机电传动与控制第3章(上).pptVIP

本章基本要求和重点： 1、掌握对控制电机的主要要求。 它是用来完成信息的传递和变换，应具有良好的可控性，快速响应，大启动转矩，小转动惯量，精度要高，误差要小。 2、了解机电传动控制系统中一些常用控制电机的基本结构。 3、重点掌握各种控制电机的基本工作原理、 主要运行特性及特点。 4、了解各种控制电机的应用场所，以便正确选用和使用它们。 5、难点是理解交流伺服电动机的自转现象及消除原理。 3.1 伺服电动机 伺服电动机也称为执行电动机，将电信号转换轴上的转角或转速，有直流和交流两种，最大的特点是可控。与普通电机相比：有调速范围广、能实现迅速的启和停、过载能力强，可靠性好等特点。 3.1.1两相交流伺服电动机的结构 其定子绕组与单相电容分相式异步电动机相似，嵌入两个相差90度的绕组，励磁绕组和控制绕组，它们分别接入两个不同的交流电源（同频率）。 其转子一般分为鼠笼转子和杯形转子两种。使用最多的是鼠笼转子的交流伺服电动机。 1)定子： 定子由硅钢片叠成： 在定子铁心的内圆表面嵌 有两套相差90度电角度的绕组：激磁绕组WF,控制绕组WC； 这两套绕组分别由两个电源供电。 2)转子： 分为鼠笼型和杯型两种。 (1)鼠笼型转子作得细而长，转子导体采用高电阻率的材料.用于小功率的自动控制系统.产品型号SL系列。 (2)空心杯型转子作成薄壁圆筒形,放在内外定子之间，用于要求运行平滑的系统，产品型号SK系列。 杯型转子伺服电动机结构图 激磁绕组1;控制绕组2;内定子3; 外定子4;转子5 3.1.2 基本工作原理 以单相异步电动机原理为基础。励磁绕组接到电压一定的交流电网上，当控制绕组上有控制信号输入时，两相绕组产生旋转磁场。同步转速为： 把控制电压的相位改变180度，可改变伺服电动机的旋转方向。要求控制电压一但取消，电动机必须停转。但是取消控制电压后，励磁电压仍可使电动机继续旋转，既所谓“自转”现象。 3.1.3 消除自转现象的措施 其解决办法是，使转子导条具有较大的电阻。这样最大转矩出现在s=1附近。可得出不同转子电阻的伺服电动机机械特性曲线。 设计电阻使电动机单相运行时最大转矩出现在SM大于1 处。 由图看出：曲线1为有控制电压时，曲线T为去掉控制电压时，此时T与n相反，成为制动转矩，它可使转子迅速停止转动，保证不会出现自转现象。而励磁绕组始终接在电源上。合成电磁转矩出现在第二和第四象限。 控制方法有幅值控制、相位控制、幅值--相位控制 幅值控制接线图 3.1.4 特性和应用 不同电压下的机械特性曲线 由图可见：在一定负载下，控制电压越高，S越小，转速越高。改变电压可改变转速。 应用举例 (1)参数：交流伺服电动机输出功率为0.1-100W(再大则用直流伺服电动机)；电源频率50-400Hz。 (2)应用：雷达天线的旋转控制；飞机驾驶盘的控制；流体阀门开关控制。 典型应用方框图 两相交流伺服电动机应用非常广泛： 可以方便的利用控制电压的有无来进行启动、停止，利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低。而伺服电动机的性能直接影响着整个系统的性能。选择时要注意系统对伺服电动机的静态、动态特性的要求。一般输出功率不大。 3.2 交流伺服电动机 交流伺服电动机减去了直流伺服电动机中的换向器，提高了运行的可靠性。 一、三相交流永磁伺服结构 1.定子 三相绕组和铁芯组成。三相绕组直流供电，由电子换向器轮流供电，以产生旋转磁场。（同步电机） 2.转子 永磁铁芯。 二、无刷直流电动机 1.结构 相当于一台反装式直流电动机。定子为三相绕组和铁芯组成。三相绕组直流供电，由电子换向器轮流供电，以产生旋转磁场。 转子为永磁体，转子轴上装有转子位置检测器、测速发电机和光电脉冲编码器。 转子位置检测器：输出信号控制电子换向器，实现对电动机的换向，即电子换向器中的晶体管的导通和截止由转子位置检测器的输出信号控制。 转子位置检测器的种类：光电式、电磁式、接近开关式。 测速发电机：检测转子的运行速度，用于速度反馈。 光电编码器：检测转子的旋转角度，输出信号反馈给CNC实现位置控制。 2.工作原理 三相绕组直流供电，由电子换向器轮流供电，以产生旋转磁场。 3.3 直流伺服电动机 1.基本结构:与普通他激直流电动机相同.(有换向器) 2.分类:电磁式(他激式); 永磁式, 3.电气原理图:如右图.其中(a)为电磁式(b)为永磁式. 4.参数:输出功率1-600W. 它的基本结构和工作原理与