电机拖动7控制电机

第七章 控制电机

伺服电动机

测速发电机

自整角机控制电机是一种小功率电机，具有特殊性能。在自动控制系统中作为一个控制元件，用来传递信号或变换信号。信号电信号机械信号———电压、电流、脉冲……——转角、转速、长度……要求：快速响应、高精度、可靠性好。特点：功率小、重量轻、体积小、耗电少。功能：信号的传递或转换。.

交流伺服电动机和直流伺服电动机。伺服电动机分类：

伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化。伺服电动机的作用§1

伺服电动机伺服电动机的特点是有令则转，无令则止。它将输入的电压信号变换为轴上的角位移或角速度。它的转速高，转矩小。一、直流伺服电动机⒈概述它是一台小容量的直流电动机。控制方式电枢控制磁场控制——在电枢上加控制电压Ua， 而励磁电压Uf

不变。

——在励磁绕组上加控制电压Ua。.结构：与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。工作原理：供电方式：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：MUfIfIaUa放大器UUf为励磁电压，Ua为电枢电压。2.结构和工作原理与直流电动机相同。当励磁电压恒定时，改变电枢电压就能改变转速①机械特性：3.工作特性直流伺服电机的机械特性公式与他励直流电机一样：由机械特性可知：(1)Uf（即磁通

）不变时，一定的负载下，Ua

,n

。(2)Ua=0时，电机立即停转。反转：电枢电压的极性改变，电机反转。机械特性曲线Ua0.8Ua0.6Ua0.4UanM②调节特性：电枢控制方式的最大优点是：机械特性和调节特性均为线性关系。Uan调节特性曲线M0=0M1M2Ua1Ua2Ua31231’2’3’M2>M1>M0M机械特性曲线Ua1Ua2Ua3n1233’2’1’M1M2

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：二、交流伺服电动机它将交流信号转换为轴上的角位移或角速度。定子为两相绕组，且在空间相差90的电角度。要求：控制信号的强弱能反映电动机转速的快慢； 控制信号的相位能反映电动机转动的方向； 无控制信号时，电动机应不转。⒈工作原理一相绕组为励磁绕组F；另一相绕组为控制绕组C。.与两相交流异步电机相同产生椭圆旋转磁场当UC=0时，n≠0的现象，称为自转。防止自转的方法：增加转子电阻，使。转子.励磁绕组和控制绕组在空间相隔90

。控制绕组励磁绕组转子（1）Uc=0时，转子停止。这时，虽然Uc=0V，Uf仍存在，似乎成单相运行状态，但和单相异步机不同。若单相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺服电机不同，单相电压时设备不能转。原因：交流伺服电机r2设计得较大。所以在Uc=0时，交流伺服电机的T=f(s)曲线如下页图：交流伺服电动机的特点

当Uc=0V时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T

、T

的合成转矩T与单相异步机不同，合成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在Uc=0V时，能立即停止，体现了控制信号的作用(有控制电压时转动，无控制电压时不转)，以免失控。交流伺服电动机的T=f(s)曲线（Uc=0时）S+T210S-T"T'T021反转正转Sm+（3）控制电压Uc

大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压Uc

成正比。Uc

的极性改变时，转子的转向改变。（2）交流伺服电机r2设计得较大，使Sm>1，Tst大，启动迅速，稳定运行范围大。交流伺服电动机的机械特性曲线(U1=const

)nTUc0.8Uc0.6Uc0.4UcTn⑴幅值控制保持控制电压滞后励磁电压90°，且Uf=UN

，改变控制电压的幅值来控制转速。

值越小，椭圆度越大。⑵相位控制保持控制电压与励磁电压的幅值不变，且均为额定值，仅仅改变它们之间的相位差角

，来控制转速。

值越小，椭圆度越大。⑶幅值—相位控制控制电压UC

和相位差角均变化。.⒉控制方法产生圆形旋转磁场的控制电压①幅值控制②相位控制③幅值—相位控制采用标么值所有的特性均为非线性特性。.⒊机械特性和调节特性

机械特性a)幅值控制b)相位控制c)幅-相控制

交流伺服电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，如用在自动控制、温度自动记录等系统中。应用§2

测速发电机它是一个速度元件，是将机械转速信号转换为电压信号。分为直流和交流两大类。要求：(1)实际输出特性与直线输出特性之间的偏差小。(2)工作状况变化而引起的输出电压相位移的变化小。(3)静态放大系数小。(4)转动惯量小。(5)电磁时间常数小。(6)剩余电压(速度为零时的输出电压)低。(7)输出电压的极性或相位能随转动方向的改变而改变。其中，3、4、5要求主要是为了提高测速发电机的灵敏度。1、2、6、7四项要求是为了提高测速发电机的精度。一、直流测速发电机(一)结构和工作原理(与直流发电机相同).(二)线性误差以下原因造成：(1)电枢反应去磁作用使磁通减少，使输出电压随转速n的增长速度变慢。

(2)电刷的接触电压降，使输出特性下移。为了减少电枢反应的去磁作用，应选用大的负载并采用不大的转速范围。应采用导电性能好的金属电刷。为了减少温度变化引起的磁通变化，应将磁路设计的足够饱和。措施：(3)周围环境温度的变化，使各绕组的电阻发生变化，引起励磁电流及磁通的变化。二、交流测速发电机定子为两相绕组，一相为励磁绕组(轴线为d轴)，另一相为输出绕组(q轴)。⑵工作原理⒈同步测速发电机⒉异步测速发电机(应用最广泛)⑴结构.⑶主要误差①线性误差②相位误差③剩余电压.§3

自整角机一、结构自整角机是用来传递角度的。它成对使用。一个作为自整角发送机，另一个作为自整角接收机。根据使用要求的不同分为力矩式和控制式。定子：三相对称绕组，接成星形。转子：单相绕组，作为励磁绕组。有隐极式和凸极式两种形式。.二、力矩式自整角机系统它在随动系统中常用来作转角指示。系统由两台参数完全一样的自整角机组成。一台作发送机用，另一台作接收机用。⒈工作原理设

=1－2

，称为失调角。⑴当

=0°时（协调位置）自整角机处于相对静止状态。.⑵当

≠

0°时各相回路中的合成电势为对应产生的相电流分别为.①发送机单独作用发送机产生的电流为②接收机单独作用接收机产生的电流为故与大小也相等。它在发送机中产生的合成磁势为，它与励磁磁势大小相等，方向相反；它在接收机中产生的合成磁势为，它与励磁磁势大小相等，方向相反；它在发送机中产生的合成磁势为，它与励磁磁势大小相等，方向相反；它在接收机中产生的合成磁势为，它与励磁磁势大小相等，方向相反；.应用迭加原理若主令机械使发送机转子偏转某一角度，则接收机转子将追随发送机转子偏转同样