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1、第六章第六章 控制電機控制電機 6.1 交流伺服電動機 6.2 直流伺服電動機 6.3 力矩電動機 6.4 小功率同步電動機 6.5 直線電動機 6.6 測速發(fā)電機 6.7 自整角機 控制電機控制電機的功能的功能 控制電機是在普通旋轉(zhuǎn)電機基礎(chǔ)上產(chǎn)生控制電機是在普通旋轉(zhuǎn)電機基礎(chǔ)上產(chǎn)生的特殊功能的小型旋轉(zhuǎn)電機。控制電機在控的特殊功能的小型旋轉(zhuǎn)電機。控制電機在控制系統(tǒng)中作為制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件、檢測元件和運算元執(zhí)行元件、檢測元件和運算元件。件。 控制電機的工作原理控制電機的工作原理 從工作原理上看，控制電機和普通電機從工作原理上看，控制電機和普通電機沒有本質(zhì)上的差異，但普通電機功率大，沒有本質(zhì)上的差

2、異，但普通電機功率大，側(cè)重于電機的側(cè)重于電機的啟動、運行和制動啟動、運行和制動等方面的等方面的性能指標(biāo)，而控制電機輸出功率較小，性能指標(biāo)，而控制電機輸出功率較小，側(cè)側(cè)重于電機控制精度和響應(yīng)速度。重于電機控制精度和響應(yīng)速度。 控控 制制 電電 機機的分類的分類 控制電機按其功能和用途可分為控制電機按其功能和用途可分為信號檢測和信號檢測和傳遞類傳遞類控制電機及控制電機及動作執(zhí)行動作執(zhí)行類控制電機兩大類。類控制電機兩大類。執(zhí)行電機包括執(zhí)行電機包括伺服電機、步進(jìn)電機伺服電機、步進(jìn)電機和和直線電機等直線電機等；信號檢測和傳遞電機包括信號檢測和傳遞電機包括測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角

3、機器和自整角機等。等。6.1 交流伺服電動機1. 兩相交流伺服電動機的接線圖兩相交流伺服電動機的接線圖2、杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)、杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)表表6.1 交流伺服電動機性能特點、應(yīng)用范圍交流伺服電動機性能特點、應(yīng)用范圍種類種類型型號號結(jié)構(gòu)特結(jié)構(gòu)特點點性能特點性能特點應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍鼠籠式轉(zhuǎn) 子SLSL類似于普通鼠籠轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子細(xì)長，轉(zhuǎn)子為高電阻率材料勵磁電流小，勵磁電流小，體積小，機械強度高，低速運行不低速運行不穩(wěn)定，速度有時穩(wěn)定，速度有時快時慢的抖動快時慢的抖動小功率的自動控制系統(tǒng)空心杯轉(zhuǎn) 子SKSK轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為薄壁園筒形，放于內(nèi)外定子之間轉(zhuǎn)動慣量小，運運行平滑，行平滑，無

4、抖動現(xiàn)象，勵磁電流勵磁電流大，體積大大，體積大要求運行平滑的系統(tǒng)3.交流伺服電動機性能特點、應(yīng)用范圍交流伺服電動機性能特點、應(yīng)用范圍4、基本工作原理、基本工作原理當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差 90o 的額定電壓時：的額定電壓時： 兩相通電兩相通電 ic 和和 if 產(chǎn)生產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生產(chǎn)生 T 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 如果如果 uc 反相，即改變反相，即改變 ic 和和 if 的相序的相序旋轉(zhuǎn)磁場改變方向旋轉(zhuǎn)磁場改變方向 n 的方向改變。的方向改變。 同時減小同時減小 uc 和和 uf 而保持其而保持其 90o 的相位差的相位差磁通勢磁通勢 的幅值的幅值 T n

5、 。SM 控制繞組控制繞組 勵磁繞組勵磁繞組 Uc Uf cfIcIf同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速06 0/nfp 兩相交流伺服電機存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。 消除“自轉(zhuǎn)”的措施： 增大轉(zhuǎn)子的電阻，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條采用高電阻材料。增大轉(zhuǎn)子的電阻，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條采用高電阻材料。20mmSrnTf S時，（）為制動轉(zhuǎn)矩5、消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象、消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象不同轉(zhuǎn)子電阻的伺服電動機的機械特性不同轉(zhuǎn)子電阻的伺服電動機的機械特性交流伺服電動機的機械特性交流伺服電動機的機械特性6.交流伺服電動機的控制特性交流伺服電動機的控制特性（1）控制類別：幅值控制、相位控制和幅值-相位控制（2）幅值控制的電路原理（3）幅值控制的機械特性曲線（4）交流伺服電動

6、機應(yīng)用輸出功率0.1100W，電源頻率50Hz、400Hz。應(yīng)用在數(shù)控機床、雷達(dá)的控制系統(tǒng)及機器人控制系統(tǒng)中等。1.直流伺服電動機的電路原理直流伺服電動機的電路原理2caeemURnTKK K（6-1）6.2 直流伺服電動機2.直流伺服電動機的應(yīng)用直流伺服電動機的應(yīng)用3.直流伺服電動機的機械特性直流伺服電動機的機械特性由機械特性可知：由機械特性可知：(1) Uf（即磁通（即磁通 ）不變時，）不變時，一定的負(fù)載下，一定的負(fù)載下，Uc ,n 。(2) Uc=0時，電機立即停轉(zhuǎn)。時，電機立即停轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機反轉(zhuǎn)。電樞電壓的極性改變，電機反轉(zhuǎn)。 直流伺服電機的特性較交流伺服電

7、機硬。經(jīng)直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為為1-600W。它的用途很多，如隨動系統(tǒng)中的。它的用途很多，如隨動系統(tǒng)中的位置控制等。位置控制等。應(yīng)用：應(yīng)用：6.3 力矩電動機特點：特點： 轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩大 轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速低 與負(fù)載直接連接； 能帶動負(fù)載堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)。力矩電動機交流力矩電動機直流力矩電動機異步同步1 .永磁直流力矩電動機的結(jié)構(gòu)永磁直流力矩電動機的結(jié)構(gòu)特點：特點： Dl 2.直流力矩電動機轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低的原因直流力矩電動機轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速低的原因212222aaaaFBI lBI NlDDTNFNBI lDD lcD

8、lNlclNBI NlcTD又（6-2）（1）力矩大的原因）力矩大的原因（2）轉(zhuǎn)速低的原因）轉(zhuǎn)速低的原因000601201201aaaaeBlDnNBl DnUEUnNBlDnD又一匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：N匝繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：（6-3）3.直流力矩電動機的與應(yīng)用直流力矩電動機的與應(yīng)用運行特征：能在低速與堵轉(zhuǎn)下運行，能產(chǎn)生足夠大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩而不損壞電機；精度高、反應(yīng)快、線性度好；調(diào)速范圍大，調(diào)速范圍：0.00017r/min-25r/min應(yīng)用：用于低速、可調(diào)轉(zhuǎn)矩的隨動系統(tǒng)作執(zhí)行元件。6.4 小功率同步電動機 前面討論過的伺服電動機，其轉(zhuǎn)速是隨控制信號轉(zhuǎn)速是隨控制信號或負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化而變化的

9、或負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化而變化的。而在傳真機、磁帶錄音機和各種精確的計時或記錄裝置中，往往需要一種能在電源電壓波動或負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時仍可保持轉(zhuǎn)速恒定電源電壓波動或負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時仍可保持轉(zhuǎn)速恒定不變的電動機不變的電動機。額定功率從零點幾瓦到數(shù)百瓦的各種小功率同步電動機小功率同步電動機就是在一定的輸出功率范圍內(nèi)具有這種恒速特性恒速特性的連續(xù)運轉(zhuǎn)同步電動機。運行特性運行特性：-連續(xù)運轉(zhuǎn)；功率：功率： P 1W， P 100W；應(yīng)用：應(yīng)用： 恒速傳動中傳動電動機，控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。分類：分類：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)材料分類：永磁式、反應(yīng)式（磁阻式）、磁滯式等1.小功率同步電動機概述小功率同步電動機概述1）三相永磁式小功

10、率同步電動機原理接線圖2）單相磁滯式小功率同步電動機原理接線圖2. 永磁式同步電動機永磁式同步電動機1）永磁式小功率同步電動機結(jié)構(gòu)2）工作原理1）異性相吸）異性相吸2）失步）失步3）永磁式同步電動機難起動的原因4）永磁式同步電動機異步起動1) 異步起動:2) 永磁鐵:3. 磁阻式電磁減速同步電動機磁阻式電磁減速同步電動機1) 結(jié)構(gòu)0022222/2srRssrrrsrsrsrrZZKZZZZZZZZZZfZZp（6-4）（6-5）（6-6）2) 工作原理6.5 直線電動機直線電動機1.直線電動機的結(jié)構(gòu)直線電動機的結(jié)構(gòu)628a旋轉(zhuǎn)異步電動機旋轉(zhuǎn)異步電動機 直線電動機直接實現(xiàn)直線運動，從而消除了旋

11、轉(zhuǎn)電動機由旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的中間機構(gòu)，使精度提高，結(jié)構(gòu)簡化，響應(yīng)快速。直線電動機直線電動機短初級直線電動機短初級直線電動機短次級直線電動機短次級直線電動機2.直線電動機的工作原理直線電動機的工作原理222c o s2smssFK p ISf s（1 - S ）（1 - S ）（6-23）（6-24）6.6 測速發(fā)電機測速發(fā)電機0dUKnKKdt（7-1） 測量轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速 機電微分、積分器機電微分、積分器6.6.1 異步交流測速發(fā)電機異步交流測速發(fā)電機1. 異步交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)異步交流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)工作繞組或輸出繞組工作繞組或輸出繞組2. 異步交流測速發(fā)電機的原理異步交流測速發(fā)電機的原

12、理20222000ppEnEEEnUEKn （6-8）（6-9）（6-10）（6-11）3.異步交流測速發(fā)電機應(yīng)用中應(yīng)注意的問異步交流測速發(fā)電機應(yīng)用中應(yīng)注意的問題題1）主要技術(shù)指標(biāo) a.剩余電壓 b.線性誤差 c.相位誤差 d.輸出斜率異步交流測速發(fā)電機的輸出特性的線形度異步交流測速發(fā)電機的輸出特性的線形度1. 工作原理圖工作原理圖6.6.2 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機2. 工作原理工作原理01seaaaaaLcaaLUEC nUEI RUIRC nURR（6-13）（6-14）（6-15）（6-16）3.輸出特性輸出特性6.7 自整角機自整角機1.結(jié)構(gòu)特點2.控制式自整角機的線路結(jié)構(gòu)3.控制式自整角機的工作原理4.控制式自整角機應(yīng)用實例6.6.3力矩式自整角機1.電路結(jié)構(gòu)2.力矩式自整角機的應(yīng)用實例