单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,5,章,控制电机,5.1,伺服电动机,5.2,测速发电机,将电压信号转变成转角和转速，驱动控制对象旋转。用在自动控制系统中作为执行元件，其转动的速度和方向将随控制电压的大小和极性而变化。,5.1,伺服电动机,前面所讨论的电机，都是作为动力电机来使用的。而本章所介绍的电机为,控制电机，其主要任务是转换和传递控制信号,，能量转换是次要的。一般用在自动控制、测量及计算系统中。,概述,伺服电动机分为交流伺服和直流伺服电动机两类,1.,交流伺服电动机的特点,（,1,）可控无自转,当控制电压,U,C,=0,时,转速,n,=0,；,（,2,）灵敏度高,转速与转向随控制电压的大小和,极性而改变；,（,4,）功率小,通常为零点几瓦,几十瓦；,（,5,）运行稳定,n,在,(0,n,0,之间连续稳定运行；,（,6,）起动电压小,U,st,=,U,N,(3,。,（,3,）响应快速,由于转动惯量小，起动转矩大，,所以电动机起动快；,交流伺服电动机的控制电压为交流电压,特点为：,一、交流伺服电动机,2.,交流伺服电动机的结构,-,亦称为两相异步电动机,交流伺服,电动机,定子,定子绕组,定子铁心,鼠笼形转子,杯形转子,内定子,外定子,励磁绕组,WF+C,控制绕组,WC,转子,U,C,I,C,MS,WC,WF,C,U,f,I,f,减小主磁路的磁阻（杯形转子）,在空间上垂直放置,细长,细长的空心薄壁圆筒,交流伺服电动机的定子,由,定子铁心和定子绕组构成,笼形交流伺服电动机的转子,与三相异步电动机的笼形转子相比,形状更加细长,转子电阻,R,2,更大。,特点,伺服电动机杯形转子的结构,杯形,转子,可视为由,无数根金,属导体并,联而成。,杯形交流伺服电动机的结构,(,内、外定子结构,),杯形,转子,可视为由,无数根金,属导体并,联而成。,3,、,交流伺服电动机的工作原理,-,同电容分相式单相异步电动机,在控制绕组上加入控制电压,U,c,产生正弦电流,I,c,U,C,I,C,MS,WC,WF,C,U,f,I,f,励磁绕组,串入电容,C,加入励磁电压,U,f,产生电流,I,f,选择,C,使,I,f,和,I,C,相位相差,90,O,旋转磁场,n,0,n,使转子转动起来,要求：,U,f,一定时，,n,的大小、方,向随,U,C,变化。,2.U,f,一定时，,U,C,=0,，,电动机,立即停转。,问题：,电动机自转现象,MS,WC,WF,C,U,f,I,f,U,C,=0,n,0,n,-,脉动磁场,当,U,C,=0,，,U,f,一定时，,I,f,将产生脉动磁场，在此脉动磁场的作用下，转动的转子将继续转动，而不会立即停转,解决措施：,增大转子电阻,R,2,-,自转现象,T,S,0,1,S,m,T,max,当,R,2,较大,时,S,m,1,当转子电阻,R,2,增加到,使,S,m,1,时,励磁电压单独作用产生的电磁转矩,T,与电动机的转向相反,成为制动转矩,以保证电动机,不自转,。,T,S（n）,0,1,2,T,R,2,增大,增大,T,+,n,0,T,-,-n,0,T,=,T,+,-,T,-,4.,机械特性曲线,0.4U,C,U,C,0.8U,C,0.6U,C,n,0,T,Uc,控制方式,幅值控制,相位控制,幅值,-,相位控制,MS,WC,WF,C,U,f,U,C,幅值控制方式,R,特点：,1.,利用,Uc,的有无实现启动、停止控制。,2.,利用,Uc,的大小调节,n,（,T,L,一定，,Uc,，,n,若,T,L,，,欲使转速,n,不变,应使,U,C,）,3.,利用改变,Uc,的极性，改变电机的转向。,4.,适用于小功率场合，,0.1W100W,。,二、直流伺服电动机,1.,直流伺服电动机的结构,同直流他励电动机结构，只是为了减少惯性，其电枢细长,n,0,T,0.4U,C,U,C,0.8U,C,MS,-,U,f,U,C,+,+,-,-,I,C,E,I,f,Uc,-,电枢控制电压,U,f,-,直流励磁电压,2.,直流伺服电动机的机械特性,n,=,R,a,K,e,T,K,e,K,t,2,U,C,特点：,1.,利用,Uc,的有无实现启动、停止控制。,2.,利用,Uc,的大小调节,n,（,T,L,一定，,Uc,，,n,；,若,T,L,欲使转速,n,不变,应使,U,C,）,3.,利用改变,Uc,的极性，改变电机的转向。,4.,适用于大功率场合，,1W600W,。,直流伺服电动机和交流伺服电动机的区别：,2.,交流机结构简单。直流机的结构复杂，有电磁干扰。,1.,交流机特性软。直流机的特性硬。,3.,交流机功率小。直流机的功率大。,5.2,测速发电机,-,将转速变为电压信号。用于测量和调节转速的场合。,U=,Kn,一、交流测速异步发电机,1.,E,O,=0,WF,WC,交流测速异步发电机的工作原理,交流测速异步发电机的结构类似杯形转子伺服电动机,（,1,）转子静止时,转子绕组中产生,感应电动势及涡流,r,r,1,合成磁场,1,WC,输出绕组中：,E,O,=0,，,U,O,=0,U,O,=0,脉振磁场,f,U,f,I,f,f,WF,励磁绕组加,U,f,1,方向与,WC,轴线垂直,U,f,WF,I,f,WC,f,1,（,2,）转子转动（,n,）,时,Er,Ir,n,杯形转子旋转切割,1,r,r,r,方向与,WC,轴线平行,E,O,在,输出绕组中感应出,E,O,（,U,O,）,U,O,U,O,=E,O,=,Kn,2.,交流测速异步发电机的输出特性,U,O,n,理想特性,实际特性,特点：,（,1,）,U,O,=,Kn,（,2,）,n,反转，,U,O,相位反向,（,3,）,有线性误差,（,4,）,有剩余电压,二、直流测速发电机,直流测速发电机的结构同小型他励直流发电机,U,f,-,直流励磁电压,G,-,U,f,U,a,+,+,-,-,I,a,E,I,f,Ua,-,电枢电压,R,L,n,1.,空载特性（,R,L,=,）,U,aO,=E=,K,e,n,=,C,e,n,2.,输出特性（,R,L,）,U,a,=E-,I,a,R,a,I,a,=,U,a,/,R,L,U,a,=,C,e,n,1+,R,a,R,L,R,L,=,R,L1,R,L2,R,L,R,L1,R,L2,U,a,n,特点：,（,1,）,R,L,=,，,输出特性为线性,（,3,）,R,L,，,n,有限,-,最小负载电阻，最高转速限制,（,4,）,无剩余电压,（,2,）,R,L,=,，,输出特性,有线性误差。,R,L,，,n,误差,