢电流很小，换向并不困难，因此，都不装换向极，并且转子做得细长，气隙较小。 8.3 步进电动机l步进电动机是一种把电脉冲信号转变成角位移或直线位移的装置。每输入一个脉冲，步进电动机就前进一步。因此，其位移与脉冲数成正比，线或转速与脉冲频率成正比。它们用于数控机床、绘图机、轧钢机的自动控制及自动记录仪表中。8.4 自整角机l自整角机selsyn的功能是将转角变换成电压信号，或将电压

3、信号变换成转角，通过两台或两台以上的组合使用，实现角度的传输、变换和接收。1力矩式自整角机l利用力矩式自整角机组成同步连接系统。其中自整角机a放在需要发送转角的地方，称为自整角发送机；自整角机b放在接收转角的地方，称为自整角接收机。它们的定子绕组又称同步绕组，用导线对接起来；转子绕组又称励磁绕组，接在同一交流电源上。2控制式自整角机l控制式自整角机电路如图8-13所示。它与力矩式自整角机系统不同之处是：控制式自整角机中的接收机并不直接带负载转动，转子绕组不是接在交流电源上，而是用来输出电压，故又称输出绕组。由于该接收机是从定于绕组输入电压，从转子绕组输出电压，它工作在变压器状态，故称自整角变压

4、器。 8.5 旋转变压器l旋转变压器从原理上说，相当于一台二次绕组可以转动的变压器。从结构上说，相当于一台两相绕线型异步电动机。旋转变压器的定、转子铁心由优质硅钢片或高镍合金片叠成。定、转子铁心槽内分别装有两个结构完全相同而互相垂直的绕组。转子绕组可由滑环和电刷引出或由软导线直接引出。当然，后者的转子转角会受到一定的限制。1正余弦旋转变压器l这种旋转变压器的特点是：输出电压是转子转角的正弦和余弦函数。l电路如图8-15所示，D1D2和D3D4是定子绕组，它们的有效匝数为kw1N1。Z1Z2和Z3Z4是转子绕组，它们的有效匝数为kw2N2。定子绕组D1D2称为励磁绕组，工作时，加上大小和频率一定

5、的交流励磁电压Uf以产生工作时所需要的磁场。定子绕组D3D4称为补偿绕组，其作用稍后再讨沦。转子绕组Z1Z2为余弦输出绕组，Z3Z4为正弦输出绕组。当定子绕组D1D2与转子绕组Z1Z2轴线一致时，称为旋转变压器的基准位置。 2线性旋转变压器l这种旋转变压器的特点是在一定的转角范围内，输出电压与转子转角成正比。l由于很小，且用弧度为单位时，sin。因此，一般的正余弦旋转变压器在转子转角很小时即为线性旋转变压器。但是当=140.244.35 rad时，sinl4=0.241 92，误差已达1。因此，假设要求在更大的转角范围内得到与转角成线性关系的输出电压时，简单地直接使用正余弦旋转变压器就不能满足

6、要求了。 3比例式旋转变压器l从原理上说，比例式旋转变压器与正余弦旋转变压器一样，不同之处是比例式旋转变压器的转轴上装有调整齿轮和调整后可以固定转子的机构，使用时，可将转子转到需要的角度后加以固定。4数据传输用旋转变压器l数据传输用旋转变压器的工作原理和用途与控制式自整角机相同，但精确度要比控制式自整角机高，其电路如图8-21所示。左边的旋转变压器称为旋变发送机，右边的旋转变压器称为旋变变压器。 8.6 单相异步电动机l由单相电源供电的异步电动机称为单相异步电动机。其根本原理是建立在三相异步电动机的根底上，但在结构、特性等方面与三相异步电动机有很大的差异。1单相异步电动机的工作原理l单相异步电

7、动机的定子绕组为单相交流绕组，转子绕组为笼型式绕组。图8-22所示为最简单的单相异步电动机的结构与磁场。 2单相异步电动机的起动方法l从上述可知，单相异步电动机的转动原理和三相异步电动机类似，但单相异步电动机无起动转矩，所以首先必须解决它的起动问题。单相异步电动机的起动方法通常有分相起动和罩极起动两种。这里主要介绍电容分相式电动机。1电容分相式电动机的根本结构 l在单相异步电动机的定子槽中，除嵌有一套主绕组外，还增加了一套起动绕组。图8-24所示为一台最简单的带有起动绕组的单相异步电动机结构，在起动绕组中串联的电容器称分相电容。8.7 无刷直流电动机l无刷直流电动机克服了普通直流电动机设置换向

8、器的缺点，在现代的空调器普遍采用，到达降低电能损耗的目的。8.8 直流力矩电动机l力矩电动机torgue motor是一种特殊类型的伺服电动机，也分为直流和交流两种。目前应用最广泛的是直流力矩电动机。l直流力矩电动机的工作原理和直流伺服电动机相同，但能在堵转和低速下运行。堵转情况下能产生足够大的转矩而不损伤，在很低的转速下也能平稳地运行。8.9 直线电动机l直线电动机就是把电能直接转换成直线运动的机械能的电动机。当然，旋转电动机也可以通过转换装置，将旋转运动转变为直线运动，带动负载作直线运动。但由于有中间转换装置，使得这种拖动系统效率低、体积大、本钱高。而直线电动机不需要转换装置，自身能产生直线作用力，直接带动负载作直线运动，因而使系统结构简单，运行效率和传动精度均较高。 平板型直线异步电动机 l平板型直线异步电动机可以看成是从旋转电动机演变而来的。可以设想，有一台极数很多的三相异步电动机，其定子半径相当大，定子外表的某一段可以认为是直线，那么这一段便是直线电动机。也可以认为把旋转电动机的定子和转子沿径剖开，并展开成平面，就得到了最简单的平板型直线异步电动机， 圆筒型直线异步电动机