电机PPT

第七章控制电机•控制电机的特点：电磁工作原理同普通旋转电机，但功率较小，作用为完成信号的传递和转换第一节伺服电动机•又名执行电机，其特点主要有：•①可控性好：信号消失后能立即自行停转；•②稳定性高：转速随转矩的增加而均匀下降；•③适应性强：即反应快、灵敏度高•种类：交流伺服电动机直流伺服电动机•一、交流伺服电动机•（一）工作原理•1、结构原理图•如右图示•2、工作原理•①条件：大转子电阻，使•②运行过程：如上图励磁绕组控制绕组212RXX≥1•通常情况下，T=T1+T2，在正向旋转时，0s1，T0。只要负载转矩不太大，转子仍继续旋转，不会因控制信号的消失而停转，形成“自转”现象，但在自动控制系统中是不允许的励磁绕组固定交流电源脉振磁场控制绕组可变交流电源可变磁场+可变旋转磁场正常转子电阻时的单相转矩210sTT1T2Tsk•转子电阻增大时，单相转矩为TeT1012T2ssm1sm2TeTeT1012T2ssm1sm2TeTeT1012T2ssm1sm2Te•由前三图知增大转子电阻，使sm1，则合成单相转矩在电动机正向旋转范围内为负值，即T0。这就是说，控制信号消失后，处于单运行状态的电机由于电磁转矩为制动性质而能迅速停转。因此，增大转子电阻是防止交流伺服电动机出现“自转”现象的有效措施210sTT1T2TLTT'增大转子电阻后的单相转矩制动转矩•可以增大调速范围：普通的异步电机稳定运行区仅在：0ssm，而sm=0.1~0.2,所以调速范围甚小。•增大转子电阻，使sm增大，从而增大调速范围•增大稳定范围sTsk110sk2123sm1=0.2,sm2=1.1,sm3=1.8（二）基本结构Rotor笼型转子非磁性空心杯转子铁磁性空心杯转子12345杯壁厚0.2~0.8mm，J小杯壁0.5~3mm，J较大，有单边磁拉力，已较少用•（三）控制方法•要求：不仅需要停止和转动的伺服性，还要能够控制转速和转动方向•(1)幅值控制——保持控制电压相位不变，改变其幅值进行控制•(2)相位控制——保持控制电压幅值不变，改变其相位进行控制•(3)幅—相控制——同时改变控制电压的幅值和相位来进行控制改变控制电压大小改变控制电压相位•（四）机械特性和调节特性•1、机械特性•①定义：控制信号一定时电磁转矩随转速变化的关系•②变化关系相位控制幅值控制幅相控制•2、调节特性•①定义：输出转矩一定时，转速与控制电压信号变化的关系。•②变化关系幅值控制相位控制幅相—控制二、直流伺服电动机•直流伺服电动机的结构和普通直流电动机相同，但常用永磁体代替励磁绕组•直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动机相同•特点：无自转现象•1、电枢控制时直流伺服电动机的特性•①线路图：如右图•②特性表达式：•磁路线性→fCUU电枢控制线路图2TCeTeaaCUCCTnRRfUC•令•A.由（7-7）知α=常数时，直流伺服电机的机械特性为线性•将（7-7）变形为222TfeTfeaaCCUCCCUTnRR2TfeBaCCUTRCCneB1eeBBTnTvTn（7-7）电枢控制时的机械特性TTTnneBB（7-8）•B.当式（7-8）中T=常数时，式（7-8）为调节特性，显然调节特性是线性的电枢控制调节特性•2、磁场控制时直流伺服电动机的特性•①线路图：如下图磁场控制线路图CUC2222TfeTfeaaCCUCCCUTnRR2TfeBaCCUTRCCneB1•两种控制方式的比较：电枢控制方式的机械特性与调节特性均为线性的，特性曲线簇为一组平行线；同时电枢电路电感小，时间常数小，响应迅速，故常用电枢控制式22eeBBTnTvTn2TnnvB磁场控制时的机械特性磁场控制时的调节特性第二节测速发电机•用途：作为检测元件检测机械转速信号。•要求：1）高精度；2）高灵敏度。•种类：•一、交流异步测速发电机•（一）结构及工作原理•1、结构直流测速发电机交流测速发电机同步测速发电机异步测速发电机应用较广•结构与杯形转子交流伺服电动机类似，由内、外定子，非磁性材料制成的杯形转子等部分组成•定子上放置两个在空间相互垂直的两相绕组，一个为励磁绕组，另一个为输出绕组•2、工作原理交流异步测速发电机的工作原理•如右图，在励磁绕组施加恒定单相电压，那么输出绕组则有与转速大小成正比的电压信号•气隙脉振磁密：xtBtxBdmdπcoscos),(•等效线圈中旋转电动势：•有效值为•在作用下，转子导体中产生，由产生的磁通是交变的，从有效值来看•其轴线与输出绕组轴线重合，那么输出绕组的•（二）主要误差•测速发电机的定子绕组和转子杯都有一定的参数。•1、线性误差•气隙磁通d的变化。nCEdrq2tEtCnerqdrqcos2cosnCnCKNfNfEUdq244.444.421212rqErqIqrqIrqqKEdrrrNfjEZIEEIEU111'2'2'2111144.411'2'244.4NfZIjrrd•由此知与有关。•同时由工作原理知，当转子转动时，在输出绕组上将产生，转子杯切割该磁通将在线圈中产生来，如右图•即转子杯回路中不仅有，还有，从而引起及的变化d'2rIqrdE'2rErdE'2rI1I•2、相位误差•输出电压与励磁电压之间的相位误差是励磁绕组以及杯形转子的漏阻抗压降引起的•由电动势平衡方程式可得右图的相量图，由图知1U11XIj11RI1E1I2UE1ErqErqIqd•3、剩余电压•①定义：交流测速发电机转速为零时输出绕组所产生的电压。一般几十毫伏•②原因：励磁绕组轴线与输出绕组轴线不垂直；•定子加工不良，造成气隙不均匀；剩余电压对输出特性的影响•杯形转子杯壁厚度不均匀或转子偏心（交变分量）。•③减小剩余电压的措施改进制造材料和工艺，降低磁路饱和程度；采用内外定子铁心可调结构；采用补偿绕组（可补偿剩余电压的固定分量）；•二、直流测速发电机•（一）结构及工作原理•1、结构•与普通小型直流发电机相同，在功率小时磁极采用永磁体制成，一般采用他励式•2、工作原理•与直流发电机相同•感应电动势：•外接负载时00060epZEnCna直流测速发电机的工作原理LaaRRUEIREU00nRRCULae10（7-23）•由式（7-23）可得测速发电机的输出特性•（二）误差•由于直流测速发电机的磁场恒定•因此无剩余电压，无相位误差，•但存在线性误差直流测速发电机的输出特性复习题•1、什么是伺服电动机？对伺服电动机的基本要求是什么？•2、交流伺服电动机的工作原理是什么？控制方法有哪些？•3、伺服电动机的机械特性和调节特性如何？•4、直流伺服电动机的控制方式有几种？他们的特性有什么不同？•5、测速发电机的用途是什么？•6、交流测速发电机的结构及原理是什么？误差的种类及原因是什么？•7、交流测速发电机的结构及原理是什么？