电机拖动与电气控制 课件4.1 伺服电动机

电机拖动与电气控制ChapterIV:Controlmotor第4章控制电机主要内容01伺服电动机02测速发电机03步进电机04直线电动机servomotorLinearmotorSteppermotorTachometergeneratorprimarycoverage05控制电机的应用06电动机的选择ControlmotorapplicationsMotorselection01伺服电动机servomotor伺服电动机伺服电动机交流伺服电动机直流伺服电动机分类输出功率较大输出功率较小伺服电动机外形图伺服电动机（一）结构电磁式直流伺服电动机永磁式直流伺服电动机按照励磁方式分类不需要励磁绕组和励磁电源一般采用他励结构无槽电枢直流伺服电动机空心杯形转子直流伺服电动机按照转子结构分类散热好、力能指标高、快速性好力能指标较低一、直流伺服电动机（二）控制方式电枢控制控制电压电枢回路电感小，响应快，在自动控制系统中多采用电枢控制。恒压励磁伺服电动机磁场控制一、直流伺服电动机（二）控制方式恒压控制电压伺服电动机电枢控制磁场控制一、直流伺服电动机机械特性表达式:

磁路一般不饱和，不考虑电枢反应，认为主磁通Φ大小不变。伺服电动机（三）特性分析Ea一、直流伺服电动机机械特性调节特性始动电压线性度好，调整范围大，起动转矩大，效率高始动电压越高，死区越大。负载越大，死区越大，伺服电机不灵敏，所以不可带太大负载。伺服电动机一、直流伺服电动机优缺点：伺服电动机直流伺服电机应用在各类数字控制系统中的执行机构驱动以及需要精确控制恒定转速或需要精确控制转速变化曲线的动力驱动。如医疗器械、仪表仪器、化工、轻纺以及家用电器等方面的应用日益普及。直流有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），会产生电磁干扰，对环境有要求。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。

直流伺服电机容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，寿命长。应用：一、直流伺服电动机伺服电动机（一）结构非磁性空心杯形转子笼型转子结构形式转动惯量小且具有较大的电阻和响应快、运行平稳的优点，但结构复杂，气隙大，空载电流大，功率因数较低。体积较大，气隙小，所需的励磁电流小，功率因数较高，电动机的机械强度大，但快速响应性能稍差，低速运行也不够平稳。二、交流伺服电动机（一）结构空心杯转子交流伺服电动机结构示意图转轴空心杯转子机壳外定子绕组外定子内定子伺服电动机二、交流伺服电动机励磁绕组控制绕组空间相90º电角度（二）工作原理“自转”当转子转动起来以后，断开起动绕组，电动机仍然能够转动。

伺服电动机二、交流伺服电动机“自转”的消除：增加伺服电动机的转子电阻。转子电阻较小（临界转差率Sm<1）时的机械特性转子电阻较大（临界转差率Sm≥1）时的机械特性电磁转矩的方向与转速的方向相同，电动机仍然能够转动。电磁转矩的方向与转速的方向反，电动机迅速停转。伺服电动机（三）控制方法改变加在控制绕组上的电压的大小和相位，能够改变电动机转速的大小和方向。1.幅值控制改变控制电压的幅值来控制电机的转速，而相位始终保持不变。UC=0，则转速为0，电动机停转.交流伺服电动机二、交流伺服电动机2.相位控制改变控制电压的相位,从而改变控制电流与励磁电流之间的相位角来控制电动机的转速。与之间的相位角为00时，则转速为0，电动机停转。伺服电动机二、交流伺服电动机3.幅相控制移相电容同时改变