控制电机课程总结及体会

在现代科学技术中，控制电机属于电机制造工业中一个新机种，它的历史虽短但发展迅速。控制电机的品种繁多，用途各异，据不完全统计，已达3000种以上，是普通电机所不可比拟的。由于电子技术、航天等科学技术的发展和自动控制系统的不断完善，对控制电机的精度和可靠性提出了更高的要求，控制电机的品种也日益增多，比较传统的有旋转变压器、自整角机、测速发电机、伺服电动机和步进电机等，比较新颖的有无刷直流电动机、直线电动机和超声波电动机等。在生产实际和日常生活中，控制电机是自动控制系统中的一个元件，其主要任务是完成控制信号的传递和转换，而能量转换是次要的。因此，对控制电机的基本要求是运行平稳、响应迅速可靠。关键词：伺服电动机自整角机步进电动机种类应用AbstractInmodernscienceandtechnology,controlmotorbelongstothemotormanufacturingindustryinanewmachine,itshistoryisshortbutrapiddevelopment.Motorcontrolvariety,differentpurposes,accordingtoincompletestatistics,hasreachedmorethan3000kindsofcommonmotor,isincomparable.Aselectronictechnology,aerospacescienceandtechnologydevelopmentandtheautomaticcontrolsystemofcontinuousimprovement,tocontrolthemotoraccuracyandreliabilityofproposedhigherrequirements,motorcontrolvarietiesincreased,comparedwiththetraditionalrotarytransformer,synchro,tachometergenerator,servomotorandsteppermotor,comparisonanovelbrushlessDCmotor,linearmotorandultrasonicmotor.Intheactualproductionanddailylife,thecontrolmotorisintheautomaticcontrolsystemforacomponent,itsmaintaskistocompletethecontrolsignaltransmissionandconversion.Andtheenergyconversionisofsecondaryimportance,therefore,thecontrolofmotoristhebasicrequirementofstableoperation,quickresponseandreliable.Keywords:servomotorsynchrosteppingmotorrangeapplication由于新原理、新技术、新材料的发展，使电机在很多方面突破了传统的观念，研制出一些新结构的电机，如霍尔效应的自整角机及旋转变压器、霍尔无刷直流测速发电机、压电直线步进电动机，利用“介质极化”研制出驻极体电机，利用“磁性体的自旋再排列”研制出光电机，此外，还有电介质电动机、静电电动机、集成电路电动机等。控制电机的进一步发展已经不限于一般的电磁理论，而将与其他学科相互结合，相互促进，成为一门多种学科相互渗透的边缘学科。研究特种电机的原理、结构与应用，在21世纪自动化技术、电脑技术的开发和应用中将具有光辉的前景。本文主要介绍了私服电动机，自整角机和步进电动机的发展情况，这几种电动机的工作原理，特点及具体应用。控制电机的几种基本类型介绍（一）伺服电动机伺服电动机的概念伺服电动机是用作自动控制装置中执行元件的微特电机，又称执行电动机。它的功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电动机分为直流伺服电机和交流伺服电机。伺服电动机的工作原理（1） 直流伺服电动机的工作原理在电枢线圈中通入直流电流，电枢在磁场中旋转，换向器和电枢一起旋转。电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替的由线圈从电刷入流入，电刷B流出。此时载流导体受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈中流过的电流是交流的，其产生的转矩的方向却是不变的。（2） 交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机是两相电动机，在定子上有两个绕组，励磁、控制绕组。它们在定子圆周上相差90°。励磁绕组接交流电源（串入一个电容器），控制绕组接入控制电压（电信号）。其转动随控制信号的变化而时断时续，时而正转时而反转，转动灵活。伺服电动机的特点（1） 直流伺服电动机直流伺服电动机具有精确的速度控制,其转矩速度特性很硬，原理简单、使用方便，同时具有价格优势等特点。（2） 交流伺服电动机交流伺服电动机良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡;高效率，90%以上，不发热;高速控制;高精确位置控制（取决于何种编码器)；额定运行区域内，实现恒力矩;低噪音;没有电刷的磨损，免维护，因此交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格等特点。伺服电动机的应用直流伺服电动机的特性较交流伺服电动机的硬，因此通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统的位置控制等。交流伺服电动机的输出功率一般为0.1-100W，电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛，如在各种自动控制、自动记录等系统中。自整角机自整角机的概念自整角机是一种发送、接收、转换角位移信息的交流控制电机。其按用途分为力矩式和控制式两种。自整角机的工作原理(1)力矩式自整角机的工作原理力矩式自整角机多数采用两极凸极式结构，只在频率较高、尺寸较大时才采用隐极式结构。选用两极电机是为了保证在整个圆周范围内只有唯一的转子对应位置，从而达到准确指示。选用凸极式结构是为了能获得较好的参数配合关系，以提高运行性能。力矩式自整角机可组成差动工作方式。这时有两台发送机，一台差动式接收机。接收机转角为两台发送机转角的代数和。在一定条件下一台发送机可带动多台接收机，称为力矩式自整角机的并联运行。(2)控制式自整角机的工作原理控制式自整角发送机结构与力矩式自整角机相似。可以采用凸极式转子结构，也可采用隐极式转子结构。在转子上通常且放置单相励磁绕组，在交轴位置装设短路绕组来提高电机的精度。控制式自整角发送机的励磁绕组由单相交流电源励磁，其三相整步绕组和自整角变压器的整步绕组对应相接。而自整角变压器的输出绕组通常接至放大器的输入端，放大器的输出端再接至伺服电动机控制绕组，这样，由伺服电动机驱动负载转动，并同时通过减速器带动自整角变压器转子构成机械反馈连接。当自整角变压器转子偏转后，失调角减小。并使输出绕组的电压信号减小，直至协调位自整角机的应用力矩式用于同步指示系统为开环系统，因此它只适用于接收机轴上负载很轻，又角度传输精度要求不很高的控制系统中。如远距离指示液面的高度、阀门的开度、电梯和矿井提升机的位置、变压器的分接开关位置等。控制式自整角机主要应用于自整角机和伺服机构组成的随动系统中。（三）步进电动机步进电动机的概念步进电动机是把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件，每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机分为机电式、磁电式及直线式三种基本类型。步进电动机的工作原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电动机的应用步进电动机主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。结论随着新材料、机电一体化、电力电子、计算机、控制理论等各种相关新技术的快速发展，几种控制电机已经开拓了很广泛的应用领域，能够实现高速、高精度、高稳定度、快速响应、高效节能的运动控制。通过本学期控制电机课程的学习，我更深层次的认识了几种常用控制电机的工作原理