机电控制技术基础7

1、2022年3月20日西南科技大学制造学院西南科技大学制造学院机电控制技术基础机电控制技术基础主主 讲讲: 马有良马有良联系邮箱：联系邮箱：联系电话南科技大学机电专业系列课程西南科技大学机电专业系列课程2机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良22第4章 第5章 控制电机 4.5 4.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性)1 (60)1 (0SPfSnn可以看到改变电动机的转速有三种可能：可以看到改变电动机的转速有三种可能：（1 1）改变电源频率）改变电源频率f f1 1（2 2）改变极对数）改变极对数p p（3 3）改变转差率）改变转差率s

2、s前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。3机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良33第4章 第5章 控制电机3 4.5 4.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性)1 (60)1 (0SPfSnn调压调速调压调速 改变电源电压改变电源电压U U时，人为特性曲线中时，人为特性曲线中TmaxTmax变变小，而小，而 不变。不变。mSn0 对于恒转矩负载，调速范围不大。对于对于恒转矩负载，调速范围不大。对于风机设备的调速范围稍宽一点。风机设备的调速范围稍

3、宽一点。4机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良44第4章 第5章 控制电机mS这种调速方法这种调速方法能够实现无级能够实现无级调速，但当电调速，但当电压降低时，转压降低时，转矩按电压的平矩按电压的平方比例减少。方比例减少。所以调速范围所以调速范围不大。不大。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。5机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良55第4章 第5章 控制电机1 1、变频调速、变频调速 4.5 4.5 三相异步电动机调速特性三相异步电动机调速特性 变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变变频调速就是改变电源电压的

4、频率，从而改变电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置整流器整流器f f1 1=50Hz=50Hz逆变器逆变器M M3 3 f f可变可变整流器先将整流器先将50Hz50Hz的交流电变换为直流电，再由的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。机的无级调速，并具有硬的机械特性。6机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良66第4章 第5章 控制电

5、机2 2、转子电路串电阻调速、转子电路串电阻调速转子电路中串不同转子电路中串不同的电阻，其的电阻，其 不变，而不变，而SmSm随电阻随电阻的增大而增大，电的增大而增大，电动机的转速降低。动机的转速降低。max0Tn0nmS变转差率调速变转差率调速7机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良77第4章 第5章 控制电机2 2、转子电路串电阻调速、转子电路串电阻调速 这种调速方法的优点是设备简单、投这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。这种调速方法广资少；但能量损耗较大。这种调速方法广泛应用于重复短期运转的起重运输设备中。泛应用于重复短期运转的起重运输设备中。 它只适应

6、于绕线式电动机，是有级调速，它只适应于绕线式电动机，是有级调速，随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速电阻用，要考虑发热和低速损耗。电阻用，要考虑发热和低速损耗。8机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良88第4章 第5章 控制电机3 3、改变极对数调速、改变极对数调速 用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，只要几个特定速度，以双速电机使用最多。其只要几个特定速度，以双速电机使用最多。其主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过改变定子绕组接线方式来实现。改变定子绕组接线

7、方式来实现。有两种：有两种：YYY 每相绕组由串联变为并联，极对数每相绕组由串联变为并联，极对数减少减少1 1倍，转速提高倍，转速提高1 1倍，属于恒转倍，属于恒转矩调速。矩调速。极对数减少极对数减少1 1倍，转速提高倍，转速提高1 1倍，但倍，但转矩减少转矩减少1 1倍，属于恒功率调速。倍，属于恒功率调速。YY9机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良99第4章 第5章 控制电机 保证改变极对数后转向不变，要注意保证改变极对数后转向不变，要注意同时改变相序，设计控制线路时要特别注同时改变相序，设计控制线路时要特别注意。一般先低速，后高速，这样才有大的意。一般先低速，后高速，这样

8、才有大的启动转矩。启动转矩。3 3、改变极对数调速、改变极对数调速p=1p=1的绕组接法的绕组接法p=2p=2的绕组接法的绕组接法10机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1010第4章 第5章 控制电机4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性1 1、反馈制动、反馈制动由于某种原因，由于某种原因，使使 ，S S小于小于0 0，电动机进入发电状电动机进入发电状态。此时转子反向态。此时转子反向切割磁力线，故电切割磁力线，故电流、转矩均反向，流、转矩均反向，T T起制动作用。起制动作用。 0nn 11机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良111

9、1第4章 第5章 控制电机电机吸收的功率电机吸收的功率反馈给电网。也反馈给电网。也是发电制动。是发电制动。一种是负载是位能一种是负载是位能转矩的下放重物时。转矩的下放重物时。一种是发生在变极一种是发生在变极或变频调速时。或变频调速时。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性12机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1212第4章 第5章 控制电机2 2、反接制动、反接制动a.a.电源反接电源反接 正转运行时，正转运行时，突然改变通电相序，突然改变通电相序，特性曲线变到第三特性曲线变到第三象限，由于惯性作象限，由于惯性作用，用，n n 不能突变，不能突变，

10、只能过渡到第二象只能过渡到第二象限。限。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性13机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1313第4章 第5章 控制电机由于电源反接，由于电源反接，T T变负，与变负，与 n n 相反，相反，成为制动转矩，与成为制动转矩，与负载转矩一起，使负载转矩一起，使电机减速并停止。电机减速并停止。a b ca b c过零时切断电源过零时切断电源, ,否否则电动机将反向启动。则电动机将反向启动。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性14机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1414第4章 第

11、5章 控制电机由于反接制动电由于反接制动电流很大，应在定流很大，应在定子中串入电阻。子中串入电阻。特性曲线变为特性曲线变为3 3，a d ea d e4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性15机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1515第4章 第5章 控制电机b.b.倒拉反接制动倒拉反接制动 使用在起重机下放位使用在起重机下放位能负载时，为使下降速度能负载时，为使下降速度不致太快，在转子中串入不致太快，在转子中串入较大的电阻。较大的电阻。 在位能性负载的作用下，在位能性负载的作用下，电动机沿曲线电动机沿曲线 2 2 减速过减速过零，并在零，并在 D

12、D点稳定运行。点稳定运行。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性16机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1616第4章 第5章 控制电机dcba进入第四象限后，进入第四象限后，n n变负，变负，S S大于大于1 1，是反，是反接制动。它是一种能接制动。它是一种能稳定运转的制动状态。稳定运转的制动状态。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性17机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1717第4章 第5章 控制电机3 3、能耗制动、能耗制动由于反接制动在准由于反接制动在准确停车上有困难，确停车上有困难，易造成反车

13、，能量易造成反车，能量损耗也较大。损耗也较大。能耗制动是先断开电能耗制动是先断开电源，加低压直流电于源，加低压直流电于定子，建立一个固定定子，建立一个固定不变的磁场。不变的磁场。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性18机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1818第4章 第5章 控制电机 则转子导体内则转子导体内的电流与该磁场相的电流与该磁场相互作用，产生与实互作用，产生与实际运转方向相反的际运转方向相反的制动转矩，在它的制动转矩，在它的作用下，电动机迅作用下，电动机迅速下降并能准确停速下降并能准确停车。车。4.6 4.6 三相异步电动机的制动特性三

14、相异步电动机的制动特性19机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良1919第4章 第5章 控制电机结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）； 转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成流电后，形成脉动脉动磁场磁场。其磁感应强。其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随时间按正弦变化随时间按正弦变化4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机20机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2020第4章 第5章 控制电机单相异步电动机的特点：单相异步电动机的

15、特点：（1 1）自身没有起动转矩）自身没有起动转矩 .F转子导条转子导条及电流及电流 当定子绕组产生的合成当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩向相反，所以没有起动转矩。4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机21机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2121第4章 第5章 控制电机（2 2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方 向继续转动。其原理分析如下：向继续转动。其原理分

16、析如下： 定子绕组产生的脉动磁场（定子绕组产生的脉动磁场（ ），可用），可用正、反两正、反两个旋转磁场合成而等效。即：个旋转磁场合成而等效。即：- + -= + -= mt m 4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机22机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2222第4章 第5章 控制电机脉动磁场的分解脉动磁场的分解 - + + - 23机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2323第4章 第5章 控制电机02s121ss1T2T正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩s起动转矩起动转矩为零。为零。01s22s21s（正向）

17、（正向）（反向）（反向）正正转转转转反反T24机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2424第4章 第5章 控制电机KDU1I2ICWSTW: 主绕组主绕组ST：启动绕组：启动绕组K：离心开关：离心开关启动时开关启动时开关 K K 闭合，使两闭合，使两绕组电流绕组电流 相位差约为相位差约为9090，从而产生旋转磁场，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后电机转起来；转动正常以后离心开关离心开关 K K 被甩开，启动被甩开，启动绕组被切断。绕组被切断。21II、工作原理工作原理电容分相式起动电容分相式起动 单相异步电动机的起动单相异步电动机的起动25机电控制技术基础西南科技大

18、学制造科学与工程学院 马有良2525第4章 第5章 控制电机罩极式单相电机罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。转子转起来。4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机26机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2626第4章 第5

19、章 控制电机 单相异步电动机的功率小，主要制成小单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。手电钻）、医用器械、自动化仪表等。 图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。磁通领先。4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机27机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2727第4章 第5章 控制电

20、机 三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡单相电机一样将不能启动。此时只能听

21、到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。除故障。4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机28机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2828第4章 第5章 控制电机 其结构上定子为三相对称绕组，转子为直其结构上定子为三相对称绕组，转子为直流电励磁磁极。其工作原理：三相对称交流电流电励磁磁极。其工作原理：三相对称交流电产生旋转磁场，与转子磁极相互作用，使转子产生旋转磁场，与转子磁极相互作用，使转子与电枢旋转磁场一起以与电枢旋转磁场一起以同步转速旋转同步转速旋转。其机械。其机械特性为：特性为：同步电机转子励磁电流调同步电机转子

22、励磁电流调节可改变功率因数的大小节可改变功率因数的大小和性质（感性或容性）。和性质（感性或容性）。4.8 4.8 同步电动机同步电动机29机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良2929第4章 第5章 控制电机 同步电机具有功率因数可调、运行速度同步电机具有功率因数可调、运行速度恒定的优点，但结构复杂，启动和控制设备恒定的优点，但结构复杂，启动和控制设备较昂贵，主要用在低速大功率场合中。较昂贵，主要用在低速大功率场合中。同步电机采用异步同步电机采用异步启动法启动法。4.8 4.8 同步电动机同步电动机隐极式同步发电机的隐极式同步发电机的示意图示意图显极式同步发电机的显极式同步发电

23、机的示意图示意图30机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3030第4章 第5章 控制电机作业：作业：4-114-11、2323、24 24 思考题：思考题：4-94-9、1010、1313、1414、1515、1616、1818、2020预习预习: : 第五章第五章31机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3131第4章 第5章 控制电机第五章：控制电机第五章：控制电机 本章基本要求和重点：本章基本要求和重点：1 1、掌握对控制电机的主要要求。、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

24、响应，大启动转矩，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。小转动惯量，精度要高，误差要小。2 2、了解机电传动控制系统中一些常用控制电、了解机电传动控制系统中一些常用控制电机的基本结构。机的基本结构。32机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3232第4章 第5章 控制电机 3 3、重点掌握各种控制电机的基本工作、重点掌握各种控制电机的基本工作原理、原理、 主要运行特性及特点。主要运行特性及特点。 4 4、了解各种控制电机的应用场所，以、了解各种控制电机的应用场所，以便正确选用和使用它们。便正确选用和使用它们。 5 5、难点是理解交流伺服电动机的自

25、转、难点是理解交流伺服电动机的自转现象及消除原理。现象及消除原理。第五章：控制电机第五章：控制电机33机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3333第4章 第5章 控制电机 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 伺服电动机也称为执行电动机，将电信号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，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，范围广、能实现迅速的启和停、过载能力强，可靠性好等特点。可靠性好等特点。1 1、两相交流伺服

26、电动机的结构、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，嵌入两个相差相似，嵌入两个相差9090度的绕组，励磁绕组和度的绕组，励磁绕组和控制绕组，它们分别接入两个不同的交流电源控制绕组，它们分别接入两个不同的交流电源（同频率）。（同频率）。34机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3434第4章 第5章 控制电机 其转子一般分为鼠笼转子和杯形转子两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种。使用最多的是鼠笼转子的交流伺服电动机。机。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 2 2、

27、工作原理、工作原理 是以单相异步电动机原理为基础。励磁绕是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。有控制信号输入时，两相绕组产生旋转磁场。pfn 60035机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3535第4章 第5章 控制电机 把控制电压的相位改变把控制电压的相位改变180180度，可改变伺服度，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，励磁电压动机必须停转。但是取消控制电压后，励

28、磁电压仍可使电动机继续旋转，既所谓仍可使电动机继续旋转，既所谓“自转自转”现象。现象。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 解决办法，使转子导条具解决办法，使转子导条具有较大的电阻。这样最大转有较大的电阻。这样最大转矩出现在矩出现在S=1S=1附近。可得出不附近。可得出不同转子电阻和控制电压为同转子电阻和控制电压为0 0时时的伺服电动机机械特性曲线。的伺服电动机机械特性曲线。3 3、消除自转现象的措施、消除自转现象的措施36机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3636第4章 第5章 控制电机36232221rrr 设计电阻使电动机设计电阻使电动机单相运行时最大转矩出

29、单相运行时最大转矩出现在现在 SM SM 大于大于 1 1 处。处。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 37机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3737第4章 第5章 控制电机37 由图看出：曲线由图看出：曲线1 1为有为有控制电压时，曲线控制电压时，曲线T T为去掉为去掉控制电压时，此时控制电压时，此时T T与与n n相相反，成为制动转矩，它可反，成为制动转矩，它可使转子迅速停止转动，保使转子迅速停止转动，保证不会出现自转现象。而证不会出现自转现象。而励磁绕组始终接在电源上。励磁绕组始终接在电源上。合成电磁转矩出现在第二合成电磁转矩出现在第二和第四象限。和第四象

30、限。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 38机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3838第4章 第5章 控制电机4 4、特性和应用、特性和应用控制方法有幅值控控制方法有幅值控制、相位控制、幅制、相位控制、幅值值-相位控制相位控制幅值控制接线图。幅值控制接线图。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 39机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良3939第4章 第5章 控制电机不同电压下的机械不同电压下的机械特性曲线。特性曲线。 由图可见：在一定负载下，控制电压越高，由图可见：在一定负载下，控制电压越高，S S 越小，转速越高。改变电压可改变转速

31、。越小，转速越高。改变电压可改变转速。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 40机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4040第4章 第5章 控制电机 交流伺服电动机应用非常广泛：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）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、动态特性的要意系统对伺服电动机的静态、

32、动态特性的要求。一般输出功率不大。求。一般输出功率不大。 5.1 5.1 交流伺服电动机交流伺服电动机 41机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4141第4章 第5章 控制电机 它的基本结构和工作原理与普通直流他它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，不同点在于做的细长一点，励电动机相同，不同点在于做的细长一点，以便满足快速响应的要求。以便满足快速响应的要求。5.2 5.2 直流伺服电动机直流伺服电动机teecKKRKUn 由上式可以看出：改变控制电压和改变由上式可以看出：改变控制电压和改变磁通都可以控制伺服电机的转速和转向。前磁通都可以控制伺服电机的转速和转向。前者

33、是电枢控制（常用），后者是磁场控制。者是电枢控制（常用），后者是磁场控制。42机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4242第4章 第5章 控制电机 在磁通不变的情况下，在磁通不变的情况下，在一定的负载转矩下，升高在一定的负载转矩下，升高电压，电机转速就上升。反电压，电机转速就上升。反之就下降，电机无自转现象。之就下降，电机无自转现象。 直流伺服电动机与交流伺服电动机的机械直流伺服电动机与交流伺服电动机的机械特性相比较，前者堵转矩大，特性曲线线性度特性相比较，前者堵转矩大，特性曲线线性度好，机械特性较硬，但缺点是有换向器，结构好，机械特性较硬，但缺点是有换向器，结构复杂，易产生

34、无线电干扰。通常用于功率稍大复杂，易产生无线电干扰。通常用于功率稍大的系统中。的系统中。5.2 5.2 直流伺服电动机直流伺服电动机43机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4343第4章 第5章 控制电机5.3 5.3 力矩电动机力矩电动机 在某些自动控制系统中，被控制对象的转在某些自动控制系统中，被控制对象的转速相对较低，如采用减速器，使系统装置结构速相对较低，如采用减速器，使系统装置结构复杂。闭环时易产生自激振荡。希望有一种低复杂。闭环时易产生自激振荡。希望有一种低转速，大转矩的伺服电动机。有交流和直流两转速，大转矩的伺服电动机。有交流和直流两大类，使用较多的是永磁式直流

35、力矩电动机。大类，使用较多的是永磁式直流力矩电动机。1 1、结构特点、结构特点 在传统的直流伺服电动机的基础上，在在传统的直流伺服电动机的基础上，在相同体积和电压的前提下，一般做成扁平状，相同体积和电压的前提下，一般做成扁平状，以满足要求。以满足要求。44机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4444第4章 第5章 控制电机2 2、转矩大、转速低的原因、转矩大、转速低的原因a.a.转矩大的原因转矩大的原因 由直流电动机的基本原理可知：每根导由直流电动机的基本原理可知：每根导体所受的电磁力为：体所受的电磁力为：lIBFa电磁转矩为：电磁转矩为：DlNIBDFNTa225.3 5.

36、3 力矩电动机力矩电动机45机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4545第4章 第5章 控制电机 在电枢体积相同条件下，保持在电枢体积相同条件下，保持 不变，在相同电流和相同用铜量条件下，应保不变，在相同电流和相同用铜量条件下，应保持持 不变。所以满足上述条件，转矩与直不变。所以满足上述条件，转矩与直径近似成正比关系。径近似成正比关系。lD 2lN b.b.转速低的原因转速低的原因 导体在磁场中运动切割磁力线产生感应电导体在磁场中运动切割磁力线产生感应电势为：势为：vlBea60nDv线速度为：线速度为：5.3 5.3 力矩电动机力矩电动机46机电控制技术基础西南科技大学制造

37、科学与工程学院 马有良4646第4章 第5章 控制电机 设在一对电刷设在一对电刷之间的并联支路数之间的并联支路数为为2 2，N / 2N / 2根导体根导体串联后总感应电势串联后总感应电势为为EaEa，理想空载下，理想空载下则：则：1200nDlBNEaDlBNUna1200 在上式中，保持在上式中，保持NLNL不变下，理想空载转不变下，理想空载转速和电枢铁心直径成反比关系。速和电枢铁心直径成反比关系。5.3 5.3 力矩电动机力矩电动机47机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4747第4章 第5章 控制电机综述：综述： 在其他条件相同下，增大电动机直径，减在其他条件相同下，

38、增大电动机直径，减少轴向长度，可满足要求。（扁平状结构）。少轴向长度，可满足要求。（扁平状结构）。由于保证了能在低速或堵转下运行，加上它有由于保证了能在低速或堵转下运行，加上它有精度高、反应速度快、线性度好等特点，应用精度高、反应速度快、线性度好等特点，应用较广。较广。5.3 5.3 力矩电动机力矩电动机48机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4848第4章 第5章 控制电机5.4 5.4 小功率同步电动机小功率同步电动机 对于一些控制设备和自动装置，（如传真对于一些控制设备和自动装置，（如传真机、电钟等）往往需要速度恒定不变，使用之。机、电钟等）往往需要速度恒定不变，使用之

39、。它是交流同步电动机，定子结构与异步电动机它是交流同步电动机，定子结构与异步电动机无本质区别，转子上无绕组，结构简单。无本质区别，转子上无绕组，结构简单。1 1、永磁式同步电动机、永磁式同步电动机 它的结构特点是，转子中包括永久磁铁和它的结构特点是，转子中包括永久磁铁和置于转子铁心中的鼠笼绕组。（与大功率同步置于转子铁心中的鼠笼绕组。（与大功率同步电动机不同）电动机不同）49机电控制技术基础西南科技大学制造科学与工程学院 马有良4949第4章 第5章 控制电机 它也存在启动困难问题，为此转子上的鼠它也存在启动困难问题，为此转子上的鼠笼绕组起了启动绕组的作用（即采用异步启笼绕组起了启动绕组的作用（即采用异步启动）。动