机电传动控制控制电动机PPT学习教案

1、会计学1机电传动控制控制电动机机电传动控制控制电动机2021-12-626.1 交流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机的接线图交流伺服电动机的接线图定子上装有两个在空间相差定子上装有两个在空间相差90度的度的绕组绕组:励磁绕组励磁绕组WF和控制绕组和控制绕组WC。这两套绕组分别由两个不同的交流这两套绕组分别由两个不同的交流电源供电。电源供电。定子：定子：两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构交流伺服电动机实质上是一个两相异步电动机。交流伺服电动机实质上是一个两相异步电动机。 运行时，励磁绕组始终加上一运行时，励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压定的交流励磁电压Uf，控制绕组则，控制

2、绕组则加上控制信号电压加上控制信号电压Uc。第1页/共26页2021-12-63 杯型转子伺服电动机结构图杯型转子伺服电动机结构图(1)鼠笼型转子交流伺服电鼠笼型转子交流伺服电动机的结构与普通笼型异动机的结构与普通笼型异步电动机相同；多应用于步电动机相同；多应用于小功率自动控制系统中。小功率自动控制系统中。(2)空心杯型转子交流伺服空心杯型转子交流伺服电动机的结构如右图所示电动机的结构如右图所示。多用于要求低速运行平。多用于要求低速运行平滑的系统中。滑的系统中。转子：转子：分为鼠笼型和杯型两种。分为鼠笼型和杯型两种。两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构第2页/共26页2021-12

3、-64基本工作原理基本工作原理交流伺服电动机的工作原理与电容分相式单相异步电动机相似。交流伺服电动机的工作原理与电容分相式单相异步电动机相似。交流伺服电动机接线交流伺服电动机接线伺服电动机在控制信号消失后伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为仍继续旋转的失控现象称为“自转自转”。“自转自转”的原因是什么？的原因是什么？怎么样消除怎么样消除“自转自转”这种失控现这种失控现象呢？象呢？第3页/共26页2021-12-65消除自转现象的措施消除自转现象的措施对应于不同转子电阻对应于不同转子电阻r2的的n=f(T)曲线曲线Uc=0时交流伺服电动机的时交流伺服电动机的n=f(T)曲线曲线第4

4、页/共26页2021-12-66Uc=0时交流伺服电动机的时交流伺服电动机的n=f(T)曲线曲线 增大转子电阻增大转子电阻r2，可使单相供，可使单相供电时合成电磁转矩在第二和第四电时合成电磁转矩在第二和第四象限，成为制动转矩，不仅可以象限，成为制动转矩，不仅可以消除消除“自转自转”现象，还可以扩大现象，还可以扩大交流伺服电动机的稳定运行范围。交流伺服电动机的稳定运行范围。但转子电阻过大，会降低起动转但转子电阻过大，会降低起动转矩，从而影响快速响应性能。矩，从而影响快速响应性能。 消除消除“自转现象自转现象”的措施的措施第5页/共26页2021-12-67交流伺服电动机的特性与应用交流伺服电动机

5、的特性与应用交流伺服电动机的控制方法有三种：交流伺服电动机的控制方法有三种： 幅值控制幅值控制、相位控制、幅值、相位控制、幅值- -相位控制。相位控制。幅值控制电路原理图幅值控制电路原理图不同控制电压下的机械特性不同控制电压下的机械特性第6页/共26页2021-12-68 通过改变通过改变R的大小，即改变控制的大小，即改变控制电压电压Uc的大小；在一定负载转矩下，的大小；在一定负载转矩下，控制电压越高，转差率越小，电动控制电压越高，转差率越小，电动机的转速就越高；机的转速就越高； 维持维持Uf与与Uc相位差为相位差为90度，利度，利用改变控制电压幅值大小来改变转用改变控制电压幅值大小来改变转速

6、的方法，称为速的方法，称为幅值控制方法幅值控制方法。 实质实质都是利用改变正、反向旋都是利用改变正、反向旋转磁势的大小，以改变转磁势的大小，以改变T+和和T-的大小，的大小，借此改变合成转矩的大小来达到改借此改变合成转矩的大小来达到改变电动机运行速度的目的。变电动机运行速度的目的。不同控制电压下的机械特性不同控制电压下的机械特性第7页/共26页2021-12-69应用举例应用举例 利用控制电压利用控制电压Uc的有无来进行启动、停止控制；的有无来进行启动、停止控制； 利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低；利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低； 利用改变利用改变Uc的极性来

7、改变电动机转向。的极性来改变电动机转向。交流伺服电动机典型应用方框图交流伺服电动机典型应用方框图 交流伺服电动机结构简单、运行可靠、维护方便、转动交流伺服电动机结构简单、运行可靠、维护方便、转动惯量小，它广泛应用于功率较小的控制系统中。惯量小，它广泛应用于功率较小的控制系统中。第8页/共26页2021-12-610交流伺服电机第9页/共26页2021-12-611第10页/共26页2021-12-6126.2 直流伺服电动机直流伺服电动机 直流伺服电动机能将直流信号电压转换成转轴上的角位直流伺服电动机能将直流信号电压转换成转轴上的角位移或角速度，以完成一定的控制任务。移或角速度，以完成一定的控

8、制任务。直流伺服电动机电枢控制线路图直流伺服电动机电枢控制线路图控制方式控制方式电枢控制电枢控制磁场控制磁场控制电磁式电磁式永磁式永磁式主要类型主要类型第11页/共26页2021-12-613直流伺服电动机机械特性曲线直流伺服电动机机械特性曲线 可见，在一定负载转矩下，可见，在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果降低电枢电当磁通不变时，如果降低电枢电压压Uc，电动机的转速就会下降，电动机的转速就会下降，当当Uc=0时，电动机立即停止，无时，电动机立即停止，无自转现象。自转现象。直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械特性公式相同，即特性公式

9、相同，即第12页/共26页2021-12-614直流伺服电动机第13页/共26页2021-12-6156.3 力矩电动机力矩电动机一种能和负载直接连接，能够长一种能和负载直接连接，能够长期处于启动（堵转）状态下工作的低转速、大转矩的执行期处于启动（堵转）状态下工作的低转速、大转矩的执行电机。它可分为交流和直流。电机。它可分为交流和直流。永磁式直流力矩电动机的结构特点永磁式直流力矩电动机的结构特点: :扁扁平状平状；主要采用；主要采用永磁式电枢控制永磁式电枢控制方式。方式。直流力矩电动机的应用直流力矩电动机的应用: 卫星天线驱动卫星天线驱动; 雷达天线驱动雷达天线驱动; 数控机床驱动数控机床驱动

10、; X-Y纪录仪传动。纪录仪传动。 第14页/共26页2021-12-616力矩电动机第15页/共26页2021-12-6176.4 小功率同步电动机小功率同步电动机小功率同步电动机为连续小功率同步电动机为连续运转的同步电动机，用于传动及执行元件。运转的同步电动机，用于传动及执行元件。小功率同步电动机的结构：小功率同步电动机的结构：定子与异步电动机基本相同，有三相或单相之分，转子有永磁定子与异步电动机基本相同，有三相或单相之分，转子有永磁式、磁阻式和磁滞式之分。式、磁阻式和磁滞式之分。工作原理：工作原理：与一般同步电动机基本相同。与一般同步电动机基本相同。应用场合：应用场合：永磁式的可用于高速

11、或低速的自动装置中；永磁式的可用于高速或低速的自动装置中；磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合；磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合；小功率同步电动机广泛应用于仪器、仪表及无线电设备中。小功率同步电动机广泛应用于仪器、仪表及无线电设备中。第16页/共26页2021-12-6186.5 测速发电机测速发电机 测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的输出电压与转速成正比。它分交流和直流两大类。的输出电压与转速成正比。它分交流和直流两大类。应用场合应用场合在自动控制系统和计算装置中应用甚广。在自动控制系统和计算装置中应用甚广。交流测速

12、发电机交流测速发电机主要是异步测速发电机，它的结构与交流伺服主要是异步测速发电机，它的结构与交流伺服电动机基本相同，区别仅在于定子上有一个绕组是作为感应电电动机基本相同，区别仅在于定子上有一个绕组是作为感应电势的输出绕组；势的输出绕组；直流测速发电机直流测速发电机结构和工作原理则与普通直流发电机基本相同。结构和工作原理则与普通直流发电机基本相同。第17页/共26页2021-12-6196.7 直线电动机直线电动机直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服驱动部件。驱动部件。直线异步电动机直线异步电动机直线直流电动机直线直流电动机直线同步电动

13、机直线同步电动机第18页/共26页2021-12-620直线异步电动机的结构：直线异步电动机的结构：旋转和直线异步电动机的结构比较旋转和直线异步电动机的结构比较第19页/共26页2021-12-621平板型直线异步电动机平板型直线异步电动机第20页/共26页2021-12-622直线异步电动机的工作原理直线异步电动机的工作原理滑差率滑差率第21页/共26页2021-12-623表明直线异步电动机的速度与电动机极距及电源频率成正比，表明直线异步电动机的速度与电动机极距及电源频率成正比，因此，改变极距或电源频率都可以改变电动机的速度。因此，改变极距或电源频率都可以改变电动机的速度。 改变直线异步电动机初级绕组的通电相序，就可改变改变直线异步电动机初级绕组的通电相序，就可改变电动机运动的方向，使直线电动机作往复运动。电动机运动的方向，使直线电动机作往复运动。第22页/共26页2021-12-624l 不需要中间传动机构，结构简单，减少了振动和噪声；不需要中间传动机构，结构简单，减少了振动和噪声；l 可实现快速起动和正反向运行；可实现快速起动和正反向运行；l 装配灵