第6章控制電機(jī)

第6章

控制電機(jī)1電機(jī)與拖動(dòng)第6章控制電機(jī)

6.1伺服電動(dòng)機(jī)

6.3測(cè)速發(fā)電機(jī)

6.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

下一章上一章返回主頁(yè)6.4自整角機(jī)

6.6感應(yīng)同步器

6.5旋轉(zhuǎn)變壓器

26.1伺服電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。一、交流伺服電動(dòng)機(jī)

1.兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

定子＋轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組：接交流電源?？刂评@組：接大小相位可變的同頻交流控制信號(hào)。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種：籠型轉(zhuǎn)子、杯形轉(zhuǎn)子。3交流伺服電動(dòng)機(jī)

更多圖片4勵(lì)磁繞組f與控制繞組c在空間上相互垂直兩繞組電流存在相位差當(dāng)uc=0

時(shí)：只有脈振磁場(chǎng)，

Te=0，轉(zhuǎn)子靜止。當(dāng)uc≠0時(shí)：合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，

Te≠0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。自制動(dòng)：控制信號(hào)消失時(shí)，電機(jī)自動(dòng)立即停止?！鶙l件：增大轉(zhuǎn)子電阻勵(lì)磁繞組控制繞組交流伺服電動(dòng)機(jī)原理圖Uc

Uf

Ic

cfIf2.兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理51T+

T－s－s+Te

2020sm

s－s+Te

02021sm

T－T+

TT單相電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線兩相伺服電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的T=f(s)曲線結(jié)論：兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)功率較小，在100W以下。多用于自動(dòng)化記錄儀表的伺服機(jī)構(gòu)中。

T=f(s)曲線63.兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式

運(yùn)行中轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化?？刂品绞椒悼刂疲罕３謨上嚯妷合辔徊顬?0

，調(diào)節(jié)控制電壓的幅值；(2)相位控制：保持控制電壓幅值不變，調(diào)節(jié)其相位；(3)幅相控制：同時(shí)調(diào)節(jié)控制電壓幅值和相位。基本結(jié)構(gòu)與交流伺服電動(dòng)機(jī)相同。工作原理與交流伺服電動(dòng)機(jī)相同。勵(lì)磁方式：永磁式、電磁式。二、直流伺服電動(dòng)機(jī)

7※

——?dú)庀洞磐ǎ?/p>

Ra——電樞繞組電阻；

Te——電磁轉(zhuǎn)矩；

CE，CT——電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)；控制方式：電樞控制方式、磁場(chǎng)控制方式。電樞控制接線圖：

機(jī)械特性方程：fIfM＋－UCIa

Uf

n=－

Te

Ra

CECT

2

Uc

CE

8TenO0.4UN0.6UN0.8UNUN

機(jī)械特性曲線：9直流伺服電動(dòng)機(jī)

更多圖片106.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型：反應(yīng)式、永磁式、永磁感應(yīng)子式。一、基本工作原理

以三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)）：用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率放大器脈沖信號(hào)源脈沖分配器11步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

更多圖片12(b)V相通電(a)U相通電(c)W相通電WUVWUV23413412WUVWUV3412WUVWUV1.三相單拍運(yùn)行時(shí)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)步距角。按U→V→W→U順序通電：逆時(shí)針轉(zhuǎn)；按U→W→V→U順序通電：順時(shí)針轉(zhuǎn)。234113b)UV相通電a)U相通電c)V相通電2.三相六拍運(yùn)行方式步距角為三相單三拍運(yùn)行方式的一半。按U→UV→V→VW→W→WU→U順序通電。WUVWUV23413412WUVWUV15

30

WUVWUV341214二、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

1.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)VUW

152.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子展開(kāi)UVW623

t

13

t

2377623步距角：

b==

360

mkZZr

t

N

16

b==

360

mkZZr

t

N

n===×=

60fb

360

fb

6

f6

360

ZrN

60f

ZrN

=Ni

b

(機(jī)械角度)，可對(duì)角度實(shí)現(xiàn)精確控制。結(jié)論：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)既能控制速度，又能精確定位。17

【例6-1】一臺(tái)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，采用三相六拍運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr

=40，脈沖電源頻率為800Hz。(1)寫(xiě)出一個(gè)循環(huán)的通電順序；(2)求電動(dòng)機(jī)的步距角

b；(3)求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n；(4)求電動(dòng)機(jī)每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角度

。解：(1)因?yàn)椴捎萌嗔倪\(yùn)行方式，通電順序?yàn)椋?/p>

U→UV→V→VW→W→WU

或

U→UW→W→WV→V→VU

(2)三相六拍運(yùn)行方式時(shí)，N=6，故

b===1.5

360

ZrN

360

40×6

(3)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n==r/min=200r/min

800×1.5

6

fb

6

18(4)每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角度為

=Ni

b

=800×1.5

=1200

=360

×

=360

×=1200

20060n

60

196.3測(cè)速發(fā)電機(jī)1.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理

U=E－RaIa

=RLIa

E=CE

nU==

CEnE1＋RaRL1＋RaRL測(cè)速發(fā)電機(jī)：把轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的測(cè)量元件。一、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)得：分類(lèi)：他勵(lì)式、永磁式。202.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差分析測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性曲線：

線性誤差產(chǎn)生原因：①

環(huán)境溫度的變化；②

電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)有去磁作用；③

換向器接觸電阻隨負(fù)載電流而變化。改善措施：①

勵(lì)磁回路中串聯(lián)溫度系數(shù)較低的電阻；②

增大負(fù)載電阻，轉(zhuǎn)速合理；③

使磁路飽和。nOTRL=

RL1

RL2

RL1>RL121二、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)同于兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)

接線原理

E2=4.44N2kW2f

q

Erq

d

n

d

Irq故E2

q

Irq

Erq

d

n輸出電壓：

U2≈E2=CnIrq

nErq

q

dN2N1UCU1I1比例常數(shù)22測(cè)速發(fā)電機(jī)

更多圖片236.4自整角機(jī)自整角機(jī)：能對(duì)角位移或角速度的偏差自動(dòng)整步的一種控制電機(jī)。自整角機(jī)成對(duì)使用：發(fā)送機(jī)＋接收機(jī)失調(diào)角

：發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)角與接收機(jī)轉(zhuǎn)角之差。分類(lèi)①力矩式：輸出力矩不大。用于角度知識(shí)系統(tǒng)中帶動(dòng)儀表的指針指示角度。②

控制式：輸出與失調(diào)角有關(guān)的電壓，使伺服機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。24自整角機(jī)

更多圖片25一、自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)后端蓋前球軸承集電環(huán)端部電刷集流環(huán)端部觸點(diǎn)電刷定子外殼轉(zhuǎn)軸前端蓋定子繞組轉(zhuǎn)子繞組減震器輪罩殼261.接線方式2.工作原理

F與J的轉(zhuǎn)子接單相交流電→脈振

。(1)初始狀態(tài)

=0

定子電流為零，

Te=0，轉(zhuǎn)子靜止。

(2)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)

角電動(dòng)勢(shì)不等，產(chǎn)生定子電流→Te，轉(zhuǎn)子同方向旋轉(zhuǎn)

角。二、力矩式自整角機(jī)的工作原理D1D1D2D3D2D3

Z1Z2

Z1Z2u~FJ27三、控制式自整角機(jī)兩相伺服電動(dòng)機(jī)控制繞組輸出信號(hào)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸發(fā)送機(jī)接收機(jī)（控制變壓器）轉(zhuǎn)子定子U1~Z2放大器cfZ1U2Z2Z1D1D1D2D3D2D3θ1OO'輸出電壓：U2=Umsin

28舵角指示裝置

舵角指示器舵舵角發(fā)送器～舵機(jī)房駕駛臺(tái)機(jī)艙～～～29火炮跟蹤系統(tǒng)

U1U0U

前置放大器直流放大器Uf

火炮

2

1

直流伺服機(jī)直流測(cè)速機(jī)減速器306.5旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器：能轉(zhuǎn)的變壓器，精密的控制電機(jī)。分類(lèi)①用途不同：計(jì)算用、數(shù)據(jù)用。②電機(jī)極對(duì)數(shù)：?jiǎn)螛O對(duì)、多極對(duì)③有無(wú)滑動(dòng)接觸：接觸式、無(wú)接觸式有限轉(zhuǎn)角無(wú)限轉(zhuǎn)角D3Z1Z4Z2Z3D1D4D2

EA

cos

EB

sin

31旋轉(zhuǎn)變壓器

更多圖片32

旋轉(zhuǎn)變壓器的接線圖

D3D4D2D1Z1Z2Z4Z3UDUAUBID結(jié)論：旋轉(zhuǎn)變壓器主要用于機(jī)電式解算裝置和精密機(jī)械測(cè)角。336.6感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器：將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的測(cè)量元件，又稱(chēng)平面變壓器。特點(diǎn)：極對(duì)數(shù)多，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。分類(lèi)(1)圓盤(pán)式定子＋轉(zhuǎn)子34感應(yīng)同步器

更多圖片35(2)直線式定尺＋滑尺。

SSCCC1

S1

C2

S2

SSCC約