第5章控制电机.ppt
将电压信号转变成转角和转速，驱动控制对象将电压信号转变成转角和转速，驱动控制对象旋转。用在自动控制系统中作为执行元件，其转动旋转。用在自动控制系统中作为执行元件，其转动的速度和方向将随控制电压的大小和极性而变化。的速度和方向将随控制电压的大小和极性而变化。前面所讨论的电机，都是作为动力电机来使用的。前面所讨论的电机，都是作为动力电机来使用的。而本章所介绍的电机为而本章所介绍的电机为，能量转换是次要的。一般用在自动，能量转换是次要的。一般用在自动控制、测量及计算系统中。控制、测量及计算系统中。伺服电动机分为交流伺服和直流伺服电动机两类伺服电动机分为交流伺服和直流伺服电动机两类（1 1）可控无自转）可控无自转 当控制电压当控制电压U UC C=0=0 时时,转速转速 n n=0=0；（2 2）灵敏度高）灵敏度高 转速与转向随控制电压的大小和转速与转向随控制电压的大小和 极性而改变；极性而改变；（4 4）功率小）功率小 通常为零点几瓦通常为零点几瓦 几十瓦；几十瓦；（5 5）运行稳定）运行稳定 n n在在 (0(0 n n0 0之间连续稳定运行；之间连续稳定运行；（6 6）起动电压小）起动电压小 U Ustst=U UN N(3(3 。（3 3）响应快速）响应快速 由于转动惯量小，起动转矩大，由于转动惯量小，起动转矩大，所以电动机起动快；所以电动机起动快；交流伺服电动机的控制电压为交流电压交流伺服电动机的控制电压为交流电压,特点为：特点为：交流伺服交流伺服 电动机电动机定子定子定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心鼠笼形转子鼠笼形转子杯形转子杯形转子内定子内定子外定子外定子励磁绕组励磁绕组 WF+CWF+C控制绕组控制绕组 WCWC转子转子 UC ICWCWCWFWFC C Uf If减小主磁路的磁阻减小主磁路的磁阻 （杯形转子）（杯形转子）在空间上垂直放置在空间上垂直放置 细长细长 细长的空心薄壁圆筒细长的空心薄壁圆筒杯形转子杯形转子可视为由可视为由无数根金无数根金属导体并属导体并联而成。联而成。杯形转子杯形转子可视为由可视为由无数根金无数根金属导体并属导体并联而成。联而成。在控制绕组上加入控制电压在控制绕组上加入控制电压Uc 产生正弦电流产生正弦电流 I Ic c UC ICWCWCWFWFC C Uf If励磁绕组励磁绕组串入电容串入电容C,加入励磁电压加入励磁电压Uf 产生电流产生电流 If选择选择C使使 If 和和IC相位相差相位相差90O 旋转磁场旋转磁场 n0n 使转子转动起来使转子转动起来要求：要求：1.1.U Uf f一定时，一定时，n n的大小、方的大小、方 向随向随U UC C变化。变化。2.U2.Uf f一定时，一定时，U UC C=0=0，电动机，电动机 立即停转。立即停转。WCWCWFWFC C Uf If UC=0 n0n-脉动磁场脉动磁场当当U UC C=0=0，U Uf f一一定时，定时，I If f将将产生脉动磁产生脉动磁场，在此脉场，在此脉动磁场的作动磁场的作用下，转动用下，转动的转子将继的转子将继续转动，而续转动，而不会立即停不会立即停转转TS01SmTmax当当R2较大较大时时,Sm1当转子电阻当转子电阻R R2 2增加到增加到使使 S Sm m 1 1时时,励磁电压单独作用产生的电磁转矩励磁电压单独作用产生的电磁转矩 T T与电动机的转向相反与电动机的转向相反,成为制动转成为制动转矩矩,以保证电动机以保证电动机不自转不自转。TS（n）012TR2增增大大增增大大T+n0T-n0T=T+-T-0.4UCUC0.8UC0.6UCn0TUc控制方式控制方式幅值控制幅值控制相位控制相位控制幅值幅值-相位控制相位控制WCWCWFWFC C Uf UC幅值控制方式幅值控制方式R R特点：特点：1.1.利用利用UcUc的有无实现启动、停止控制。的有无实现启动、停止控制。2.2.利用利用UcUc的大小调节的大小调节n n（T TL L一定，一定，UcUc，n n 若若T TL L，欲使转速，欲使转速 n n 不变不变应使应使U UC C ）3.3.利用改变利用改变UcUc的极性，改变电机的转向。的极性，改变电机的转向。4.4.适用于小功率场合，适用于小功率场合，0.1W0.1W100W100W。n0T0.4UCUC0.8UCUfUC+-ICEIfUc-电枢控制电压电枢控制电压Uf-直流励磁电压直流励磁电压n=RaKe TKeKt 2UC 特点：特点：1.1.利用利用UcUc的有无实现启动、停止控制。的有无实现启动、停止控制。2.2.利用利用UcUc的大小调节的大小调节n n（T TL L一定，一定，UcUc，n n；若若T TL L 欲使转速欲使转速 n n 不变不变应使应使U UC C ）3.3.利用改变利用改变UcUc的极性，改变电机的转向。的极性，改变电机的转向。4.4.适用于大功率场合，适用于大功率场合，1W1W600W600W。2.2.交流机结构简单。直流机的结构复杂，有电磁干扰。交流机结构简单。直流机的结构复杂，有电磁干扰。1.1.交流机特性软。直流机的特性硬。交流机特性软。直流机的特性硬。3.3.交流机功率小。直流机的功率大。交流机功率小。直流机的功率大。EO=0WFWFWCWC（1）转子静止时）转子静止时 转子绕组中产生转子绕组中产生感应电动势及涡流感应电动势及涡流 r r 1合成磁场合成磁场 1WCWC输出绕组中：输出绕组中：E EO O=0=0，U UO O=0=0UO=0脉振磁场脉振磁场 f UfIf fWF励磁绕组加励磁绕组加Uf 1方向与方向与WC轴线垂直轴线垂直 UfWFWFIfWCWC f 1（2）转子转动（）转子转动（n）时）时 Er Irn杯形转子旋转切割杯形转子旋转切割 1 r r r方向与方向与WC轴线平行轴线平行EO在输出绕组中感应出在输出绕组中感应出 EO（UO）UOUO=EO=KnUOn理想特性理想特性实际特性实际特性特点：特点：（1）UO=Kn（2）n反转，反转，UO相位反向相位反向（3）有线性误差有线性误差（4）有剩余电压有剩余电压Uf-直流励磁电压直流励磁电压UfUa+-IaEIfUa-电枢电压电枢电压RLnUaO=E=Ken=CenUa=E-IaRaIa=Ua/RLUa =Cen1+RaRLRL=RL1RL2RLRL1RL2Uan特点：特点：（1）RL=（3）RL，n有限有限-最小负载电阻，最高转速限制最小负载电阻，最高转速限制（4）无剩余电压无剩余电压（2）RL=有线性误差。有线性误差。RL，n 误差误差
