第9章控制电机.ppt

1、大连理工大学电气工学系，第9章控制电机，9.2直流扭矩电机，9.3步进电机，9.4速度发电机，9.5自整角机，9.6旋转变压器，*9.7感应同步电机，9.1伺服电机，第9章控制电机，9.2直流扭矩电机，9.3步进9.5自整角机，9.6转变器，*9.7感应同步电机9.1伺服电机，电机和拖动，返回主页，大连理工大学电气工程系，9.1伺服电机，伺服电机执行电机。 功能将电压信号转换为旋转角或转速信号。 种类直流伺服电机、交流伺服电机。 1 .直流伺服电机，2 .交流伺服电机，第9章控制电机，大连理工大学电气工学系，一，直流伺服电机，1 .基本构成与普通的小型直流电机相同。 励磁方式电磁式：永久磁铁式

2、：Ua，电磁式，9.1伺服电机，Uf，他励式，并励式，直励式。 稀土类永久磁铁材料、Ua、永久磁铁式(稀土类钴、稀土类钕铁硼等)。 大连理工大学电气工学系，2 .工作原理，Ua，Ia，主磁通：t，n，e，电磁扭矩： T=CTIa电动势： E=CEn电枢电路电压方程式： Ua=E RaIa，9.1伺服电机，大连理工大学电气工学系，3 .控制方式及其特性，(1)电枢Ua=Uc (控制电压) Uc3Uc2Uc1，机械特性，9.1伺服电机，T3T2T1，控制特性，大连理工大学电气工学系，(2)磁场控制式，Ua=UaN，Uf=Uc (控制电压)忽略磁路饱和，忽略电枢反应时=CUf=CUc， 直流伺服电机

3、的功率1600W。 9.1伺服电机、大连理工大学电气工程系、1 .基本结构(1)定子(2)转子、2、交流伺服电机、中空杯转子交流伺服电机的结构图像、9.1伺服电机、大连理工大学电气工程系、(1)二相线圈分别施加了相位不同90o的额定电压对称二相运行ic和if产生圆形的旋转磁场，产生t转子的旋转。 当uc反转时，ic和if的相顺旋转磁场变化的方向n的方向发生变化。 同时减小uc和uf，保持其90o的相位差圆形磁通电势的振幅Tn。 2、工作原理、SM、控制绕组、励磁绕组、9.1伺服电机、大连理工大学电气工学系，(uc=0或uc0，uc与uf为同相时。 电机处于单相状态的脉振磁通势F0。 静止时：

4、n=0、F0、FFFR、tfr、T=TFTR、TF=TR、T=0时无法启动，运转中：T0、转子持续单相自转！ 正常异步电机、R2、交流伺服电机、9.1伺服电机、大连理工大学电气工学系，(3)在uf=un、UcUN保持相位差90o，或在Uf=Uc=UN两者的相位差小于90o时。 电动机处于非对称运转状态，产生椭圆形的旋转磁通势。 9.1伺服电机，椭圆旋转磁力的产生，椭圆旋转磁力的分解，大连理工大学电气工程系，椭圆旋转磁力的产生(uc和uf的大小不等)，9.1伺服电机，大连理工大学电气工程系，9.1伺服电机，椭圆旋转磁力的产生(uc和uf的大大连理工大学电气工学系，9.1伺服电机，椭圆形旋转电动势

5、的产生(uc和uf的大小不相等的情况)，大连理工大学电气工学系，椭圆形旋转电动势的产生(uc和uf的大小不相等的情况)，大连理工大学电气工学系，9.1伺服电机， 椭圆形旋转电动势的产生(90o时)，大连理工大学电气工学系，90o，180o 270o，t=0o，360o，9.1伺服电机，椭圆形旋转电动势的产生(90o时)，大连理工大学电气工学系，大连理工大学电气工学系，椭圆形旋转电动势的产生(90o时)，9 . 大连理工大学电气工学系，9.1伺服电机，大连理工大学电气工学系，椭圆形的旋转电动势的分解，大连理工大学电气工学系，结论：一个椭圆形的旋转电动势f为两个不等宽度，等速FFFR，TFTR，9

6、.1伺服电机，椭圆形的旋转磁通势的分解，大连理工大学电气工学系，动作状态不对称，FF和FR之差越小，椭圆形越扁平，t越小，n越低。 例如，不改变=90o和Uf而改变Uc的大小，用0、Uf、FF增强Uc来减弱FR，0nnmax、椭圆形的旋转磁场、两个旋转磁场(脉振磁场)、一个旋转磁场、Uc的相位，则改变f的旋转方向，将t反过来改变n的方向。 9.1伺服电机，大连理工大学电气工学系，(1)二相控制在保持=90o和Uc=Uf的同时，改变Uc和Uf的大小(总是对称运行)。 (2)振幅控制保持=90o和Uf=UN，改变Uc的大小。 (3)相位控制在Uc=Uf=UN的状态下，改变大小。 (4)幅度相位控制

7、同时改变uc的大小和相位。 交流伺服电机的功率和频率： 0.1100W、50Hz、400Hz等。 3、控制方式，9.1伺服电动机，大连理工大学电气工程系，交流伺服电动机，9.1伺服电动机，更多照片，大连理工大学电气工程系，交流伺服电动机，9.1伺服电动机，更多照片，大连理工大学电气工程系，9.2直流扭矩电动机(MT )，特殊主要特征可以长期在锁定状态下工作。 低旋转、高扭矩。 反应速度快，机械特性线性好，低速稳定性好。 用途用于要求位置速度控制精度的系统。 1 .基本结构，2 .工作原理，第9章控制电机，大连理工大学电气工学系，一，基本结构，结构特征扁平形，在带槽定子圆盘上嵌入永磁体。 有分注

8、式和内装式两种结构形式。直流转矩电动机结构式意图、9.2直流转矩电动机、大连理工大学电气工程系、直流转矩电动机、9.2直流转矩电动机、更多图像、大连理工大学电气工程系、1 .长期锁定运行时，温度max要求。 对应于max的Iamax被称为连续锁定电流Ib。 与Ib对应的是连续锁定扭矩Tb、连续锁定电压Ub、连续锁定功率Pb。 Pb=UbIb，2，工作原理，2 .在定子永磁体的退磁条件下限制的参数峰值时钟电流IP，峰值时钟转矩Tb，峰值时钟电压UP，峰值时钟功率PP。 PP=UPIP，9.2直流扭矩电机，大连理工大学电气工学系，9.3步进电机，功能将电脉冲信号转换为旋转角和旋转速度信号。 转角脉

9、冲信号的数转速n的脉冲信号的频率。 用途高精度的角度控制。 分类根据定子相数而不同：三相、四相、五相、六相相等的转子材料类别：永久磁铁式、磁阻式(反应式)。 1、基本结构，2 .工作原理，第9章控制电机，大连理工大学电气工程系，1 .定子2 .转子，一，基本结构，三相磁阻式步进电机原理图，9.3步进电机，大连理工大学电气工程系，步进电机典型结构，9.3步进电机，等等转子每隔俯仰角的一拍旋转的角度。 (1)m相单m拍运转(三相单三拍运转)、(2)m相双m拍运转(三相双双拍运转)、(3)m相单二m拍运转(三相单二六拍运转)、9.3步进电机、大连理工大学电气工学系、1.m相单m拍运转(三相单三拍运转

10、)、通电顺序： u相v相w相u相。u相通电、v相通电、w相通电、9.3步进电机、一步、二步、三步、步进角：=30、大连理工大学电气工学系、2.m相双m拍运转(三相双拍运转)、通电顺序： UV相VW相WU相。UV相通电、VW相通电、WU相通电、步进角：=30，9.3步进电机：大连理工大学电气工学系，3.m相单二m拍运转(三相单二六拍运转)，通电顺序： UUVVVWWWUU。1、2、3、4、5、6、步进角：=15、9.3步进电机、大连理工大学电气工学系、步进角、转速1转(1/zN )转、脉冲频率f1秒转(f/zN )转。 例如，三相步进电机z=40，采用单/双拍时：采用三相六拍时：9.3步进电机：

11、大连理工大学电气工学系，步进电机参数，驱动电源，最大静扭矩，启动频率，运转频率。控制步进电机、9.3步进电机、大连理工大学电气工程系、步进电机、9.3步进电机、更多图像、大连理工大学电气工程系、步进电机、更多图像、大连理工大学电气工程系2相为0.91.8步进角的大扭矩，低振动步进电机。 9.3步进电机，5相步进电机，更多图像，大连理工大学电气工程系，9.4速速发电机(TG )，功能把转速信号转换成与其成比例的电压信号。 用途补偿设备计算设备。 种类，1 .直流测速发电机，2 .交流测速发电机，第9章控制电动机，大连理工大学电气工学系，1 .直流测速发电机，1 .基本结构与普通的小型直流发电机相

12、同。 励磁方式：电磁式(他励)和永久磁铁式。 电磁式，9.4速发电机，永久磁铁式，2 .工作原理无负荷时：U=E=CEn，负荷时：U=ERaI，e，e，大连理工大学电气工学系，Un，RLRL2RL1，RL2RL1，误差的原因电枢反应。 环境温度的变化会引起各线圈的电阻值的变化。 负载变化，引起电刷和换向器的接触电阻的变化。 9.4速电机，大连理工大学电气工程系，二，交流速电机，一.基本结构定子：转子：二.工作原理，定子铁心有两相对称线圈。 笼型，杯型。 输出绕组，励磁绕组，正弦交流UfIfdd=dmsint(1)转子静止时励磁绕组一次绕组转子绕组二次绕组，9.4速发电机，大连理工大学电气工学系

13、，uf，if，Ed，励磁绕组的泄漏阻抗无视时，不与输出绕组： d交链，不产生E0 即，在n=0的情况下，U0=0。 9.4测速发电机，大连理工大学电气工学系，Uf，If，Ed，(2)转子旋转时，d，q，eq=c1dn=c2eq=c2 ndmsint=qmintc 1，C2电动机常数。 大连理工大学电气工程系，输出绕组：输出无负荷电压：、u0和uf同频率、同相位。 9.4速发电机，大连理工大学电气工程系，速发电机，9.4速发电机，更多图像，大连理工大学电气工程系，9.5自整角机(BS )，功能将旋转角信号转换为电压信号，或者反之。 通过两个以上的组合，实现旋转角的传输、变换、接收。 同步耦合系统

14、中没有机械耦合的两个系统同步旋转。 种类因作用而异：扭矩式、控制式。 各相数：单相、三相。 结构定子，转子。 第9章控制电机，大连理工大学电气工学系，自整角机结构图，第9.5自整角机，单相：定子为三相绕组，转子为单相绕组。 三相：定子、转子都是三相绕组。 大连理工大学电气工学系，自整角机的结构图，9.5自整角机，一，扭矩式自整角机，a发射机，b接收机，1 .转子处于协调位置时的纵脉振动，T=0，转子静止。 定子同步绕组、9.5自整角机、大连理工大学电气工程系、2 .转子处于非协调位置时、9.5自整角机、大连理工大学电气工程系、2 .转子处于非协调位置时、T0、接收机转子旋转角。 再次到达协调位

15、置，设T=0。 9.5自整角机，大连理工大学电气工学系，二，控制自整角机，1转子处于协调位置时，产生纵脉振磁，界与输出绕组不交链，U0=0。 9.5自整角机，大连理工大学电气工程系，2 .转子在非协调位置时，9.5自整角机，与输出绕组交链，产生E0sin。 我是U0sin。与输出绕组交链的成分，大连理工大学电气工学系：(a )励磁绕组处于垂直位置时，9.5自整角机，(b )励磁绕组拐弯时，大连理工大学电气工学系，自整角机，9.5自整角机，更多图像，22000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 固定

16、、转子铁心有相同结构且相互正交的两个绕组。 用于种类计算和数据传输的解算器。 1、正馀弦解算器，2 .线性解算器，*3.比例式解算器，*4.数据传输用解算器，第9章控制电机，大连理工大学电气工学系，一、正馀弦解算器，将转子的旋转角转换为具有正馀弦函数关系的电压信号。 定子D1D2 :励磁绕组。 D3D4:补偿线圈。 转子Z1Z2:馀弦输出线圈。 Z3Z4:正弦输出绕组。 基准位置(初始位置)，9.6分解器，大连理工大学电气工学系，1 .无负荷运转，转子在基准位置的情况下UfID12FDdd转子在基准位置时d1d2:ded为z1z2: de ized=4.44 fk w1n1dmez=4.44 fk w2n2dmuf=ed (ucos=ez=ked=kufusin=0，9.6解算器，大连理工大学电气工学系，转子偏离基准位置角时转子偏离基准位置角， z12=dco SZ 34=ds inez 12=ez cos=kedcos=kufcoosez 34=ez sin=keds in=ku fsin空载输出电压： Ucos=kUfcosUsin=kUfsin，9.6分解器，大连理工大学电气工学系，z EZ12IZ12FZ12 FZd (纵向) FZq (横向)、FZd=FZ12cosFZq=FZ12sin、9.6解算器、大连理工大学电气