電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 4、微特電機(jī)

1、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 第四章第四章 微特電機(jī)微特電機(jī)微特電機(jī)微特電機(jī)微特電機(jī)微特電機(jī) 微特電機(jī)指的是控制微電機(jī)和一些特殊微電機(jī)，它們多被用于自動(dòng)化系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)裝置中以實(shí)現(xiàn)信號（或能量）的執(zhí)行、檢測、解算、實(shí)現(xiàn)信號（或能量）的執(zhí)行、檢測、解算、轉(zhuǎn)換或放大功能轉(zhuǎn)換或放大功能。微電機(jī)的輸出功率一般從數(shù)百毫瓦到數(shù)百瓦，通常不大于600W。微特電機(jī)的外形尺寸較小，機(jī)座外徑不足130mm。質(zhì)量從數(shù)十克到數(shù)千克。 普通的旋轉(zhuǎn)電機(jī)較注重起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)的力能指標(biāo)。而微特電機(jī)則注重可靠性、高精度和可靠性、高精度和快速響應(yīng)快速響應(yīng)，以滿足系統(tǒng)的要求。微特電機(jī)的特點(diǎn)微特電機(jī)的特點(diǎn) 1 1可靠性高?？煽啃愿?。在自

2、動(dòng)控制系統(tǒng)中，每個(gè)元件都要按系統(tǒng)對它的要求而工作，可靠性高是確保系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，因此要求使用中的微特電機(jī)能在惡劣環(huán)境下可靠地工作。 2 2精度高。精度高。測速和測位用的微電機(jī)常用高精度作為考察指標(biāo)；執(zhí)行和放大用的微特電機(jī)主要用線性度和不靈敏區(qū)等指標(biāo)來作為精度的標(biāo)準(zhǔn)。微特電機(jī)的精度直接影響自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度，所以高精度的微特電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)高精度的必備條件。 3 3快速響應(yīng)?？焖夙憫?yīng)。執(zhí)行用微電機(jī)，要具備快速響應(yīng)的能力。常用最大理論加速度、機(jī)電時(shí)間常數(shù)和功率變化率等作為衡量快速響應(yīng)的指標(biāo)。因?yàn)槲⑻仉姍C(jī)對信號的響應(yīng)能力遠(yuǎn)低于同一系統(tǒng)中的其他元器件，所以其主要指標(biāo)是影響系統(tǒng)響應(yīng)速度的決定因素。

3、 微特電機(jī)微特電機(jī)返回返回4.1 伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)也叫執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它的工作狀態(tài)受控于信號，按信號的指令而動(dòng)作：信號為零時(shí)，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)；有信號輸入，轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)；除去信號，轉(zhuǎn)子能迅速制動(dòng)，很快停轉(zhuǎn)。 為了達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：好的可控性；高的穩(wěn)定性；靈敏性。 伺服電動(dòng)機(jī)按照供電電源是直流還是交流可分為兩大類，直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。微特電機(jī)的應(yīng)用微特電機(jī)的應(yīng)用4.1.1 4.1.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī) 直流伺服電動(dòng)機(jī)是指使用直流電源的伺服電動(dòng)機(jī)。 直流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：氣隙小，磁路不飽和；電樞電阻大，機(jī)械特性為軟特性；電樞細(xì)長，

4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。1 1直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和普通小功率直流電動(dòng)機(jī)相同。 直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類 直流伺服電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式可分為兩種基本類型：永磁式和電磁式。永磁式的定子由永久磁鐵作成，可看作是它勵(lì)直流伺服電動(dòng)機(jī)的一種。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)定子由硅鋼片疊成，外套勵(lì)磁繞組。 按結(jié)構(gòu)可分為：普通型直流伺服電動(dòng)機(jī)、盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)、空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)和無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)等種類。2 2直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理 直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和普通直流電動(dòng)機(jī)相同，當(dāng)勵(lì)磁繞組和電樞繞組中都通過電流并產(chǎn)生磁通時(shí)，它們相互

5、作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使直流伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載工作。如果兩個(gè)繞組中任何一個(gè)電流消失，電動(dòng)機(jī)馬上靜止下來。 作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，直流伺服電動(dòng)機(jī)把輸入的控制電壓信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸上的角位移或角速度輸出。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向隨控制電壓的改變而改變。問題與思考：問題與思考： 1.1.直流伺服電動(dòng)機(jī)如何分類？請敘直流伺服電動(dòng)機(jī)如何分類？請敘述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理。述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理。3 3直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式 直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別裝在定子和轉(zhuǎn)子上，改變電樞繞組的端電壓或改變勵(lì)磁電流都可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。1）改變電樞繞組端電壓的控制 電樞繞組作為接

6、受信號的控制繞組，接電壓為UK的直流電源。勵(lì)磁繞組接到電壓為Uf的直流電源上，以產(chǎn)生磁通。當(dāng)控制電源有電壓輸出時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即旋轉(zhuǎn)，無控制電壓輸出時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2）改變勵(lì)磁電流的控制 改變勵(lì)磁電流的控制方式中，電樞繞組起勵(lì)磁繞組的作用，接在勵(lì)磁電源Uf上，而勵(lì)磁繞組則作為控制繞組，受控于電壓UK。 由于勵(lì)磁繞組進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，所消耗的功率較小，并且電樞電路的電感小，響應(yīng)迅速，所以直流伺服電動(dòng)機(jī)多采用改變電樞端電壓的控制方式。4 4直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 直流伺服電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)三個(gè)主要運(yùn)行變量為：電樞電壓、轉(zhuǎn)速n及電磁轉(zhuǎn)矩T，它們之間的關(guān)系特性，稱作運(yùn)行特性。 1

7、）機(jī)械特性 機(jī)械特性是指在控制電樞電壓保持不變的情況下，直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩T變化的關(guān)系。2）調(diào)節(jié)特性 調(diào)節(jié)特性是指在一定的轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)速n與控制電樞電壓U之間的關(guān)系。 當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，對應(yīng)不同的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可得到不同的起動(dòng)電壓。 當(dāng)電樞電壓小于起動(dòng)電壓時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。5 5常用的直流伺服電動(dòng)機(jī)常用的直流伺服電動(dòng)機(jī) 常用的直流伺服電動(dòng)機(jī)有：普通型直流伺服電動(dòng)機(jī)、盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)、空心杯直流伺服電動(dòng)機(jī)和無槽直流伺服電動(dòng)機(jī)等。 1）普通型直流伺服電動(dòng)機(jī) 普通型直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，也由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分所組成。根據(jù)勵(lì)磁方式它又可分為永磁式和電磁式兩種

8、。2）盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的外形呈圓盤狀，其定子是由永久磁鋼和鐵軛組成，產(chǎn)生軸向磁通。電機(jī)電樞的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電樞的直徑，繞組的有效部分沿轉(zhuǎn)軸的徑向周圍排列，且用環(huán)氧樹脂澆注成圓盤形。繞組中流過的電流是徑向的，它和軸向磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。印制繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 盤形電樞的印制繞組，其制造工藝和印制電路板類似。它可以采用兩面印制的結(jié)構(gòu)，也可以是若干片重疊在一起的結(jié)構(gòu)。它用電樞的端部（近軸部分）兼做換向器，不用另外設(shè)置換向器。 盤形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)多用于低轉(zhuǎn)速、經(jīng)常起動(dòng)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械中，其輸出功率一般在幾瓦到幾千瓦的范圍內(nèi)，大功率的主要用于雷達(dá)天線

9、的驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和數(shù)控機(jī)床等。另外，由于它呈扁圓形，軸向占的位置小，安裝方便。3）空心杯直流伺服電動(dòng)機(jī) 空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)的內(nèi)定子由軟磁材料制成；外定子由永磁材料制成。磁場是由外定子產(chǎn)生的，內(nèi)定子起導(dǎo)磁作用?？招谋姌兄苯影惭b在電機(jī)的軸上，在內(nèi)外定子的氣隙中旋轉(zhuǎn)。電樞是由沿電機(jī)軸向排列成空心杯形狀的成型繞組，用環(huán)氧樹脂澆注成型。 空心杯直流伺服電動(dòng)機(jī)多用于高精度的儀器設(shè)備中。如監(jiān)控?cái)z象機(jī)和精密機(jī)床等。4)無槽直流伺服電動(dòng)機(jī) 無槽直流伺服電動(dòng)機(jī)的電樞鐵心表面是不開槽的，繞組排列在光滑的圓柱鐵心的表面，用環(huán)氧樹脂澆注成型，和電樞鐵心成為一體。定子上嵌放永久磁鋼，產(chǎn)生氣隙磁場。問題與思考：

10、問題與思考： 2.2.直流伺服電動(dòng)機(jī)有幾種控制方式？直流伺服電動(dòng)機(jī)有幾種控制方式？它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)？它們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)？4.1.2 4.1.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)常作為執(zhí)行元件用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將起控制作用的電信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。 1.1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 1)交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 交流伺服電動(dòng)機(jī)定子鐵心中安放著空間垂直的兩相繞組，其中一相為控制繞組，另一相為勵(lì)磁繞組。非磁性杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī) 非磁性杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子分內(nèi)外兩部分，外定子和鼠籠形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子是一樣的，內(nèi)定子由環(huán)形鋼片疊壓而成，不產(chǎn)生磁場，

11、只起導(dǎo)磁的作用。 空心杯形轉(zhuǎn)子通常由鋁或銅制成，它的壁很薄，多為0.3mm左右。杯形轉(zhuǎn)子置于內(nèi)外定子的空隙中，可自由旋轉(zhuǎn)。由于杯形轉(zhuǎn)子沒有齒和槽，電機(jī)轉(zhuǎn)矩不隨角位移的變化而變化，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。但是，內(nèi)外定子之間的氣隙較大，所需勵(lì)磁電流大，降低了電機(jī)的效率。 另外，由于非磁性杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)的成本高，所以只用在一些對轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性要求高的場合。它不如鼠籠形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用廣泛。 2)交流伺服電動(dòng)機(jī)工作原理 交流伺服電動(dòng)機(jī)的U UK K為控制電壓，Uf為勵(lì)磁電壓，它們是時(shí)間相位互差90電角度的交流電，可在空間形成圓形或橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子在磁場的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)比普通電

12、機(jī)的調(diào)速范圍寬，當(dāng)不加控制電壓時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)為零，即使此時(shí)有勵(lì)磁電壓。交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻也應(yīng)比普通電機(jī)大，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小，為的是擁有好的機(jī)械特性。2.2.交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法 交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有幅值控制、相位控制、和幅相控制三種。 1)1)幅值控制幅值控制 只使控制電壓的幅值變化，而控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差保持90不變，這種控制方法叫做幅值控制。 當(dāng)控制電壓為零時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)靜止不動(dòng)；當(dāng)控制電壓和勵(lì)磁電壓都為額定值時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到最大值，轉(zhuǎn)矩也最大；當(dāng)控制電壓在零到最大值之間變化時(shí)，且勵(lì)磁電壓取額定值時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在零和最大值之間變化

13、。2)相位控制 在控制電壓和勵(lì)磁電壓都是額定值的條件下，通過改變控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差來對伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的方法叫做相位控制。 用表示控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差。當(dāng)控制電壓和勵(lì)磁電壓同相位時(shí)，=0，氣隙磁動(dòng)勢為脈振磁動(dòng)勢，電動(dòng)機(jī)靜止不動(dòng)；當(dāng)相位差=90時(shí)，氣隙磁動(dòng)勢為圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都達(dá)到最大值。 當(dāng)090時(shí), 氣隙磁動(dòng)勢為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速處于最小值和最大值之間。3)幅相控制 幅相控制是上述兩種控制方法的綜合運(yùn)用，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制是通過改變控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差及它們的幅值大小。 當(dāng)改變控制電壓的幅值時(shí)，勵(lì)磁電流隨之改變，勵(lì)磁電流的改變引起電容兩端的電

14、壓變化，此時(shí)控制電壓和勵(lì)磁電壓的相位差發(fā)生變化。 幅相控制的電路圖結(jié)構(gòu)簡單，不需要移相器，實(shí)際應(yīng)用比其它兩種方法廣泛。3.3.交流伺服電動(dòng)機(jī)控制繞組和放大器的連接交流伺服電動(dòng)機(jī)控制繞組和放大器的連接 在實(shí)際的伺服控制系統(tǒng)中，交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制繞組需要連接到伺服放大器的輸出端，放大器起放大控制電信號的作用。 (a)圖中,控制繞組和輸出變壓器相連，輸出變壓器有兩個(gè)輸出端子。(b)圖中,控制繞組和一對推挽功率放大管相連.此時(shí)放大器輸出三個(gè)端子。伺服電動(dòng)機(jī)的控制繞組通常分成兩部分,它們可以串聯(lián)或并聯(lián)后和放大器的輸出端相連。問題與思考：問題與思考： 3.3.交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有幾交流伺服電動(dòng)機(jī)的

15、控制方法有幾種？如何控制？種？如何控制？ 4.2 4.2 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 測速發(fā)電機(jī)是轉(zhuǎn)速的測量裝置，它的輸入量是轉(zhuǎn)速，輸出量是電壓信號，輸出量和輸入量成正比。 根據(jù)輸出電壓的不同，測速發(fā)電機(jī)可分為直流測速發(fā)電機(jī)和交流測速發(fā)電機(jī)兩種形式。4.2.1 4.2.1 直流測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī) 直流測速發(fā)電機(jī)是一種微型直流發(fā)電機(jī)，其作用是把機(jī)械轉(zhuǎn)速信號變換成對應(yīng)的電壓信號，反饋到控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和控制。 直流測速發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同。其工作原理與一般直流發(fā)電機(jī)相同。n 根據(jù)勵(lì)磁方式的不同可分為兩種形式：永磁式直流測速發(fā)電機(jī)和電磁式直流測速發(fā)電機(jī)。1.1.直流

16、測速發(fā)電機(jī)的分類直流測速發(fā)電機(jī)的分類1.1.直流測速發(fā)電機(jī)的分類直流測速發(fā)電機(jī)的分類1)永磁式直流測速發(fā)電機(jī) 永磁式直流測速發(fā)電機(jī)的定子的磁極是用永久磁鋼制成的，不需要?jiǎng)?lì)磁繞組。永磁式直流測速發(fā)電機(jī)永磁式直流測速發(fā)電機(jī) 永磁式直流測速發(fā)電機(jī)按其轉(zhuǎn)速可分為普通速度測速電機(jī)和低速測速電機(jī)。 普通速度測速電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常大于每分鐘幾千轉(zhuǎn)，而低速測速電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于每分鐘幾百轉(zhuǎn)。低速測速電機(jī)可以和低力矩電動(dòng)機(jī)直接耦合，省去了齒輪傳動(dòng)的麻煩，并提高了系統(tǒng)的精度，所以常用于高精度的自動(dòng)化系統(tǒng)中。電磁式直流測速發(fā)電機(jī)2）電磁式直流測速發(fā)電機(jī) 電磁式直流測速發(fā)電機(jī)的定子鐵心上裝有勵(lì)磁繞組，外接電源供電，產(chǎn)生磁場。

17、因?yàn)橛来攀街绷鳒y速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，不需要?jiǎng)?lì)磁電源，使用方便，所以比電磁式直流測速發(fā)電機(jī)應(yīng)用面廣。2.2.直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及減小誤差的方法直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及減小誤差的方法 直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和輸入轉(zhuǎn)速間實(shí)際上并不是絕對的正比關(guān)系，誤差產(chǎn)生的原因有以下幾點(diǎn)： 1)電樞反應(yīng)產(chǎn)生的影響 2)電刷接觸電阻產(chǎn)生的影響 3)紋波產(chǎn)生的影響 4)溫度變化產(chǎn)生的影響為減少溫度變化對測量值影響采取的措施 (1)直流測速發(fā)電機(jī)的磁路的飽和程度通常被設(shè)計(jì)得大一些。 (2)給勵(lì)磁繞組串聯(lián)一個(gè)附加電阻來穩(wěn)定勵(lì)磁電流。因?yàn)槔@組的阻值受溫度的影響是很大的，例如銅繞組，溫度增加25，其阻值就增大10%。 (3)給

18、勵(lì)磁繞組串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。對于測量精度要求高的系統(tǒng)，可采用此方法。3.3.直流測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用直流測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用來測量或自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 在隨動(dòng)系統(tǒng)中通過產(chǎn)生電壓信號以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度； 在計(jì)算和解答裝置中用做積分和微分元件； 在機(jī)械系統(tǒng)中用來測量擺動(dòng)或非常緩慢的轉(zhuǎn)速。問題與思考：問題與思考： 4. 4. 直流測速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生誤差的原直流測速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生誤差的原因是什么？怎么減少？因是什么？怎么減少？ 5.5.直流測速發(fā)電機(jī)在實(shí)踐中有哪些直流測速發(fā)電機(jī)在實(shí)踐中有哪些應(yīng)用？應(yīng)用？4.2.24.2.2交流異步測速發(fā)電機(jī)交流異步測速發(fā)電機(jī) 交流測速發(fā)電機(jī)

19、包括同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)兩種形式。 前者多用在指示式轉(zhuǎn)速計(jì)中，一般不用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速測量。而后者在自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣。交流異步測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)交流異步測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu) 同交流伺服電動(dòng)機(jī)一樣，交流異步測速發(fā)電機(jī)的定子也可以制成鼠籠式的或空心杯型。 鼠籠式的測速發(fā)電機(jī)特性差、誤差大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，多用于測量精度要求不高的控制系統(tǒng)中。 而空心杯形的測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用要廣泛得多，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)動(dòng)慣量小，測量精度高?？招谋娃D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī) 同交流伺服電動(dòng)機(jī)一樣，空心杯型轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子也是一個(gè)非磁性材料作成的薄壁杯，材料多選用錫鋅青銅或硅錳青銅。 互差90電角度的兩相繞組嵌于定

20、子鐵心中，它們分別是勵(lì)磁繞組和輸出繞組。 在小機(jī)座號的電機(jī)中，兩相繞組都嵌在內(nèi)定子上；而在大機(jī)座號的電機(jī)中，外定子嵌勵(lì)磁繞組，內(nèi)定子嵌輸出繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出繞組的輸出電壓是和轉(zhuǎn)速成正比的?？招谋娃D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)工作原理 當(dāng)電機(jī)勵(lì)磁繞組中有電流通過時(shí)，在內(nèi)外定子氣隙間產(chǎn)生和電源頻率相同的脈振磁動(dòng)勢Fd和脈振磁通d。它們都在勵(lì)磁繞組的軸線方向上脈振。脈振磁通和勵(lì)磁繞組及空心杯導(dǎo)體相交鏈。 1)當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，即n=0，此時(shí)的勵(lì)磁繞組和空心杯轉(zhuǎn)子之間的關(guān)系如同變壓器的原邊與副邊。轉(zhuǎn)子繞組中有變壓器電動(dòng)勢產(chǎn)生，由于轉(zhuǎn)子短路，有電流流過，產(chǎn)生磁通。該磁通的方向也是沿著勵(lì)磁繞組軸線方向。輸出繞組和

21、勵(lì)磁繞組在空間正交，沒有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生，輸出電壓為零。2)當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí) 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，即n0。沿勵(lì)磁繞組軸線方向的磁通d不變，轉(zhuǎn)子要切割該磁通產(chǎn)生電動(dòng)勢。電動(dòng)勢的大小和轉(zhuǎn)速成正比，方向可由右手定則判定。 感應(yīng)電動(dòng)勢在短路繞組中產(chǎn)生短路電流，產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢Fr，可把它分解成直軸磁動(dòng)勢Frd和交軸磁動(dòng)勢Frq。直軸磁動(dòng)勢會(huì)影響勵(lì)磁電流的大小，而交軸磁動(dòng)勢產(chǎn)生的磁通和輸出繞組交鏈，從而在輸出繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢的的大小和測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，頻率是勵(lì)磁電源的頻率。 2.2.異步測速發(fā)電機(jī)的誤差異步測速發(fā)電機(jī)的誤差 異步測速發(fā)電機(jī)的誤差主要有：線性誤差、相位誤差、剩余電壓誤差。 1)線性誤

22、差。一臺(tái)理想的測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓應(yīng)和其轉(zhuǎn)速成正比，但實(shí)際的異步測速發(fā)電機(jī)輸出電壓和轉(zhuǎn)速間并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，是非線性的，這種直線和曲線之間的差異就是線性誤差。 2)相位誤差。當(dāng)勵(lì)磁電壓為常數(shù)時(shí)，由于勵(lì)磁繞組有漏阻抗，則繞組中的電動(dòng)勢和外加勵(lì)磁電壓相位不同，使輸出電壓產(chǎn)生相位誤差?？赏ㄟ^增大轉(zhuǎn)子電阻減小該誤差。 3)剩余電壓誤差。由于異步測速發(fā)電機(jī)工藝和材料等的原因，使其在零轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出電壓并不為零，有剩余電壓，引起測量誤差，這種誤差叫做剩余電壓誤差。這種誤差可通過電路補(bǔ)償和改善轉(zhuǎn)子材料的方法來減小它。當(dāng)前的異步測速發(fā)電機(jī)的剩余電壓一般為十幾毫伏到幾十毫伏。3.3.異步測速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用異步測

23、速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用 交流異步測速發(fā)電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中可用來測量轉(zhuǎn)速或傳感轉(zhuǎn)速信號，信號以電壓的形式輸出。測速發(fā)電機(jī)可作為解算元件用在計(jì)算解答裝置中；也可作為阻尼元件用在伺服系統(tǒng)中。 測速發(fā)電機(jī)4用來產(chǎn)生負(fù)反饋信號。如果U1為定值，則伺服電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變，測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓也不變，那么檢差器1輸出穩(wěn)定的電壓經(jīng)放大器2控制伺服電動(dòng)機(jī)。如果有擾動(dòng)使U1增大，則3的轉(zhuǎn)速升高，4的輸出電壓增大，因?yàn)?是負(fù)反饋元件，所以檢差器1的輸出電壓減小，從而使3的轉(zhuǎn)速下降，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。如果擾動(dòng)使輸入電壓減小，通過測速發(fā)電機(jī)的負(fù)反饋?zhàn)饔靡部墒罐D(zhuǎn)速穩(wěn)定。問題與思考：問題與思考： 6. 6.交流異步測速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生誤差交

24、流異步測速發(fā)電機(jī)產(chǎn)生誤差的原因是什么？怎么減少？的原因是什么？怎么減少？ 7.7.交流異步測速發(fā)電機(jī)在自動(dòng)控交流異步測速發(fā)電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中有哪些應(yīng)用？制系統(tǒng)中有哪些應(yīng)用？4.3 4.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移的微電機(jī)。它由專用的驅(qū)動(dòng)電源供給電脈沖，每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)就移進(jìn)一步，是步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)的，故被稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或脈沖電動(dòng)機(jī)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種執(zhí)行元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在數(shù)字控制系統(tǒng)中一般采用開環(huán)控制，由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，目前步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常常和計(jì)算機(jī)結(jié)合起來組成高精度的數(shù)字控制系統(tǒng)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很

25、多，按工作原理分，有反應(yīng)式、永磁式和磁感應(yīng)式三種。其中反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有步距小、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)記錄儀、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等數(shù)控設(shè)備。4.3.1 4.3.1 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子上有三對磁極，磁極上裝有勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組分為三相，分別為A相、B相和C相繞組。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，在轉(zhuǎn)子上均勻分布四個(gè)凸極，極上不裝繞組，轉(zhuǎn)子的凸極也稱為轉(zhuǎn)子的齒。由圖可見，由于結(jié)構(gòu)的原因，沿轉(zhuǎn)子圓周表面各處氣隙不同，因而磁阻不相等，齒部磁阻小，兩齒之間磁阻大。當(dāng)勵(lì)磁繞組中流過脈沖

26、電流時(shí)，產(chǎn)生的主磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合，即經(jīng)轉(zhuǎn)子齒、鐵心形成閉合回路。因此，轉(zhuǎn)子齒會(huì)受到切向磁拉力而轉(zhuǎn)過一定的機(jī)械角度，稱步距角b。 如果控制繞組按一定的脈沖分配方式連續(xù)通電，電機(jī)就按一定的角頻率運(yùn)行。改變勵(lì)磁繞組的通電順序，電機(jī)就可反轉(zhuǎn)。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖 當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的A相通電，B相及C相不通電時(shí)，由于A相繞組電流產(chǎn)生的磁通要經(jīng)過磁阻最小的路徑形成閉合磁路，所以將使轉(zhuǎn)子齒1、齒3同定子的A相對齊，如圖中的（a）圖所示。 當(dāng)A相斷電，改為B相通電時(shí)，同理B相繞組電流產(chǎn)生的磁通也要經(jīng)過磁阻最小的路徑形成閉合磁路，這樣轉(zhuǎn)子順時(shí)針在空間轉(zhuǎn)過30度角，使轉(zhuǎn)子齒2、齒4與B相對齊，如

27、圖(b)所示。 當(dāng)由B相改為C相通電時(shí)，同樣可使轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)過30度空間角度，如圖(c)所示。若按ABCA的通電順序往復(fù)進(jìn)行下去，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子將按一定速度順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于三相控制繞組的通、斷電源的頻率。當(dāng)依照 ACBA順序通電時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將變?yōu)槟鏁r(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。三相反應(yīng)式小步距角步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 上述分析的是最簡單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有較大的步距角，不能滿足生產(chǎn)實(shí)際對精度的要求，如使用在數(shù)控機(jī)床中就會(huì)影響到加工工件的精度。 為此，近年來實(shí)際使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是定子和轉(zhuǎn)子齒數(shù)都較多、步距角較小、特性較好的小步距角步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)應(yīng)由專用的驅(qū)動(dòng)

28、電源來供電。主要包括變頻信號源、脈沖分配器和脈沖放大器三個(gè)部分。4.3.2 4.3.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三種工作方式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三種工作方式 對于定子有6個(gè)極的三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，可分為單三拍、雙三拍、六拍三種工作方式。 1. 1. 單三拍運(yùn)行方式單三拍運(yùn)行方式 設(shè)控制繞組的通電方式每變換一次稱為一拍，如果每次只允許一相單獨(dú)通電，三拍構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，稱為單三拍運(yùn)行方式。2. 2. 雙三拍運(yùn)行方式雙三拍運(yùn)行方式 實(shí)際使用中，由于單三拍運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性較差，通常可以將其改為雙三拍運(yùn)行，即每拍允許兩相同時(shí)通電，三拍為一個(gè)循環(huán)。 第一拍：A相、B相同時(shí)通電，磁力線分成兩路，一路沿磁極A、齒l、齒4、磁極B形

29、成閉合回路；另一路沿磁極B、齒2、齒3、磁極A形成閉合回路。由于電磁吸引力的作用，把轉(zhuǎn)子的齒鎖定在A、B兩極之間的對稱位置。以磁極A為參考，齒1的中心線順時(shí)針偏移了15機(jī)械角度，見圖5-23(a)。 第二拍：B相、C相同時(shí)通電，磁力線一路沿磁極B、齒4、齒3、磁極C形成閉合回路；另一路沿磁極C、齒1、齒2、磁極B形成閉合回路，仍以磁極A為參考，齒l的中心線在原來的基礎(chǔ)上順時(shí)針轉(zhuǎn)過了30機(jī)械角度，總計(jì)為45度。轉(zhuǎn)子被鎖定在B、C兩極之間的對稱位置，見圖5-23(b)。 同理，第三拍：C相、A相同時(shí)通電，見圖5-23(c)；轉(zhuǎn)子又順時(shí)針轉(zhuǎn)過了30機(jī)械角度，總計(jì)為75度。 依此類推，控制繞組的電流按

30、AB-BC-CA-AB的順序切換，轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；若控制繞組的電流按AC-CB-BA-AC的順序切換，轉(zhuǎn)子則逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。步距角與單三拍運(yùn)行時(shí)相同，即b=30。 3. 3. 六拍運(yùn)行方式六拍運(yùn)行方式 不論單三拍或雙三拍運(yùn)行，步距角均為30機(jī)械角度。只有改變控制繞組電流的切換頻率，才能改變步距角的大小。如果將通電方式改為單相通電、兩相通電交替進(jìn)行，每六拍為一個(gè)循環(huán)，稱為六拍運(yùn)行方式。 例如，控制繞組的通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CA-A，第一拍：A相單獨(dú)通電，磁場的分布及轉(zhuǎn)子的位置見圖5-21(a)，轉(zhuǎn)子齒1的中心線恰好與定子磁極A的中心線重合，即偏移角度為0； 第二拍：A相、B相同時(shí)通電，

31、磁場的分布及轉(zhuǎn)子的位置見圖5-23(a)，轉(zhuǎn)子齒1的中心線順時(shí)針偏轉(zhuǎn)了15；其它幾種情況均可參見圖5-21及圖5-23。 由此可見，三相六拍運(yùn)行時(shí)，每拍的步距角為15；如果控制繞組的通電順序改為A-AC-C-CB-B-BA-A，轉(zhuǎn)子則逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。4.3.3 4.3.3 步距角及轉(zhuǎn)子齒數(shù)步距角及轉(zhuǎn)子齒數(shù) 1. 1. 步距角步距角b b 由以上分析可知，每輸入一個(gè)電脈沖信號時(shí)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度即為步距角b，b的大小與控制繞組電流的切換次數(shù)以及轉(zhuǎn)子的齒數(shù)有關(guān)。 由于轉(zhuǎn)子只有4個(gè)齒，齒距為90。三拍運(yùn)行時(shí)的步距角b=30，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距需要運(yùn)行3步，每旋轉(zhuǎn)一周需要四個(gè)循環(huán)，共12步；六拍運(yùn)行時(shí)

32、的步距角b=15，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距需要運(yùn)行6步，每旋轉(zhuǎn)一周需要四個(gè)循環(huán)，共24步。 因此，拍數(shù)增多時(shí)步距角減小，步數(shù)增多。如果增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)，會(huì)使齒距減小、總步數(shù)增加、步距角減小。2. 2. 轉(zhuǎn)子總齒數(shù)轉(zhuǎn)子總齒數(shù) 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)主要由步距角決定。為了提高精度，應(yīng)當(dāng)使步距角b盡量減小，運(yùn)行拍數(shù)確定后，步距角b與轉(zhuǎn)子總齒數(shù)ZR成反比。例如，常用的步距角是b=3；b=1.5。如果取km=3(即三拍運(yùn)行)，轉(zhuǎn)子總齒數(shù)ZR=40，齒距角為，每拍轉(zhuǎn)過3；如果取km=6(即六拍運(yùn)行)，轉(zhuǎn)子總齒數(shù)不變，每拍轉(zhuǎn)過1.5。 實(shí)用中，通常把定子極靴表面加工成齒形結(jié)構(gòu)，為了保證在受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩時(shí)定轉(zhuǎn)子的齒能

33、對齊，要求定轉(zhuǎn)子的齒寬、齒距分別相同。 圖中，定子上有6個(gè)磁極，每個(gè)極距對應(yīng)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)不為整數(shù)；當(dāng)A相的定轉(zhuǎn)子齒對齊時(shí)，相鄰B相的定轉(zhuǎn)子齒無法對齊，彼此錯(cuò)開齒距(即3)。其它各相依此類推。對于任意m相電機(jī)，應(yīng)依次錯(cuò)開齒距。利用這種“自動(dòng)錯(cuò)位”，為下一相通電時(shí)轉(zhuǎn)子齒能被吸引直至對齊作準(zhǔn)備，從而使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能連續(xù)工作。因此，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)應(yīng)能滿足“錯(cuò)位”的要求。4.3.4 4.3.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用舉例步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用舉例 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要用做數(shù)控機(jī)床中的執(zhí)行元件，數(shù)控機(jī)床又分為銑床、鉆床、車床、線切割機(jī)多種。此外在繪圖機(jī)、自動(dòng)記錄儀表、軋鋼機(jī)自動(dòng)控制等方面也得到廣泛應(yīng)用。 加工復(fù)雜零件時(shí)，先根據(jù)工件的圖

34、形尺寸、工藝要求和加工工序編制程序，并記錄在穿孔機(jī)上；再由光電閱讀機(jī)將程序輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算；計(jì)算機(jī)發(fā)出一定頻率的電脈沖信號。用環(huán)形分配器將電脈沖信號按工作方式進(jìn)行分配，再經(jīng)過脈沖放大器放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按計(jì)算機(jī)的指令實(shí)現(xiàn)迅速起動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等功能，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)。4.4 4.4 自整角機(jī)自整角機(jī) 自整角機(jī)是傳遞角度信號的控制電機(jī)，用來測量并指示遠(yuǎn)距離設(shè)備裝置的角度位移，將檢測信號傳遞到主控室，或在隨動(dòng)系統(tǒng)中使機(jī)械上互不相聯(lián)的兩軸同步偏轉(zhuǎn)。廣泛用于工業(yè)自動(dòng)控制和國防工業(yè)。 根據(jù)用途不同，自整角機(jī)分為控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)兩類。4.4.1 4.4.1 控制式自

35、整角機(jī)控制式自整角機(jī) 1. 1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 控制式自整角機(jī)常成對組合使用，一臺(tái)作為發(fā)送機(jī)，記作ZKF；另一臺(tái)作為接收機(jī)，記作ZKB；兩機(jī)的結(jié)構(gòu)完全一樣。定子與三相交流電機(jī)結(jié)構(gòu)相同，鐵心槽內(nèi)裝有三個(gè)對稱繞組，在空間彼此互差120電角度，稱為整步繞組。 運(yùn)行時(shí)，兩機(jī)的定子繞組連接成星形接法，其引出端分別用三根導(dǎo)線對應(yīng)連接。轉(zhuǎn)子分為隱極式或凸極式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有單相交流繞組。發(fā)送機(jī)ZKF的轉(zhuǎn)子繞組為勵(lì)磁繞組，接恒定電壓的交流電源；接收機(jī)ZKB的轉(zhuǎn)子繞組作為輸出繞組，因此又稱為自整角變壓器。2. 2. 自整角變壓器的輸出電壓自整角變壓器的輸出電壓 根據(jù)電磁感應(yīng)關(guān)系，自整角機(jī)可以看成是兩臺(tái)變壓器

36、串聯(lián)運(yùn)行。發(fā)送機(jī)ZKF相當(dāng)于第一臺(tái)變壓器；接收機(jī)ZKB相當(dāng)于第二臺(tái)變壓器。當(dāng)ZKF的勵(lì)磁繞組接單相交流電源時(shí)，流通勵(lì)磁電流，產(chǎn)生脈振磁通，穿過氣隙進(jìn)入定子，分別在定子三個(gè)整步繞組中感應(yīng)時(shí)間相位相同的變壓器電動(dòng)勢，而各繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角有關(guān)。由于定子三個(gè)繞組在空間彼此互差120電角度，因此，定子三個(gè)整步繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值分別為 E1=4.44fNs1 = 4.44fNscos1=E cos1 E2=4.44fNs2 = 4.44fNsmcos（1-120）=E cos（1-120） E3=4.44fNs3 = 4.44fNsmcos（1+120）=E cos（1+120）

37、E=4.44fNsm 兩機(jī)定子繞組中的電流各自建立脈振磁動(dòng)勢，并產(chǎn)生相應(yīng)的磁通。對于接收機(jī)而言，這些磁通穿過氣隙，分別在ZKB轉(zhuǎn)子輸出繞組中感應(yīng)同相位的電動(dòng)勢、； 自整角變壓器輸出繞組的電動(dòng)勢為以上各電動(dòng)勢之和。3. 3. 控制式自整角機(jī)的應(yīng)用舉例控制式自整角機(jī)的應(yīng)用舉例 圖中，自整角發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組接交流電壓，轉(zhuǎn)子軸為主動(dòng)軸，其上裝有手輪。自整角變壓器的轉(zhuǎn)軸為從動(dòng)軸，與被控對象雷達(dá)天線相連接。 當(dāng)搜索飛機(jī)時(shí)，雷達(dá)天線需在空中旋轉(zhuǎn)，而人無法直接搖動(dòng)笨重的天線。于是雷達(dá)操縱手轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使發(fā)送機(jī)ZKF的轉(zhuǎn)軸不斷偏轉(zhuǎn)(其轉(zhuǎn)角為)，只要0，即接收機(jī)ZKB轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角，自整角變壓器就輸出電壓。經(jīng)過交

38、流放大器放大后，作為交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制信號，使伺服電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速后，帶動(dòng)接收機(jī)ZKB的轉(zhuǎn)子以及雷達(dá)天線旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)天線自動(dòng)隨手輪偏轉(zhuǎn)的要求。4.4.2 4.4.2 力矩式自整角機(jī)力矩式自整角機(jī) 控制式自整角機(jī)轉(zhuǎn)子上只能輸出電壓，因而必須用伺服電動(dòng)機(jī)將電壓信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，才能帶動(dòng)被控負(fù)載，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的隨動(dòng)。而力矩式自整角機(jī)轉(zhuǎn)軸上可以輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩(稱為整步轉(zhuǎn)矩)，直接帶動(dòng)指針類輕負(fù)載。 1. 1. 整步轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生 力矩式自整角機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和控制式自整角機(jī)相同。所不同的是，發(fā)送機(jī)ZLF與接收機(jī)ZLJ的轉(zhuǎn)子繞組均作為勵(lì)磁繞組，接在同一交流電源上。發(fā)送機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)角

39、信號，接收機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并能帶動(dòng)儀表指針作出顯示。 設(shè)發(fā)送機(jī)定子D1，相繞組軸線與接收機(jī)定子相繞組軸線相平行，均指向d軸方向。以d軸為參考，調(diào)整兩機(jī)的轉(zhuǎn)子位置，使發(fā)送機(jī)ZLF的轉(zhuǎn)子繞組軸線超前d軸為電角度；接收機(jī)ZLJ的轉(zhuǎn)子繞組軸線超前d軸為電角度，使之處于協(xié)調(diào)位置。力矩式自整角機(jī)接線原理 以發(fā)送機(jī)ZLF為例，交流勵(lì)磁電流產(chǎn)生的脈振磁通穿過定轉(zhuǎn)子間的氣隙，與定子的三個(gè)整步繞組相交鏈，在繞組中感應(yīng)時(shí)間相位相同的電動(dòng)勢，電動(dòng)勢的有效值E1、E2、E3與發(fā)送軸的偏轉(zhuǎn)角1有關(guān)。 同理，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子加勵(lì)磁電壓后，也在接收機(jī)定子繞組中感應(yīng)時(shí)間相位相同的電動(dòng)勢，其有效值與接收軸的偏轉(zhuǎn)角2有關(guān)。當(dāng)2=1，或失調(diào)

40、角=0時(shí)，以由D1和構(gòu)成的定子繞組回路為例，定子電流I1=0，其它兩相也是如此。 若兩機(jī)定子繞組所構(gòu)成的各相回路中存在著電動(dòng)勢差E1、E2、E3，于是定子電流I1、I2、I3不等于零，定子電流與接收機(jī)的勵(lì)磁磁通相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，稱為整步轉(zhuǎn)矩。 整步轉(zhuǎn)矩可以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載，使接收機(jī)轉(zhuǎn)子沿著失調(diào)角減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到=0時(shí)為止。所以規(guī)定T=0時(shí)自整角發(fā)送機(jī)與接收機(jī)處于協(xié)調(diào)位置。 同樣，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子也受到與整步轉(zhuǎn)矩方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩作用，但由于其轉(zhuǎn)軸已與主令軸固定聯(lián)接，因而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 2. 2. 力矩式自整角機(jī)的應(yīng)用力矩式自整角機(jī)的應(yīng)用 力矩式自整角機(jī)通常用于自動(dòng)測量、指示系統(tǒng)。例如，測量

41、并傳送泵的閥門開啟度；測量雷達(dá)天線的俯仰角、船舶舵角；顯示高爐探尺的位置、液面的高度等。 圖中，發(fā)送機(jī)ZLF的轉(zhuǎn)軸上固定著套有繩索、平衡錘和浮子的滑輪，而接收機(jī)ZLJ的轉(zhuǎn)軸上固定著儀表指針。每當(dāng)浮子隨液面升降做上下移動(dòng)時(shí)，引起發(fā)送機(jī)ZLF的轉(zhuǎn)軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)角信號1；使接收機(jī)ZLJ的轉(zhuǎn)子受到整步轉(zhuǎn)矩T的作用，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸上的儀表指針沿失調(diào)角減小的方向旋轉(zhuǎn)。直到=0時(shí)，整步轉(zhuǎn)矩T=0，于是指針在儀表刻度盤上做出相應(yīng)的顯示，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離測量的目的。問題與思考：問題與思考： 8. 8.敘述反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作敘述反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理。原理。 9.9.定子有定子有6 6個(gè)極的三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)個(gè)

42、極的三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有幾種工作方式？有幾種工作方式？4.5 4.5 小功率同步電動(dòng)機(jī)小功率同步電動(dòng)機(jī) 4.5.1 4.5.1 概述概述 小功率同步電動(dòng)機(jī)的功率從零點(diǎn)幾瓦到幾千瓦。其主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，而不隨負(fù)載變化?？勺鳛楹闼衮?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于自動(dòng)控制裝置、無線電通信設(shè)備以及儀器儀表，電聲設(shè)備、鐘表工業(yè)等。 小功率同步電動(dòng)機(jī)的定子主要用來流通交流電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；其基本結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)相同。小功率同步電動(dòng)機(jī)的三種情況 1容量較大時(shí)采用三相交流繞組，通入三相交流電； 2為了使用方便，多采用兩相對稱繞組，將單相電源經(jīng)電容移相后加在兩相繞組上； 3容量很小時(shí)，為了便于制造，采用罩極式結(jié)構(gòu)，勵(lì)磁繞組通入單相交流，靠短路銅環(huán)的作用使電機(jī)產(chǎn)生起動(dòng)力矩。 小功率同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要用來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其結(jié)構(gòu)可分為永磁