控制电机
35页1、第10章 控制电机,10.1 伺服电动机,10.2 测速发电机,10.3 自整角机(略),10.4 步进电动机,10.5 自动控制的基本概念,第10章 控制电机,教学要求:,1.了解交流伺服电动机的结构和工作原理。,2.了解直流伺服电动机的结构和工作原理。,3.了解交流测速发电机的结构和工作原理。,4.了解步进电动机的结构和工作原理。,前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的,其主要任务是能量的转换。,各种控制电机有各自的控制任务: 如: 伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱 动控制对象;测速发电机将转速转换为电压,并传 递到 输入端作为反馈信号。步进电动机将脉冲信号 转换为角位移或线位移。,本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和 传递控制信号,能量的转换是次要的。,控制电机的种类很多,本章只讨论常用的几种: 伺服电机、测速电机、自整角机、步进电机。,对控制电机的主要要求:动作灵敏、准确、 重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。,伺服电动机可分为两类:,伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。,10.1 伺服电
2、动机,伺服电动机可控性好,反应迅速。是自动控 制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。,10.1.1 交流伺服电动机,交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90的两个绕组:励磁绕组和控制绕组,其结构如图所示。,励磁绕组,控制绕组,杯形转子,内定子,交流伺服电动机结构图,励磁绕组串联电容C , 是为了产生两相旋转磁场。,适当选择电容的大小,可使通入两个绕组的电流相位差接近90,从而产生所需的旋转磁场。,工作时两个绕组中产生的电流 和 的相位差近于90,因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下,转子便转动起来。,控制电压 与电源电压 频率相同,相位相同或反相。,加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励 磁电压不变),由于旋转磁场的旋转方向发生变 化,使电动机转子反转。,交流伺服电动机的特点:在电动机运行时如果控制电压变为零,电动机立即停转。,不同控制电压下的机械特性曲线 n=f(T), U1=常数,交流伺服电动机的机械特性如图所示。,在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的 下降,特性曲线下移。在同一负载转矩作用时, 电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。,交流伺服电
3、机的输出功率一般为0.1-100 W,电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛,如用在各种自动控制、自动记录等系统中。,应用:,10.1.2 直流伺服电动机,直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相 同。只是为减小转动惯量,电机做得细长一些。,直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机 相同。,供电方式:他励供电。励磁绕组和电枢分别由两个独立的电源供电。,U1为励磁电压, U2为电枢电压,直流伺服电动机的接线图,由机械特性可知: (1) 一定负载转矩下,当磁通不变时,U2 n。 (2) U2=0时,电机立即停转。,电动机反转:改变电枢电压的极性,电动机反转。,直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样,也可用下式表示,机械特性曲线如图所示。,直流伺服电动机的 n=f(T)曲线(U1=常数),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。直流伺服电机输出功率一般为1-600W。,应用:,10.2 测速发电机,测速发电机是一种转速测量传感器。在许 多自动控制系统中,它被用来测量旋转装置的 转速,向控制电路提供与转速大小成正比的信 号电压。
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