第六章电气伺服系统.ppt

第六章：电气伺服系统 控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换,而不是进行能量转换. 6.1伺服系统的基本结构1) 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. 2).交流伺服电动机(1)结构 (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. 两相交流伺服电动机的结构 (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. (2).基本工作原理 两相绕组WF和WC分别通入频率相同的交流电,产生旋转磁场,使伺服电动机起动. 取消WC后,要防止自转. (3).消除自转现象的措施 加大转子电阻.如: 采用薄壁杯形转子. 鼠笼条用高阻材料黄铜 (4).交流伺服电动机的特性和应用 控制方法;有三种. 幅值控制,相位控制,幅-相控制 幅值控制原理图:控制电压Uc越高,电动机转速越高. 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, 4步进电动机是将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的一种执行元件 (1)分类与结构 步进电动机分为反应式,永磁式,和混合式三种. 三相反应式步进电动机由定子和转子两个部分构成. 右图中,定子有6个磁极,两个相对的磁极组成一相;转子上有均匀分布的4个齿. (3)通电方式 控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，每一拍转子所转过的角度称为一个步距角β。步进电动机的通电方式有三种。对于三相反应式步进电动机来说，每次只有一相绕组单独通电，如A→B→C→A，控制绕组每换接三次构成一个循环，这种方式称为三相单三拍；若每次有两相绕组同时通电，如AB→BC→CA→AB，每次循环换接三次，这种方式称为三相双三拍；若单相通电和两相通电轮流进行，如A→AB→B→BC→C→CA→A，这种方式被称为三相六拍。 (4)小步距角步进电动机 步进电动机无论采用哪种通电方式，步距角都太大，无法满足生产中对精度的要求，在实际应用中一般采用小步距角的步进电动机。设转子齿数为z，定子相数为m，则齿距角τ和步距角β为: Τ=360/ z β=360/K m z 其中K为状态系数，对于单相轮流通电方式和双相轮流通电方式来说，K=1，而对于单双相轮流通电方式来说，K=2。 从上式可知，步距角与相数及齿数有关，要想获得小的步距角的话，必须增大相数或齿数。但是，相数越多的话，它的驱动电源就越复杂，并且成本也越高，一般的步进电动机做成二相、三相、四相、五相或六相。因此，减小步距角的根本方法是增加转子齿数z。 3) 测速发电机测速发电机将转速转变为电压信号,广泛用于速度和位置控制系统中. 1.异步(交流)测速发电机 1) 结构特点:定子上有两套互差90度电角度的激磁绕组WF和输出绕组WC;转子为空心杯形. 2) 工作原理:杯形转子可以看成一个导条非常多的鼠笼转子.在激磁电压一定的情况下,当输出绕组的负载很小时,测速发电机的输出电压U0与转速n成正比: U0=Kn 3) 交流测速发电机使用中的几个问题: (1)主要技术指标 剩余电压:测速发电机转速为零时的输出电压.它会使控制系统误动作. 线性误差 : (2)使用中应注意的问题: 输出特性的线性度, 温度变化的影响,可加温度补偿装置. 2.直流测速发电机 1)基本原理 电气原理如右图所示,它是一种测量转速用小型他激直流发电机.空载时,电枢两端电压为: * 接线图 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 转子电阻不同时的机械特性 不同控制电压下的机械特性 应用方框图 由环形分配器送来的脉冲信号，对定子绕组轮流通电。设相序为A→B→C→A。 当A相控制绕组通电， 而B、C相不通电时，步进电动机的气隙磁场与A相绕组轴线重合， 而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过， 故电动机转子受到一个反应转矩(静转矩)的作用，在此转矩的作用下， 使转子的齿1和齿3旋转到与A相绕组轴线相同的位置上，如图(a)所示， (2)步进电动机的工作原理 然后B相通电如图(b)所示,转子在空间沿逆时针方向转过30度,