(上课)-第5章-控制电动机

1、第5章 控制电动机 5.2 伺服电动机5.3 测速发电机5.1 步进电动机 通过本章的学习，了解伺服电动机、测速发电机、步进电动机的结构和工作原理。专业无叶风扇电机和控制器游览观光车电动高尔夫球车电动叉车使用的控制器总成车库门遥控器JMDM RS-485/232 步进电机控制系统 S7200 PLC控制步进电机 从工作原理上看，控制电机和普通电机没有本质上的差异，前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，功率大，其主要任务是能量的转换，侧重于电机的启动、运行和制动等方面的性能指标。 而本章介绍的各种控制电机，体积小，功率小，通常 在几百瓦以下，其主要任务是转换和传递控制信号，能量的

2、转换是次要的，侧重于电机控制精度和响应速度。 控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种:步进电机、伺服电机、测速电机 对控制电机的主要要求：由于它用来完成信息的转换和传递。所以要求：体积小、重量轻、耗电少、动作灵敏、准确、运行可靠、精度要高，误差要小等。5.1 步进电动机特点: (1) 来一个脉冲，转一个步距角。 (2) 控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3) 改变脉冲顺序，可改变转动方向。种类：励磁式和反应式两种。 区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。 步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转动

3、一定角度，带动机械移动一小段距离。以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和原理！三相反应式步进电动机的原理结构图如下： 定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。转子有四个齿相数为三定子ABCIAIBIC转子1、三相单三拍CABBCA3412 A相绕组通电，B、C相不通电。由于在磁场作用下，转子总是力图旋转到磁阻最小的位置，故在这种情况下，转子必然转到左图所示位置：1、3齿与A、A极对齐。步进电机的通电方式CABBCA3412 同理，B相通电时，转子会转过30角，2、4齿和B、B 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子再转过30角，1、3齿和C、C磁极轴线对齐。1C3

4、42CABBA 这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。 按AB C A 的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30(步距角)，每个通电循环周期(3拍)转过90(一个齿距角)，因为有四个齿！2、三相单双六拍 按AAB B BC C CA的顺序给三相绕组轮流通电，可以获得更精确的控制特性。CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，转子1、3齿与A、A 对齐。 A、B相同时通电，A、A 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子转过15，到达左图所示位置。CABBCA3412 B 相通电，转

5、子2、4齿与B、B 对齐,又转过15。3412CABBCA B、C相同时通电，C 、C 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子再转过15。 三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：AAB B BC C CA，每个循环周期分为六拍。每拍转子转过15（步距角），一个通电循环周期(6拍)转子转过90 (齿距角)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步距角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。3、三相双三拍 按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电。AB通电CABBCA3412BC通电3412CABBCACA通电CABBCA3412 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每

6、个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30 (步距角)，一个通电循环周期(3拍)转子转过90(齿距角)。 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式： 步距角Zr 转子齿数m 每个通电循环周期的拍数 实用步进电机的步距角多为3和1.5 。为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的。 步进电动机的应用非常广泛，如各种数控机床、自动绘图仪、机器人等。伺服电动机伺服电动机又称(执行电动机)。功能：将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移或角速度，驱动控制对象。 交流伺服电动机 直流伺服电动机5.2 伺服电动机 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元

7、件。5.3 测速发电机 交流测速发电机 交流测速发电机又分为同步式和异步式两种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。 测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。 测速发电机分为交流和直流两种类型。1转子定子励磁绕组输出绕组 异步式交流测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组，一个是励磁绕组，一个是输出绕组。输出绕组+励磁绕组+ 交流测速发电机 工作时，测速发电机的励磁绕组接交流电源U1，由 U1 4.44 f1N11 可知： 当被测转动轴带动发电机转子旋转时，转子切割1产生转子感应电

8、势Er和转子电流Ir，它们的大小与1和转子转速 n 成正比： 转子电流 Ir也产生磁通r ，r 在输出绕组中感应出电压U2 ， U2的大小与r成正比： 综合上述分析可知： 当U1恒定不变时， U2与n 成正比，这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。5.3.2 直流测速发电机 直流测速发电机分永磁式和他励式两种。 永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服电机相同，工作时励磁绕组加直流电压U1励磁。他励式直流测速发电机接线图TGRLI2U2+Ra+EI1U1+ 当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时，电枢产生电动势E，其大小为：发电机的

9、输出电压为：上式中代入：于是TGRLI2U2+Ra+EI1U1+0nU2RL2RL1RL=RL2RL1可见：当励磁电压U1恒定时（ 即恒定），若Ra、RL不变，则输出电压U2的大小与电枢转速 n 成正比。实现将转速信号变成电压信号，输出给控制系统。内容总结第5章 控制电动机。JMDM RS-485/232 步进电机控制系统。控制电机的种类很多，本章只讨论常用的几种:。对控制电机的主要要求：由于它用来完成信息的转换和传递。特点: (1) 来一个脉冲，转一个步距角。(2) 控制脉冲频率，可控制电机转速。步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和原理。磁极，磁极上有。小的位置，故在这种情况下，。齿和B、B 磁极轴线对齐。再转过