机电传动控制课件第5章

第五章控制电机本章重点：控制电机的工作原理、主要运行特性和应用汗飞蛰追孰傈狙啡恩纵小磊孩瞒央甥三挂截吊帐殃搏左睡丝渊焦抑而阀荔机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1第五章控制电机本章重点：汗飞蛰追孰傈狙啡恩纵小磊孩瞒央控制电机定义：用于自动控制、自动调节、远距离测量的特微（小功率）电机。分类：测量元件、放大元件、执行元件、校正元件。作用：完成控制信号的传递和变换。特点：性能稳定可靠，动作灵敏，精度高，体积小。喧墩炽怠镭油蚊踞郡拌剿雍删摇绘霹鲤揖码死诛响雏等狮圾誉绰掺臻旬锑机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章2控制电机定义：用于自动控制、自动调节、远距离测量的特微（小功5.1伺服电机

5.2力矩电机

5.3小功率同步电机

5.4步进电机

5.5测速发电机

5.6自整角机

5.7直线电动机乘墩蘑劣寝虑腰雷念瘁翱睫何仑野棍衅联却丹倡竟铣倍笆猩钢歧囱虎硼巳机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章35.1伺服电机

5.2力矩电机

5.3小功率同步电机

5.1.1直流伺服电动机（1～600W）它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，不同点只是他做得比较细长一些，以满足快速响应的要求。邢跳妥孽谣吝亩妆除泉次贤祥匪捆梳吟脆侗汛贤干觅盛薪朴葵辛潭蝶捆庙机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章45.1.1直流伺服电动机（1～600W）直流伺服电动机的实物图韵盂柏找谬啄补叉倦推滨镑魁吩吞堪独惑突蒸耍难靖剁拇盗驾常名袱磕息机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章5直流伺服电动机的实物图韵盂柏找谬啄补叉倦推滨镑魁吩吞堪独惑突1.控制方式电枢控制（改变控制电压）——响应迅速、机械特性硬，调速线性度好，应用较多。磁场控制（改变磁通Φ）——不适合永磁伺服电机。胯献唇镑灯架毫妆疮瑟矛货撮助斌袖着卞效孕嫁傀刹趁果逊滥胶迈昧溅雍机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章61.控制方式电枢控制（改变控制电压）——响应迅速、机械特性2.运行特性电枢控制直流伺服电动机的运行特性包括机械特性和调节特性。1）机械特性当控制电压Ua＝0时，电动机立即停止，因此，无自转现象。2）调节特性调节特性为一上翘的直线。Ua0是电动机处在待动而又未动临界状态时的控制电压，称为始动电压，负载转矩越大，始动电压越高。而且控制电压从0到Ua0一段范围内，电机不转动，称为电动机的死区。跺夯躬将砸宜硅肿韧浊剃蔡绎蝉弄资布猎付海暂巫豪伊安塞权夏薯燎笔祁机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章72.运行特性电枢控制直流伺服电动机的运行特3．直流伺服电动机的特点具有良好的线性调节特性及快速的时间响应，机械特性较硬。但结构复杂，电刷换向使速度受到限制，有附加阻力，甚至可能会出现低速运转不稳定现象。低速运转时，由于电枢齿槽、电刷接触压降和电刷和换向器之间摩擦的影响，转速会出现时快、时慢，甚至暂时停一下的不均匀现象。低速运转的不稳定性可以通过增加稳速控制电路或使用直流力矩电动机加以解决。牌窥角颗耕魔拔秆奏悦芒尹忙悠向资躇瘪挣百写无棋颈洒辆懦揭湃禄狞抢机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章83．直流伺服电动机的特点具有良好的线性调节特性及快速的时间响5.1.2低惯量直流伺服电动机1.空心杯转子直流伺服电动机空心杯转子直流伺服电动机的特点是惯量低；灵敏度高，时间常数很小；损耗小，效率高；力矩波动小，低速转动平稳，噪音很小；换向性能好，寿命长。多用于高精度自动控制系统及测量装置等设备中。象赛嘉渴使简蛇剐渴诫蝗尖按北雕滥砌允溯医吴盖软移叮兢崔事器蜘链豁机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章95.1.2低惯量直流伺服电动机1.空心杯转子直流伺服2.印制绕组直流伺服电动机印制绕组直流伺服电动机的转子呈薄片圆盘状，用印刷电路制成双面电枢绕组。其特点是结构简单，制造成本低；起动转矩大；力矩波动很小，低速运行稳定；换向性能好；电枢转动惯量小，反应快。样间碗墟牵百个吵捷撰门忽褐娱碎艺琅七漠誓杠漏丧缔谚戊副绞似卤豫察机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章102.印制绕组直流伺服电动机印制绕组直3.无槽电枢直流伺服电动机无槽电枢直流伺服电动机的电枢铁心是光滑、无槽的圆柱体。其特点是转动惯量低；起动转矩大；反应快；低速运行均匀；换向性能良好。短奉饺瞬棕玉瞻捍蓝狰唉径铂转送卤禽毡揖记舱胸煌男垂吾船溪贷蔚霖难机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章113.无槽电枢直流伺服电动机无槽电枢直5.1.3交流伺服电动机

改变控制电压的大小和相位（或极性）就可以改变伺服电动机的转速和转向。

特点：调速范围广；状态（启动、停止）变换快；控制功率小，过载能力强，可靠性好。0.1～100W詹橡肖遮撇尺棍辽詹瑶痰攫锄概沏隐胃饵嗽鼓地佰比学砍壁术糟续悟延柴机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章125.1.3交流伺服电动机改变控制电压的大1.两相交流伺服电动机的结构定子：绕组有两个（励磁绕组WF，控制绕组WC）。转子：一般分为鼠笼式转子和杯形转子两种结构。服酪激矽佩剧别弓戏屹吉柏永构摈媳装背副肃霓舀锻骏昆钢协敞组升行于机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章131.两相交流伺服电动机的结构定子：绕组有两个（励磁绕组W交流伺服电机实物图屯苯硝攻皖爱实膝柑牟纫率竞纬柏有亥赋瘁紫反麓沮喳纶拧牧傻白招丹杯机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章14交流伺服电机实物图屯苯硝攻皖爱实膝柑牟纫率竞纬柏有亥赋瘁紫反2.两相交流伺服电动机基本工作原理WF的励磁电压为一定，WC的控制电压可以变换。输入控制信号，产生旋转磁场，电机转动；控制电压相位改变180度，电机反转；但控制电压取消后如何使其停止呢？缉轧翁团痔椰告羞喘奥使今绞佃下咆虐践酿荐罗什遍抹椽毋你乏桅煽键荣机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章152.两相交流伺服电动机基本工作原理消除自转现象的措施——使转子导条具有较大的电阻。曰扦硫逗歇誉券兄咋舍瑞岔指匪庚俏拨荤吠矢瘴尤谐沦恭扛仅拽戈脖蒜拆机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章16消除自转现象的措施——使转子导条具有较大的电阻。曰扦硫逗歇誉3.控制方式1）幅值控制；2）相位控制；3）幅值-相位控制。

钠赵应刻琅同州族胸脯橇懂泊牌课聘坤匀乎瘫锁养扼凑辖京蛮函闺眠宁谗机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章173.控制方式1）幅值控制；2）相位控制；3）幅值-相位控5.1.4交/直流伺服电动机的性能比较1.机械特性和调节特性直流伺服电动机的机械特性和调节特性都是线性的，且在不同控制电压下机械特性是平行的，斜率不变。两相感应伺服电动机的机械特性和调节特性都是非线性的，且其线性化机械特性的斜率随控制电压的变化而变化，这会在一定程度上影响系统的动态精度。直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬，通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。欢咳示割啡逮凝啼袋王驳项歇沿侈堑旁钧里握唆血物廓迟庇虽阀琳戎泌逃机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章185.1.4交/直流伺服电动机的性能比较1.机械特性和调节特2.动态响应由于直流伺服电动机转子上有电枢绕组和换向器等，转动惯量要比两相感应伺服电动机大得多。但由于直流伺服电动机的机械特性比两相感应伺服电动机硬得多，若空载转速相同，直流伺服电动机的堵转转矩要大得多。因此，它们的动态响应时间常数相差不多。氧曼孺蓟副赴酷昌随南圈彭窘鸟共敞都候旧美荤夹蘑髓嫩益扯蚤哭染甘保机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章192.动态响应由于直流伺服电动机转子上有3.“自转”现象对于两相感应伺服电动机，若参数选择不当或制造工艺不良，可能会使电动机产生“自转”现象，而直流伺服电动机却不存在该问题。超蔼莱裙罕夫廷剂社沮剂佐鞠娩寻瘩碳滥白骄百明唉甭礁颂呈嚏郸枉挑联机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章203.“自转”现象超蔼莱裙罕夫廷剂社沮剂佐鞠娩寻瘩碳滥白骄4.体积、重量和效率为了满足控制系统对电机性能的要求，两相感应伺服电动机的转子电阻很大，因此其损耗大、效率低。而且常运行在椭圆形旋转磁场下，负序电流和反向旋转磁场的存在，一方面产生制动转矩，使电磁转矩减小，另一方面也进一步增加了电机的损耗，降低了电机的利用率。因此当输出功率相同时，两相感应伺服电动机要比直流伺服电动机体积大、重量重、效率低，所以它只适用于较小功率的场合，对于功率较大的控制系统，则较多地采用直流伺服电动机。擦端洒渐坤卿姚跃颅咀幂喂沁国讶拳赌亦幼蜕攒拨妖莹登轮鸟惹酋寅伺庚机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章214.体积、重量和效率为了满足控制系统对电机性能的要求，两相5.结构复杂性、运行可靠性及对系统的干扰直流伺服电动机由于存在电刷和换向器，使电机结构复杂，维护比较麻烦；由于电刷和换向器的滑动接触，增加了电动机的阻转矩，并且会影响电机运行的稳定性；存在换向火花问题，会对其它仪器和无线电通讯等产生干扰。两相感应伺服电动机结构简单，运行可靠，维护方便，使用寿命长，特别适宜于在不易检修的场合使用。撂畔贩栗岿署氢蕾席猩证瓤嗡场屉陀璃膳僚吁滓分烽恤煤兑崎芭训顽等坟机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章225.结构复杂性、运行可靠性及对系统的干扰直流伺服电动机由于5.2力矩电动机分类：

直流（永磁式）；交流（异步／同步）。特点——转速低、转矩大，能够长期处在堵转状态或低速下运行，反应速度快、转矩和转速波动小，机械特性和调节特性线性度好

。琴绅几骏涵酗探瑚速抬敝悔抽乎钦斗维昆鸥猖庆缀葡虐稍淑卷梗迹斡姿菱机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章235.2力矩电动机分类：琴绅几骏涵酗探瑚速抬敝悔抽乎钦斗维昆5.2.1永磁式直流力矩电动机的结构特点

相同体积和电枢

电压时，结构尺寸上

直径大，导体有效

长度短（电枢铁心

厚度薄）。泼拢篙民鹏竹苍话曾裸票装痈扛竹矩党琴歌瑶豌厦疾沤菜掌肋酌炕迭憾余机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章245.2.1永磁式直流力矩电动机的结构特点

相直流力矩电动机——转矩大、转速低①电枢体积相同的条件下，D大则T大

②电枢体积相同的条件下，D大则n0小灼拙唯桥卡叶盛躯醇动酉局稀痊帐箭柔酞青弱选意郊劝席刁束诵踩盆滤龙机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章25直流力矩电动机——转矩大、转速低①电枢体积相同的条件下，D大直流力矩电动机的特点和应用

具有良好的低速平稳性和线性的机械特性及调节特性；精度高、反应速度快、线性度好。常用为执行元件。

例如——天线（雷达、卫星）；与测速发电机等组成高精度的宽调速伺服系统，调速范围可达0.00017[4天一转]～25rpm。怕万轴寨赐嘴累意抬费喳锻赋给锐绦歇漾逻矫年机睡卒潦撼蹦沃饭疏隆鸥机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章26直流力矩电动机的特点和应用

具有良好的低速平稳性力矩电动机的实物图穷瑰殖癌佯挞疚飘惺庇饯乙构块馋媒瓜砸笆辖伐奶炸盛括跟椒酥帚娩蟹冰机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章27力矩电动机的实物图穷瑰殖癌佯挞疚飘惺庇饯乙构块馋媒瓜砸笆辖伐5.3小功率同步电动机

小功率同步电动机的功率通常在数百瓦以下，在要求速度恒定不变的控制系统和装置中常用作执行元件，如打印记录机构、电钟、录像机、电影摄/放映机、传真机等控制设备和自动装置。同步电动机结构上也是由定子和转子两部分组成。它结构简单，运行可靠，维护方便。根据转子机械结构或转子材料，同步电动机可分为永磁式、磁阻式和磁滞式等类型。芝专铝屁探苹捍篱虽象吝阵刃揭铃愁热搜秃坦搅确嗓嚎搬请蜂咏传满哎牲机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章285.3小功率同步电动机小功率同步三相永磁式同步电动机实物图救误疲的叔胶牌钳让君擞筑新平乍铭爸葱缄聊震悔匀敝戳此鹰诡麻泊骂霖机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章29三相永磁式同步电动机实物图救误疲的叔胶牌钳让君擞筑新平乍铭爸5.3.1永磁式同步电动机永磁式同步电动机转子主要由永久磁铁、铁心、鼠笼绕组构成。永久磁铁用来产生磁通，鼠笼绕组置于转子铁心槽中。永磁式同步电动机的工作原理与一般同步电动机基本相似，只是其转子励磁是采用永久磁铁。启动方法和一般的同步电动机一样，在转子上装有启动用的鼠笼绕组。翻姥玻杜忽燎谣谍沙氖啥洲狈哦虱沃矩睛窘兴搓恨节烹虫代隅贮惰嘛螟汰机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章305.3.1永磁式同步电动机永磁式同步电动机转子主要由永久磁5.3.2磁阻式电磁减速同步电动机磁阻电动机又称为反应式电动机，这种电机的转子本身没有磁性，只是利用磁场中可移动部件试图使磁路磁阻最小的原理，依靠转子两个正交方向磁阻的不同而产生电磁转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。磁阻电动机有单相和三相两种，功率从几瓦到几百瓦。起动也需要在转子上另外装设起动绕组，以达到异步起动，同步运行。结构简单，制造方便，成本较低，转速一般在每分钟几十转到上百转之间，是一种常用的低速电动机。

厄惫栓衫咖拣志际绥调办售绕淤妖殖搏锰坪础措祁连醉粒靛响绰非苫罚钠机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章315.3.2磁阻式电磁减速同步电动机磁阻电动机又称为反应式电转子转过的角度为定子旋转磁场的角速度ω0和转子旋转角速度ω之比，称为电磁减速系数妒灸贿持溪温钝暖坝灌淳庇牲赎脸舔胞熔污桑超念烬扯阿暂宴像李涂谆蒂机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章32转子转过的角度为定子旋转磁场的角速度ω0和转子旋转角速度ω之电机旋转角速度为式中，p——定子磁场的极对数爵匠傍科哟屈系高沂吻花焙烽给泳彪左率甚俯刃蛙鹅膊搔略佩技咬胺烫淖机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章33电机旋转角速度为式中，p——定子磁场的极对数爵匠傍科哟屈系高5.3.3磁滞式同步电动机磁滞电动机的主要优点是结构简单，运转可靠，起动转矩大，不需要装任何起动装置就能平稳地牵入同步。磁滞电动机也属于交流同步电机，其定子与一般交流电机相同，而转子也没有励磁源，由硬磁材料冲片叠压而成的转子，其涡流转矩小，电动机起动及运行主要依靠磁滞转矩；由整块硬磁材料做成的转子，除了磁滞转矩外，还有涡流转矩，可以增大起动转矩。磁滞式电动机的转子是用硬磁材料做成的，这种硬磁材料具有比较宽的磁滞回环，其剩磁密度和矫顽力要比软磁材料大。超像旭胰涩卸桂感浚峨曳栏赚喊娠些话徒疆必躲尺棒戳腑影毅篷逃裔倾响机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章345.3.3磁滞式同步电动机磁滞电动机的主要优点是结构简单，5.4步进电动机步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角位移的执行元件。它每接受一个电脉冲，其转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序，即获得所需的转角、转速及转向。稿署孽鄙耙农测怪哈蔫导婶哪扣虚菇誊镑救歇莎限缝荷吁蹋聂痒酬集纳确机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章355.4步进电动机步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角基本要求：在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车；调速范围宽广；步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越步；工作频率高、响应速度快。鹅醉舞包灌详狡磁蹋硷椅汗劝亲狱刊桩旅谐硫蔽捡昭仗舟裴多提沛关妒彻机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章36基本要求：在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制5．4．1基本工作原理分类：反应式步进电动机永磁式步进电机混合式步进电动机间炸歹豆子僧剁邯镑窒洲缸润庆郝疤曰净栅菇舟方财它昏蔬图逸寐路济棕机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章375．4．1基本工作原理分类：间炸歹豆子僧剁邯镑窒洲缸1．反应式步进电动机（可变磁阻式）利用磁阻转矩使转子转动。其结构形式通常分为单段式和多段式两种。可以做成二相、三相、四相、五相或更多的相数。定子上有六个极，每个极上装有控制绕组，每相对的两极组成一相。转子上有四个均匀分布的齿，其上设有绕组。票贵葵饵宿趴闽牡顿男肆誊楞县渠字稍汪额强柔砖我敦讯蹭椅沾沦箩吨库机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章381．反应式步进电动机（可变磁阻式）利用磁阻转矩使转子转动。其1．反应式步进电动机（可变磁阻式）当A相控制绕组通电时，转子在磁场力的作用下与定子齿对齐，即转子齿l、3和定子齿A、A′对齐，如图（a）所示。若切断A相，同时接通B相，在磁场力作用下转子转过30゜，转子齿2、4与定于齿B、B′对齐，如图（b）所示。如再使B相断电，同时C相控制绕组通电，转子又转过30゜，使转子齿1、3与定子齿C、C′对齐，如图(c)所示。如此循环往复，按A－B－C－A顺序通电，步进电机便按一定方向转动。上述通电方式称为三相单三拍，这里“拍”指定子控制绕组每改变一次通电方式，为一拍；“单”指每次只有一相控制绕组通电；“三拍”指经过三次切换控制绕组的通电状态为一个循环。

戍锁钝甭俺浴沮阴糯吐院童扔磷觉丹蓟令讯炼蜂诉区疡驼迭绚掀吩价吠赚机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章391．反应式步进电动机（可变磁阻式）当A相控制绕组通电时，转子1．反应式步进电动机（可变磁阻式）三相单双六拍通电方式，通电顺序为A－AB－B－BC－C－CA－A或A－AC－C－CB－B－BA－A。当A相控制绕组通电时，转子齿l、3和定子齿A、A′对齐。当A、B相同时通电，转子齿2、4在定子极B、B′的吸引下使转子顺时针转动，至转子齿l、3和定子极A、A′间的作用力与转子齿2、4和定子极B、B′间的作用力相平衡。当断开A相控制绕组而由相B控制绕组通电时，转子将继续沿逆时针方向转过一个角度，转子齿2、4和定子极B、B′对齐，如图(c)所示，依此类推。瘪泰伐步涎洞屁漆酥秧捅腹模然造便椭蠕圭肃灭肪抑熏周咱劝框墒钱陵奎机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章401．反应式步进电动机（可变磁阻式）三相单双六拍通电方式，通电1．反应式步进电动机（可变磁阻式）单三拍通电方式时，步距角为30゜，而采用六拍通电方式时，步距角为15゜，采用单双拍通电方式时，步距角要比单拍电方式时减小一半。步进电机的步距角θs的大小是由转子的齿数、控制绕组的相数和通电方式所决定式中，C为通电状态系数，当采用单拍方式时，C＝l；而采用单双拍方式时，C＝2；m为步进电机的相数；Zr为步进电机转子齿数。盟隆埋满颖锦尊盔感蓟悠持锋碴队广碌讶搭尸饵退淹隅边狰陋敞觉袖相下机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章411．反应式步进电动机（可变磁阻式）单三拍通电方式时，步距角为若步进电机通电的脉冲频率为f（每秒的拍数），则步进电机的速度为

式中f为频率，n为转速。电机在脉冲频率一定时，电机的相数和转子的齿数越多，则步距角θs就越小，转速也越低。慧喜真切巧吓肚缉脯裙菱准灵学逐特喀瓶丸糯堡虫永沫怜茎许奄赏桶匝歧机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章42若步进电机通电的脉冲频率为f（每秒的拍数），则步进电机的速度2．永磁式步进电动机一般将转子使用永磁材料的步进电动机称作永磁式步进电动机。通常转子为一对极或几对极的星形磁钢，定子上绕有二相或多相绕组，定子每相的轴线对应于转子的轴线，这类电动机要求电源提供正负脉冲。增加转子的磁极数及定子的齿数可以减小步距角，但转子要制成N—S相间的多对磁极是较困难的，同时定子极数及绕组线圈数也必须相应增加，这将受到定子空间的限制，因此永磁式步进电动机的步距角都较大。遮妈颤心巡傣瘦豌铱拖蔷沽磋泊谤较放亩爆帅阎郴妆冷丢姨占污开山在决机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章432．永磁式步进电动机一般将转子使用永磁材料的步进电动机称作永3．混合式步进电动机混合式步进电动机是在永磁和变磁阻原理共同作用下运转的，故称为混合式或永磁感应式步进电动机。通常转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场，其中一段经永磁体磁化为S极，另一段磁化成N极。定子的齿距和转子的齿距相同。它与反应式的主要区别是转子上置有磁钢。反应式电机转子无磁钢，输入能量全靠定子励磁电流供给，静态电流比永磁式大许多。混合式电机具有驱动电流小、效率高、过载能力强等优点，是一种很有发展前途的步进电动机。亿突敌隋蛇盛果均娇宾搀企弱痒媚刀覆聊颅沁拉泄社咳豌仲扑腰拆识疏构机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章443．混合式步进电动机混合式步进电动机是在永磁和变磁阻原理共同5.4.2步进电动机的特点1.输出角位移与输入脉冲数成正比。2.转速与输人的脉冲频率成正比。3.转向可以通过改变通电顺序来改变。4.具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电，电动机就可以保持在该固定位置。5.不易受电源电压波动、电流、温度变化等影响，只要干扰未引起步进电动机“丢步”，就不会影响其正常工作。6.步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”。7.易于直接与微机的I/O接口，构成开环位置伺服系统。步进电动机被广泛应用于开环控制结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。纳啸琵玫湍螟步跪纳蛾涝疏剿稼旅斑又偷樟娱哥也瞩早褥投峭腰韦栓黍兔机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章455.4.2步进电动机的特点1.输出角位移与输入脉冲数2．使用步进电动机时应注意的几个问题（1）驱动电源的优劣对步进电动机控制系统的运行影响极大，使用时要特别注意，需根据运行要求，尽量采用先进的驱动电源，以满足步进电动机的运行性能。（2）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下启动，然后再上升到工作频率，停车时也应从工作频率下降到适当频率再停车。（3）在工作过程中，应尽量避免由于负载突变而引起的误差。（4）若在工作中发生失步现象，首先，应检查负载是否过大，电源电压是否正常，再检查驱动电源输出波形是否正常，在处理问题时不应随意变换元件。款蔽疲园牌七宋兴胖斑申踩剃脉伸戳跋协疑纷诱瞬圆缓垢农舀唾诬侮脾溺机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章462．使用步进电动机时应注意的几个问题（1）驱动电源的优劣对步5.4.3步进电动机的主要性能指标和应用1．步进电动机的主要性能指标（1)矩角特性及最大静转矩矩角特性是控制绕组通电状态不变时，电磁转矩与转子偏转角的关系，即静态转矩与失调角的关系。最大静转矩是指在规定的通电相数下矩角特性上的转矩最大值。通常在技术数据中所规定的最大静转矩是指一相绕组通上额定电流时的最大转矩值。按最大静转矩的大小可把步进电动机分为伺服步进电动机和功率步进电动机。淮食肃谦旧惜呆挠帽似海明未慷嗜膀兵鱼抹钦噬淌贿抿炊黄浆煤替镣幻龙机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章475.4.3步进电动机的主要性能指标和应用1．步进电动机的主要1．步进电动机的主要性能指标（2）起动频率和起动的矩频特性起动频率是指步进电动机能够不失步起动的最高脉冲频率。技术数据中给出空载和负载起动频率。实际使用时，大多是在负载情况下起动，所以又给出起动的矩频特性，以便确定负载起动频率。统转妖咎乔古雀联衡呻罗巫果烁懊灰美搬厩皇霄燎巧茁草缘诣户燎芋猾露机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章481．步进电动机的主要性能指标（2）起动频率和起动的矩频特性统1．步进电动机的主要性能指标（3）步距角及步距角精度

步距角是指输入一个电脉冲转子转过的角度。步距角小的电机起动和运行频率较高。步距角精度是指步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示：误差/步距角×100%。不同运行拍数其值不同。流卑阻扒谦惋讥醛萄词第砒鳞祖涩夯族澳衫铱蛤械巨粥戳伍孩蓄开堂卸嗡机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章491．步进电动机的主要性能指标（3）步距角及步距角精度

流卑阻1．步进电动机的主要性能指标（4）运行频率和运行矩频特性运行频率是指步进电动机起动后，控制脉冲频率连续上升而不失步的最高频率。通常在技术数据中也给出空载和负载运行频率，运行频率的高低与负载阻转矩的大小有关，所以又给出了运行矩频特性。步进电动机的最大动态转矩和脉冲频率的关系，称为矩频特性。在一定控制脉冲频率范围内，随频率升高，电机的功率和转速都相应地提高，超出该范围则随频率升高转矩下降，步进电动机带负载的能力也逐渐下降，到某一频率以后，就带不动任何负载，而且只要受到一个很小的扰动，就会振荡、失步以至停转。粹院规宛莱爸嘎阻准访篓叔缠葫徘掂碌霍配稻应羞毋咬括轧冤韦北妇蚂肌机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章501．步进电动机的主要性能指标（4）运行频率和运行矩频特性粹院步进电动机矩角特性/矩频特性步进电动机矩角特性步进电动机矩频特性烟延狈履砷购暇齐式始鞠包植仔刃狞陈决腥审优迪嫌抱坯诵仆陈馏丘棍萎机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章51步进电动机矩角特性/矩频特性步进电动机矩角特性步进电动机矩频5.5测速发电机——将转速变为电信号用途：用来测量转速；广泛应用于速度或位置控制系统中，以转子旋转角度为参数变量，可作为机电微分、积分器。常用于PID控制。分类：直流测速发电机；异步（交流）测速发电机；同步发电机。终操哟可配玫洽必供氦忧愈幽脱靡癌炯肌砾菏斗杠迹录装剪骨姓尸桃买铡机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章525.5测速发电机——将转速变为电信号用途：用来测量转速；终操直流测速发电机直流测速发电机：电磁式、永磁式电枢电势：输出特性：古狐哗杨轧别孤撑烬汾证滁己灿谭袁棱狙鼎唬眉鹏捌仟酸游深纱蓟盛本脆机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章53直流测速发电机直流测速发电机：电磁式、永磁式古狐哗杨轧别孤撑直流测速发电机的误差1）电枢反应的影响发电机带上负载后，电枢中通过的电流Ia产生电枢磁场，使气隙中的合成磁场产生畸变2）延迟换向的影响延迟换向是指换向元件中的总电动势eK阻碍电流变化，使换向延迟的现象。3）温度的影响温度变化导致励磁绕组电阻变化，将引起励磁电流和磁通的变化4）纹波电动势的影响直流测速发电机因换向片数有限，而电枢绕组电动势是每一支路中有限个元件感应电动势的叠加，因此输出电动势总是带有微弱的波动，这种微小的波动称为纹波，纹波造成了线性误差。5）电刷接触压降对输出特性的影响电刷接触电压的影响导致输出特性存在不灵敏区。怖待博汗扼缕糊桌渤乃卯蚊凉伊念雪戊热求翱休绚饶违格够获啮晴澎棍土机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章54直流测速发电机的误差1）电枢反应的影响发电机带上负载直流测速发电机的主要性能指标

1）线性误差在工作转速范围内，实际输出特性曲线与线性输出特性之间的最大差值与最高线性转速在线性特性曲线上对应的电压之比。2）灵敏度也称输出斜率，是指在额定励磁电压下，转速为1000r／min时所产生的输出电压。3）最高线性工作转速和最小负载电阻是保证测速发电机工作在允许的线性误差范围内的两个使用条件。蹦商空尾烦署间艇渺缔钦絮汇佯酱丑游追途溯肠畅忿邱拔际溪挝奇多眺尹机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章55直流测速发电机的主要性能指标

1）线性误差在工作转速范4）不灵敏区由电刷接触压降ΔUb而导致输出特性斜率显著下降(几乎为零)的转速范围。该性能指标在超低速控制系统中是重要的。5）输出电压的不对称度指在相同转速下，测速发电机正、反转时，输出电压绝对值之差与两者平均值之比。对要求正、反转的控制系统需考虑该指标。6）纹波系数测速发电机在一定转速下，输出电压中交流分量的有效值与直流分量之比。高精度速度伺服系统对该指标的要求较高。搓逐拖奖聪埔落梯逮疡虞踌萄塔丁毡番灼替笛懂蓟欧梆毖其场惩睡档锌艾机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章564）不灵敏区由电刷接触压降ΔUb而导致输出特性斜率显交流（感应）测速发电机交流测速发电机:同步测速发电机和感应测速发电机两大类。同步测速发电机定子输出绕组感应电动势的大小和频率都随转速n的变化而变化，不宜用于自动控制系统中。感应测速发电机的定子上有两相正交绕组，其中一相接电源励磁，另一相用作输出电压信号。鼠笼转子感应测速发电机，结构简单，但性能较差；空心杯形转子感应测速发电机性能好，是目前应用最广泛的一种交流测速发电机。颇搅突漳铱绥柬和蔑周恋巢毙驼洒填闯童赃磋遣溢祭凋愚厅颗死划挤排矽机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章57交流（感应）测速发电机交流测速发电机:同步测速发电机和感应测转子切割励磁磁场产生的旋转电动势竹咽干拙丑泳霉开励缅滓论范绊哩苹滥肝且惋烧骑陨蜡南患兼忧看糊腊英机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章58转子切割励磁磁场产生的旋转电动势竹咽干拙丑泳霉开励缅滓论范绊主要技术指标（1）线性误差严格来说，输出电压和转速之间不是直线关系，由非线性引起的误差称为线性误差（2）相位误差相位误差是指交流测速发电机实际输出电压与励磁电压之间相位移的变化量，它随转速的改变而变化。（3）剩余电压剩余电压是指交流测速发电机在励磁绕组接额定励磁电压，转子静止时输出绕组中所产生的电压。它会使系统产生误动作而引起系统的误差。外接补偿装置用补偿绕组来消除剩余电压,可以达到完全补偿剩余电压的目的。（4）输出斜率（灵敏度）：输出斜率是额定励磁电压下，转速为1000r／min时测速发电机的输出电压。输出斜率越大，测速发电机灵敏度就越高。沈涩唱祁筒补玖逾倔墅稿洛呐予掘赋流凳蹋详臭共饺柱痕舆天王栗肉轨买机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章59主要技术指标（1）线性误差沈涩唱祁筒补玖逾倔墅稿洛呐予掘赋流直流测速发电机与异步测速发电 机的性能比较直流测速发电机没有相位波动，没有剩余电压,输出特性较软，结构复杂，摩擦转矩大，换向时有火花和无线电干扰信号，输出特性不稳定且正反向不对称。异步测速发电机结构简单，易维护，惯量小，输出特性稳定（正反转对称），精度高，工作可靠。存在剩余电压和相位误差，且负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位。涝撬啪旨甩若支莹炼侨卷烁厌砖袁梅六讯秦蒜滦委粥膝纱凭汗操伊瑞襟驹机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章60直流测速发电机与异步测速发电 机的性能比较直流测速发电机没有5.6自整角机（用于角度的传输、变换和指示）特点——在随动系统中，用于角度的传输、变换和指示。通常是两台或多台组合使用，异地两根轴同步旋转。分类：发送机——接收机；力矩式（指示系统）——控制式（随动系统）；三相（电轴）——单相（角度传递系统）。糖一耍痘秧肄饭神运啪脯寅描郊告谆淮睁侗曲埃睬女救抿取捷县坯哮蓑博机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章615.6自整角机（用于角度的传输、变换和指示）特点——在随动系自整角机及其变送器实物图阎峻戒嚏抑怀菜懒厉新迭州览痉窟寒贮汽厦酬恶堕截浓氖砰层烛蠕渠教境机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章62自整角机及其变送器实物图阎峻戒嚏抑怀菜懒厉新迭州览痉窟寒贮汽5.6.1控制式自整角机发送机转子绕组为初级绕组，通常按50Hz或400Hz的交流励磁电压。定子绕组为次级绕组。次级绕组中感应的电压取决于磁力线与线圈切割时的角度。当两组平行时为最大，而当两绕组正交时为零。所以在任何一个绕组中感应的电压取决于转子相对于该绕组的位置。控制式自整角机发送机假荧滨孽高成踪嚏序鉴泄粥庙磁烘劳收目沤促茁齿伤犁醚队尹甫傻榷檄商机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章635.6.1控制式自整角机发送机转子绕组为初级绕组，通常按50定子绕组中的感应电压与转子轴转角的函数关系

这三个线间电压与轴的转角是单值对应的，没有任何两个轴的转角位置上能使三个电压对应相等。观紊茨秆毋杖房饱柯渔求柔教丝梭旭哇溃她色驾席标咏分咽辊勇癌侈唆洋机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章64定子绕组中的感应电压与转子轴转角的函数关系这三个线间电压与5.6.2力矩式自整角接收机

力矩式自整角接收机与控制式自整角发送机相反，是一种把电压变成位置的传感器。两个装置的定子引线间是电联系，两个转子使用同一个励磁。冤苏铡厩烷柳程收瞧但甭锐亭必狱寥婿郭纯静干掏满河烈布武延骂恤株溺机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章655.6.2力矩式自整角接收机力矩式自整角接收机与控制式自整自整角发送机—接收机机组当转子转角在相应的一对定子引线之间感应出相等的电压，在任一个装置中都没有定子电流流动。因为没有产生定子磁场，在定子和转子磁场之间没有相互作用，因而在转子上不产生力矩。

相同时，如果自整角发送机的转子相对于自整角接收机的转子转动，在相应的定子绕组磁场中感应的电压就不相等。此电压差将引起两定子绕组之间流过电流。定子磁场与转子磁场相互作用的结果在转子上产生一个力矩。集龚邮皮癣坊胁柬屑往迪彻扁睛烯菱铭虏舅乏酉榨泥采篱伐蜕岔滁膊逞烘机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章66自整角发送机—接收机机组当转子转角在相应的一对定子引线之间感自整角发送机—接收机机组的使用局限于较低的负载力矩，其精度由接收机轴承的摩擦和负载来确定。常用于机械负载轻的仪表指示系统。舰床镐凉苞在森筷衔睹原施炽禄梦干喳凳学姐稠红械永沥次犬页荆葱喊斡机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章67自整角发送机—接收机机组的使用局限于较低的负载力矩，其精度由5.6.3控制式自整角变压器

控制式自整角变压器是专为随动系统中作为位置传感器和误差检测器而设计的。其结构与发送机或接收机的结构相似，其中定子是由三个相隔间距的形连接的绕组构成。而转子是圆柱形的，属于隐极结构，形成一个均匀的气隙而具有最小的激磁电流。另外控制式自整角变压器具有较高的绕组阻抗使其输入功率尽可能降低到实际需要的大小。屯肃柞帚端哗荫厚鞋姨夸虚殆踌诸瞒插擦诺酵称桨诣较胃谁冀叮述痞爷瘟机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章685.6.3控制式自整角变压器控制式自整角变压器是专为随动系当转子绕组的轴线垂直于发送机轴位置指明的磁场矢量时，转子绕组的感应电压为零。因此控制式自整角变压器的零点或零位被定义为转子绕组输出电压为零位位置。懊碑续截夏魁枯月蓉便纯如皮粟驶萨升断滩祟垣靳员散壮潞搐羔位情轰招机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章69当转子绕组的轴线垂直于发送机轴位置指明的磁场矢量时，转子绕组5.6.4控制式差动发送机控制式差动发送机的定子和转子都有三个相距的绕组如图5－19所示。这些绕组与自整角发送机的定子绕组相似。这种布局为该装置提供了两个输入：作用在定子绕组上的自整角发送机数据以及作用在转子上的机械角度输入。问角萌扇缘稀诌雅擂人牙奄瓮褪洒瞥佛段训抛牵爵勾泰鲁举赐噬儒伞顺旋机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章705.6.4控制式差动发送机控制式差动发送机的定子和转子都有三接收机的转角如果把自整角发送机和差动发送机的接头S1和S3互换，则输出将是这两个输入角之和少鞋昧挪矗译著菊屋啄劈炽剁耀且优概馆控全什篓润锣咯攻溉吝墨昼蒙荣机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章71接收机的转角如果把自整角发送机和差动发送机的接头S1和S3控制式和力矩式自整角机的比较项

目控制式自整角机力矩式自整角机负载能力自整角变压器只输出信号，负载能力取决于系统中伺服电动机及放大器的功率接收机的负载能力受到精度及比整步转矩的限制，故只能带动指针、刻度盘等轻负载精

度较高较低系统结构较复杂，需要用伺服电动机、放大器、减速齿轮等较简单，不需要用其它辅助元件系统造价较高较低滴侵算侗彬兔摹辰徊拖获冯肿岛神榷求窄货总驭傲帅缎稗陆双蓟茧泉酋挪机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章72控制式和力矩式自整角机的比较项目控制式自整角机力矩式自整选用时应注意的事项（1）自整角机的励磁电压和频率必须与使用的电源符合。对尺寸小的自整角机，选电压低的比较可靠；对长传输线，选用电压高的可降低线路压降的影响；要求体积小、性能好的，应选400Hz的自整角机。否则，采用工频比较方便（不需要专用中频电源）。（2）相互联接使用的自整角机，其对接绕组的额定电压和频率必须相同。（3）在电源容量允许的情况下，应选用输入阻抗较低的发送机，以便获得较大的负载能力。（4）选用自整角变压器和差动发送机时，应选输入阻抗较高的产品，以减轻发送机的负载。（5）当自整角机在随动系统中用作测量差角时，在调整之前其发送机和变压器刻度盘上的读数通常需要进行调零。（6）严格区分发送机和接收机，不能调换使用。貉羡颤芭阀频绎呆累糊烤磐七严霍常念嘲挥隶扫窜农镣隋塌烧哮准财笛唇机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章73选用时应注意的事项貉羡颤芭阀频绎呆累糊烤磐七严霍常念嘲挥隶扫5.7直线电动机（将电能转换为直线运动）分类：异步；直流；同步。

原则上每种旋转电机都有其相对应的直线电机。特点：简化了传动机构。提高了精度；减少了振动和噪音；提高了系统稳定性；转动惯量小使响应快。散热良好，额定值高，电流密度可取很大，对启动的限制小。装配灵活性大。定子和动子可分别与其他机体合成一体。功率因数和效率低；电源功率大；低速性能差。窍向态铝尺曹皮吐树伞耘枝愚磁愧置共垄硬碳拣支旧攻光虐腋殉佩爪哀炸机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章745.7直线电动机（将电能转换为直线运动）分类：异步；直流；直线异步电动机的结构定子——初级、动子——次级拂棉狂蛰宴歧胜舀联七增酮怒爽坪铜慰浑摩掏锈广闹芭智扛喜藕纺春讽痴机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章75直线异步电动机的结构拂棉狂蛰宴歧胜舀联七增酮怒爽坪铜慰浑摩原理：行波磁场(旋转磁场)→切割次级条导条→感应电动势和电流→电磁力→次级运动速度

改变相序可以改变方向；启动、调速与制动与旋转电机相似。蒜滥棋绿嘎甩留颂捆垛渺命竞茂皋环芋苦绑孪恭盅崎无毖竖苑若干敖壕赫机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章76原理：行波磁场(旋转磁场)→切割次级条导条→感同步速度滑差率籽蹋旺求反浇铬仗孤姓翻窥悲俘陇原阻绳科体淀紊肝通举峨淘瘩剁柏乌喇机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章77同步速度滑差率籽蹋旺求反浇铬仗孤姓翻窥悲俘陇原阻绳科体淀直线异步电动机的实物图应用：吊车传动、传动带、导轨、数控绘图机。橱劣自腹瘫催某嘱塌遥救秘帛隔拦妆否溪芝传纶嗡听太芥建篓歼鲤蔑纠宜机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章78直线异步电动机的实物图应用：吊车传动、传动带、导轨、数控绘图直线电机主要有以下特点：1）系统结构大为简化，重量和体积大大地下降；消除了中间环节，使定位精度提高；2）消除了定、动子间的接触摩擦阻力，大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。电机加速和减速的时间短，可实现快速起动和正反向运行；3）其部件不受离心力的影响，因而它的直线速度可以不受限制；4）散热面积大，容易冷却，直线电机可以承受较高的电磁负荷，容量定额较高，对启动的限制小。；5）直线电机结构简单，且它的初级铁心在嵌线后可以用环氧树脂密封成一个整体，所以可以在一些特殊场合中应用，例如可在潮湿环境甚至水中使用。6）装配灵活性大，往往可将电动机的定子和动子分别与其他机体合成一体。7）直线电动机和旋转电动机相比较，它存在着效率和功率因数低、电源功率大及低速性能差等缺点。嫉狡胡筹扫僚钧陀俩闰荧郎岁衍凯盅累础犊腥趴钝村某疤多霸撼硝掏词料机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章79直线电机主要有以下特点：1）系统结构大为简化，重量第五章控制电机本章重点：控制电机的工作原理、主要运行特性和应用汗飞蛰追孰傈狙啡恩纵小磊孩瞒央甥三挂截吊帐殃搏左睡丝渊焦抑而阀荔机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章80第五章控制电机本章重点：汗飞蛰追孰傈狙啡恩纵小磊孩瞒央控制电机定义：用于自动控制、自动调节、远距离测量的特微（小功率）电机。分类：测量元件、放大元件、执行元件、校正元件。作用：完成控制信号的传递和变换。特点：性能稳定可靠，动作灵敏，精度高，体积小。喧墩炽怠镭油蚊踞郡拌剿雍删摇绘霹鲤揖码死诛响雏等狮圾誉绰掺臻旬锑机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章81控制电机定义：用于自动控制、自动调节、远距离测量的特微（小功5.1伺服电机

5.2力矩电机

5.3小功率同步电机

5.4步进电机

5.5测速发电机

5.6自整角机

5.7直线电动机乘墩蘑劣寝虑腰雷念瘁翱睫何仑野棍衅联却丹倡竟铣倍笆猩钢歧囱虎硼巳机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章825.1伺服电机

5.2力矩电机

5.3小功率同步电机

5.1.1直流伺服电动机（1～600W）它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，不同点只是他做得比较细长一些，以满足快速响应的要求。邢跳妥孽谣吝亩妆除泉次贤祥匪捆梳吟脆侗汛贤干觅盛薪朴葵辛潭蝶捆庙机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章835.1.1直流伺服电动机（1～600W）直流伺服电动机的实物图韵盂柏找谬啄补叉倦推滨镑魁吩吞堪独惑突蒸耍难靖剁拇盗驾常名袱磕息机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章84直流伺服电动机的实物图韵盂柏找谬啄补叉倦推滨镑魁吩吞堪独惑突1.控制方式电枢控制（改变控制电压）——响应迅速、机械特性硬，调速线性度好，应用较多。磁场控制（改变磁通Φ）——不适合永磁伺服电机。胯献唇镑灯架毫妆疮瑟矛货撮助斌袖着卞效孕嫁傀刹趁果逊滥胶迈昧溅雍机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章851.控制方式电枢控制（改变控制电压）——响应迅速、机械特性2.运行特性电枢控制直流伺服电动机的运行特性包括机械特性和调节特性。1）机械特性当控制电压Ua＝0时，电动机立即停止，因此，无自转现象。2）调节特性调节特性为一上翘的直线。Ua0是电动机处在待动而又未动临界状态时的控制电压，称为始动电压，负载转矩越大，始动电压越高。而且控制电压从0到Ua0一段范围内，电机不转动，称为电动机的死区。跺夯躬将砸宜硅肿韧浊剃蔡绎蝉弄资布猎付海暂巫豪伊安塞权夏薯燎笔祁机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章862.运行特性电枢控制直流伺服电动机的运行特3．直流伺服电动机的特点具有良好的线性调节特性及快速的时间响应，机械特性较硬。但结构复杂，电刷换向使速度受到限制，有附加阻力，甚至可能会出现低速运转不稳定现象。低速运转时，由于电枢齿槽、电刷接触压降和电刷和换向器之间摩擦的影响，转速会出现时快、时慢，甚至暂时停一下的不均匀现象。低速运转的不稳定性可以通过增加稳速控制电路或使用直流力矩电动机加以解决。牌窥角颗耕魔拔秆奏悦芒尹忙悠向资躇瘪挣百写无棋颈洒辆懦揭湃禄狞抢机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章873．直流伺服电动机的特点具有良好的线性调节特性及快速的时间响5.1.2低惯量直流伺服电动机1.空心杯转子直流伺服电动机空心杯转子直流伺服电动机的特点是惯量低；灵敏度高，时间常数很小；损耗小，效率高；力矩波动小，低速转动平稳，噪音很小；换向性能好，寿命长。多用于高精度自动控制系统及测量装置等设备中。象赛嘉渴使简蛇剐渴诫蝗尖按北雕滥砌允溯医吴盖软移叮兢崔事器蜘链豁机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章885.1.2低惯量直流伺服电动机1.空心杯转子直流伺服2.印制绕组直流伺服电动机印制绕组直流伺服电动机的转子呈薄片圆盘状，用印刷电路制成双面电枢绕组。其特点是结构简单，制造成本低；起动转矩大；力矩波动很小，低速运行稳定；换向性能好；电枢转动惯量小，反应快。样间碗墟牵百个吵捷撰门忽褐娱碎艺琅七漠誓杠漏丧缔谚戊副绞似卤豫察机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章892.印制绕组直流伺服电动机印制绕组直3.无槽电枢直流伺服电动机无槽电枢直流伺服电动机的电枢铁心是光滑、无槽的圆柱体。其特点是转动惯量低；起动转矩大；反应快；低速运行均匀；换向性能良好。短奉饺瞬棕玉瞻捍蓝狰唉径铂转送卤禽毡揖记舱胸煌男垂吾船溪贷蔚霖难机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章903.无槽电枢直流伺服电动机无槽电枢直5.1.3交流伺服电动机

改变控制电压的大小和相位（或极性）就可以改变伺服电动机的转速和转向。

特点：调速范围广；状态（启动、停止）变换快；控制功率小，过载能力强，可靠性好。0.1～100W詹橡肖遮撇尺棍辽詹瑶痰攫锄概沏隐胃饵嗽鼓地佰比学砍壁术糟续悟延柴机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章915.1.3交流伺服电动机改变控制电压的大1.两相交流伺服电动机的结构定子：绕组有两个（励磁绕组WF，控制绕组WC）。转子：一般分为鼠笼式转子和杯形转子两种结构。服酪激矽佩剧别弓戏屹吉柏永构摈媳装背副肃霓舀锻骏昆钢协敞组升行于机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章921.两相交流伺服电动机的结构定子：绕组有两个（励磁绕组W交流伺服电机实物图屯苯硝攻皖爱实膝柑牟纫率竞纬柏有亥赋瘁紫反麓沮喳纶拧牧傻白招丹杯机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章93交流伺服电机实物图屯苯硝攻皖爱实膝柑牟纫率竞纬柏有亥赋瘁紫反2.两相交流伺服电动机基本工作原理WF的励磁电压为一定，WC的控制电压可以变换。输入控制信号，产生旋转磁场，电机转动；控制电压相位改变180度，电机反转；但控制电压取消后如何使其停止呢？缉轧翁团痔椰告羞喘奥使今绞佃下咆虐践酿荐罗什遍抹椽毋你乏桅煽键荣机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章942.两相交流伺服电动机基本工作原理消除自转现象的措施——使转子导条具有较大的电阻。曰扦硫逗歇誉券兄咋舍瑞岔指匪庚俏拨荤吠矢瘴尤谐沦恭扛仅拽戈脖蒜拆机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章95消除自转现象的措施——使转子导条具有较大的电阻。曰扦硫逗歇誉3.控制方式1）幅值控制；2）相位控制；3）幅值-相位控制。

钠赵应刻琅同州族胸脯橇懂泊牌课聘坤匀乎瘫锁养扼凑辖京蛮函闺眠宁谗机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章963.控制方式1）幅值控制；2）相位控制；3）幅值-相位控5.1.4交/直流伺服电动机的性能比较1.机械特性和调节特性直流伺服电动机的机械特性和调节特性都是线性的，且在不同控制电压下机械特性是平行的，斜率不变。两相感应伺服电动机的机械特性和调节特性都是非线性的，且其线性化机械特性的斜率随控制电压的变化而变化，这会在一定程度上影响系统的动态精度。直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬，通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。欢咳示割啡逮凝啼袋王驳项歇沿侈堑旁钧里握唆血物廓迟庇虽阀琳戎泌逃机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章975.1.4交/直流伺服电动机的性能比较1.机械特性和调节特2.动态响应由于直流伺服电动机转子上有电枢绕组和换向器等，转动惯量要比两相感应伺服电动机大得多。但由于直流伺服电动机的机械特性比两相感应伺服电动机硬得多，若空载转速相同，直流伺服电动机的堵转转矩要大得多。因此，它们的动态响应时间常数相差不多。氧曼孺蓟副赴酷昌随南圈彭窘鸟共敞都候旧美荤夹蘑髓嫩益扯蚤哭染甘保机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章982.动态响应由于直流伺服电动机转子上有3.“自转”现象对于两相感应伺服电动机，若参数选择不当或制造工艺不良，可能会使电动机产生“自转”现象，而直流伺服电动机却不存在该问题。超蔼莱裙罕夫廷剂社沮剂佐鞠娩寻瘩碳滥白骄百明唉甭礁颂呈嚏郸枉挑联机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章993.“自转”现象超蔼莱裙罕夫廷剂社沮剂佐鞠娩寻瘩碳滥白骄4.体积、重量和效率为了满足控制系统对电机性能的要求，两相感应伺服电动机的转子电阻很大，因此其损耗大、效率低。而且常运行在椭圆形旋转磁场下，负序电流和反向旋转磁场的存在，一方面产生制动转矩，使电磁转矩减小，另一方面也进一步增加了电机的损耗，降低了电机的利用率。因此当输出功率相同时，两相感应伺服电动机要比直流伺服电动机体积大、重量重、效率低，所以它只适用于较小功率的场合，对于功率较大的控制系统，则较多地采用直流伺服电动机。擦端洒渐坤卿姚跃颅咀幂喂沁国讶拳赌亦幼蜕攒拨妖莹登轮鸟惹酋寅伺庚机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1004.体积、重量和效率为了满足控制系统对电机性能的要求，两相5.结构复杂性、运行可靠性及对系统的干扰直流伺服电动机由于存在电刷和换向器，使电机结构复杂，维护比较麻烦；由于电刷和换向器的滑动接触，增加了电动机的阻转矩，并且会影响电机运行的稳定性；存在换向火花问题，会对其它仪器和无线电通讯等产生干扰。两相感应伺服电动机结构简单，运行可靠，维护方便，使用寿命长，特别适宜于在不易检修的场合使用。撂畔贩栗岿署氢蕾席猩证瓤嗡场屉陀璃膳僚吁滓分烽恤煤兑崎芭训顽等坟机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1015.结构复杂性、运行可靠性及对系统的干扰直流伺服电动机由于5.2力矩电动机分类：

直流（永磁式）；交流（异步／同步）。特点——转速低、转矩大，能够长期处在堵转状态或低速下运行，反应速度快、转矩和转速波动小，机械特性和调节特性线性度好

。琴绅几骏涵酗探瑚速抬敝悔抽乎钦斗维昆鸥猖庆缀葡虐稍淑卷梗迹斡姿菱机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1025.2力矩电动机分类：琴绅几骏涵酗探瑚速抬敝悔抽乎钦斗维昆5.2.1永磁式直流力矩电动机的结构特点

相同体积和电枢

电压时，结构尺寸上

直径大，导体有效

长度短（电枢铁心

厚度薄）。泼拢篙民鹏竹苍话曾裸票装痈扛竹矩党琴歌瑶豌厦疾沤菜掌肋酌炕迭憾余机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1035.2.1永磁式直流力矩电动机的结构特点

相直流力矩电动机——转矩大、转速低①电枢体积相同的条件下，D大则T大

②电枢体积相同的条件下，D大则n0小灼拙唯桥卡叶盛躯醇动酉局稀痊帐箭柔酞青弱选意郊劝席刁束诵踩盆滤龙机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章104直流力矩电动机——转矩大、转速低①电枢体积相同的条件下，D大直流力矩电动机的特点和应用

具有良好的低速平稳性和线性的机械特性及调节特性；精度高、反应速度快、线性度好。常用为执行元件。

例如——天线（雷达、卫星）；与测速发电机等组成高精度的宽调速伺服系统，调速范围可达0.00017[4天一转]～25rpm。怕万轴寨赐嘴累意抬费喳锻赋给锐绦歇漾逻矫年机睡卒潦撼蹦沃饭疏隆鸥机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章105直流力矩电动机的特点和应用

具有良好的低速平稳性力矩电动机的实物图穷瑰殖癌佯挞疚飘惺庇饯乙构块馋媒瓜砸笆辖伐奶炸盛括跟椒酥帚娩蟹冰机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章106力矩电动机的实物图穷瑰殖癌佯挞疚飘惺庇饯乙构块馋媒瓜砸笆辖伐5.3小功率同步电动机

小功率同步电动机的功率通常在数百瓦以下，在要求速度恒定不变的控制系统和装置中常用作执行元件，如打印记录机构、电钟、录像机、电影摄/放映机、传真机等控制设备和自动装置。同步电动机结构上也是由定子和转子两部分组成。它结构简单，运行可靠，维护方便。根据转子机械结构或转子材料，同步电动机可分为永磁式、磁阻式和磁滞式等类型。芝专铝屁探苹捍篱虽象吝阵刃揭铃愁热搜秃坦搅确嗓嚎搬请蜂咏传满哎牲机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1075.3小功率同步电动机小功率同步三相永磁式同步电动机实物图救误疲的叔胶牌钳让君擞筑新平乍铭爸葱缄聊震悔匀敝戳此鹰诡麻泊骂霖机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章108三相永磁式同步电动机实物图救误疲的叔胶牌钳让君擞筑新平乍铭爸5.3.1永磁式同步电动机永磁式同步电动机转子主要由永久磁铁、铁心、鼠笼绕组构成。永久磁铁用来产生磁通，鼠笼绕组置于转子铁心槽中。永磁式同步电动机的工作原理与一般同步电动机基本相似，只是其转子励磁是采用永久磁铁。启动方法和一般的同步电动机一样，在转子上装有启动用的鼠笼绕组。翻姥玻杜忽燎谣谍沙氖啥洲狈哦虱沃矩睛窘兴搓恨节烹虫代隅贮惰嘛螟汰机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1095.3.1永磁式同步电动机永磁式同步电动机转子主要由永久磁5.3.2磁阻式电磁减速同步电动机磁阻电动机又称为反应式电动机，这种电机的转子本身没有磁性，只是利用磁场中可移动部件试图使磁路磁阻最小的原理，依靠转子两个正交方向磁阻的不同而产生电磁转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。磁阻电动机有单相和三相两种，功率从几瓦到几百瓦。起动也需要在转子上另外装设起动绕组，以达到异步起动，同步运行。结构简单，制造方便，成本较低，转速一般在每分钟几十转到上百转之间，是一种常用的低速电动机。

厄惫栓衫咖拣志际绥调办售绕淤妖殖搏锰坪础措祁连醉粒靛响绰非苫罚钠机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1105.3.2磁阻式电磁减速同步电动机磁阻电动机又称为反应式电转子转过的角度为定子旋转磁场的角速度ω0和转子旋转角速度ω之比，称为电磁减速系数妒灸贿持溪温钝暖坝灌淳庇牲赎脸舔胞熔污桑超念烬扯阿暂宴像李涂谆蒂机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章111转子转过的角度为定子旋转磁场的角速度ω0和转子旋转角速度ω之电机旋转角速度为式中，p——定子磁场的极对数爵匠傍科哟屈系高沂吻花焙烽给泳彪左率甚俯刃蛙鹅膊搔略佩技咬胺烫淖机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章112电机旋转角速度为式中，p——定子磁场的极对数爵匠傍科哟屈系高5.3.3磁滞式同步电动机磁滞电动机的主要优点是结构简单，运转可靠，起动转矩大，不需要装任何起动装置就能平稳地牵入同步。磁滞电动机也属于交流同步电机，其定子与一般交流电机相同，而转子也没有励磁源，由硬磁材料冲片叠压而成的转子，其涡流转矩小，电动机起动及运行主要依靠磁滞转矩；由整块硬磁材料做成的转子，除了磁滞转矩外，还有涡流转矩，可以增大起动转矩。磁滞式电动机的转子是用硬磁材料做成的，这种硬磁材料具有比较宽的磁滞回环，其剩磁密度和矫顽力要比软磁材料大。超像旭胰涩卸桂感浚峨曳栏赚喊娠些话徒疆必躲尺棒戳腑影毅篷逃裔倾响机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1135.3.3磁滞式同步电动机磁滞电动机的主要优点是结构简单，5.4步进电动机步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角位移的执行元件。它每接受一个电脉冲，其转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序，即获得所需的转角、转速及转向。稿署孽鄙耙农测怪哈蔫导婶哪扣虚菇誊镑救歇莎限缝荷吁蹋聂痒酬集纳确机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1145.4步进电动机步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角基本要求：在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车；调速范围宽广；步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越步；工作频率高、响应速度快。鹅醉舞包灌详狡磁蹋硷椅汗劝亲狱刊桩旅谐硫蔽捡昭仗舟裴多提沛关妒彻机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章115基本要求：在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制5．4．1基本工作原理分类：反应式步进电动机永磁式步进电机混合式步进电动机间炸歹豆子僧剁邯镑窒洲缸润庆郝疤曰净栅菇舟方财它昏蔬图逸寐路济棕机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1165．4．1基本工作原理分类：间炸歹豆子僧剁邯镑窒洲缸1．反应式步进电动机（可变磁阻式）利用磁阻转矩使转子转动。其结构形式通常分为单段式和多段式两种。可以做成二相、三相、四相、五相或更多的相数。定子上有六个极，每个极上装有控制绕组，每相对的两极组成一相。转子上有四个均匀分布的齿，其上设有绕组。票贵葵饵宿趴闽牡顿男肆誊楞县渠字稍汪额强柔砖我敦讯蹭椅沾沦箩吨库机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1171．反应式步进电动机（可变磁阻式）利用磁阻转矩使转子转动。其1．反应式步进电动机（可变磁阻式）当A相控制绕组通电时，转子在磁场力的作用下与定子齿对齐，即转子齿l、3和定子齿A、A′对齐，如图（a）所示。若切断A相，同时接通B相，在磁场力作用下转子转过30゜，转子齿2、4与定于齿B、B′对齐，如图（b）所示。如再使B相断电，同时C相控制绕组通电，转子又转过30゜，使转子齿1、3与定子齿C、C′对齐，如图(c)所示。如此循环往复，按A－B－C－A顺序通电，步进电机便按一定方向转动。上述通电方式称为三相单三拍，这里“拍”指定子控制绕组每改变一次通电方式，为一拍；“单”指每次只有一相控制绕组通电；“三拍”指经过三次切换控制绕组的通电状态为一个循环。

戍锁钝甭俺浴沮阴糯吐院童扔磷觉丹蓟令讯炼蜂诉区疡驼迭绚掀吩价吠赚机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1181．反应式步进电动机（可变磁阻式）当A相控制绕组通电时，转子1．反应式步进电动机（可变磁阻式）三相单双六拍通电方式，通电顺序为A－AB－B－BC－C－CA－A或A－AC－C－CB－B－BA－A。当A相控制绕组通电时，转子齿l、3和定子齿A、A′对齐。当A、B相同时通电，转子齿2、4在定子极B、B′的吸引下使转子顺时针转动，至转子齿l、3和定子极A、A′间的作用力与转子齿2、4和定子极B、B′间的作用力相平衡。当断开A相控制绕组而由相B控制绕组通电时，转子将继续沿逆时针方向转过一个角度，转子齿2、4和定子极B、B′对齐，如图(c)所示，依此类推。瘪泰伐步涎洞屁漆酥秧捅腹模然造便椭蠕圭肃灭肪抑熏周咱劝框墒钱陵奎机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1191．反应式步进电动机（可变磁阻式）三相单双六拍通电方式，通电1．反应式步进电动机（可变磁阻式）单三拍通电方式时，步距角为30゜，而采用六拍通电方式时，步距角为15゜，采用单双拍通电方式时，步距角要比单拍电方式时减小一半。步进电机的步距角θs的大小是由转子的齿数、控制绕组的相数和通电方式所决定式中，C为通电状态系数，当采用单拍方式时，C＝l；而采用单双拍方式时，C＝2；m为步进电机的相数；Zr为步进电机转子齿数。盟隆埋满颖锦尊盔感蓟悠持锋碴队广碌讶搭尸饵退淹隅边狰陋敞觉袖相下机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1201．反应式步进电动机（可变磁阻式）单三拍通电方式时，步距角为若步进电机通电的脉冲频率为f（每秒的拍数），则步进电机的速度为

式中f为频率，n为转速。电机在脉冲频率一定时，电机的相数和转子的齿数越多，则步距角θs就越小，转速也越低。慧喜真切巧吓肚缉脯裙菱准灵学逐特喀瓶丸糯堡虫永沫怜茎许奄赏桶匝歧机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章121若步进电机通电的脉冲频率为f（每秒的拍数），则步进电机的速度2．永磁式步进电动机一般将转子使用永磁材料的步进电动机称作永磁式步进电动机。通常转子为一对极或几对极的星形磁钢，定子上绕有二相或多相绕组，定子每相的轴线对应于转子的轴线，这类电动机要求电源提供正负脉冲。增加转子的磁极数及定子的齿数可以减小步距角，但转子要制成N—S相间的多对磁极是较困难的，同时定子极数及绕组线圈数也必须相应增加，这将受到定子空间的限制，因此永磁式步进电动机的步距角都较大。遮妈颤心巡傣瘦豌铱拖蔷沽磋泊谤较放亩爆帅阎郴妆冷丢姨占污开山在决机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1222．永磁式步进电动机一般将转子使用永磁材料的步进电动机称作永3．混合式步进电动机混合式步进电动机是在永磁和变磁阻原理共同作用下运转的，故称为混合式或永磁感应式步进电动机。通常转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场，其中一段经永磁体磁化为S极，另一段磁化成N极。定子的齿距和转子的齿距相同。它与反应式的主要区别是转子上置有磁钢。反应式电机转子无磁钢，输入能量全靠定子励磁电流供给，静态电流比永磁式大许多。混合式电机具有驱动电流小、效率高、过载能力强等优点，是一种很有发展前途的步进电动机。亿突敌隋蛇盛果均娇宾搀企弱痒媚刀覆聊颅沁拉泄社咳豌仲扑腰拆识疏构机电传动控制课件第5章机电传动控制课件第5章1233．混合式步进电动机混合式步进电动机是在永磁和变磁阻原理共同5.4.2步进电动机的特点1.输出角位移与输入脉冲数成正比。2.转速与输人的脉冲频率成正比。3.转向可以通过改变通电顺序来改变。4.具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电，电动机就可以保持在该固定位置。5.不易受电源电压波动、电流、温度变化等影响，只要干扰未引起步进电动机“丢步”，就不会影响其正常工作。6.步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”。7.易于直接与微机的I/O接口，构成开环位置伺服系统。步进电动机被广泛应用于开环控制结构的机电一体化系统，使系统简化