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1、 伺服电动机又称执行电动机。其 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。 交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差9090 的两个绕组：励磁绕组和控制绕组，其结构如图所示。励磁绕组控制绕组杯形转子内定子放大器检测元件+控制绕组励磁绕组+ 励磁绕组串联电容C , 是为了产生两相旋转磁场。 适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近9090 , ,从而产生所需的旋转磁场。 1放大器检测元件+控制绕组0.8 U20.6 U2on 交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100 W，电源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛，
2、如用在各种自动控制、自动记录等系统中。工作原理也与直流电动机相同。供电方式：供电方式：他励供电。励磁绕组和电枢分别由两他励供电。励磁绕组和电枢分别由两个独立的电源供电。个独立的电源供电。U1为励磁电压，U2为电枢电压MU1I1I2U2U+直流伺服电动机的接线图 直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样，也可用下式表示机械特性曲线如图所示。直流伺服电动机的n=f(T)曲线(U1=常数)U20.8U20.6U20.4U2nTO 直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。 直流伺服电机输出功率一般为1-600W。 测速发电机是一种转速测量传感器。在
3、许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的信号电压。测速发电机分为交流和直流两种类型。 交流测速发电机又分为同步式和异步式两种，这里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。 1转子定子励磁绕组输出绕组 异步式交流测速发电机的结构与杯形转子交流伺服电机相似，它的定子上有两个绕组，一个是励磁绕组，一个是输出绕组。输出绕组+励磁绕组+ 工作时，测速发电机的励磁绕组接交流电源U U1 1，由 U U1 1 4.44 4.44 f1 1N N1 1 1 1 可知： 当被测转动轴带动发电机转子旋转时，转子切割 1 1产生转子感应电势E Er r和转子电流I Ir r，它
4、们的大小与 1 1和转子转速 n 成正比： 转子电流 Ir也产生磁通 r ， r 在输出绕组中感应出电压U2 ， U2的大小与 r r成正比： 综合上述分析可知： 当 U U1 1恒定不变时， U U2 2与n 成正比，这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。 由于铁心线圈电感的非线性影响，交流测速发电机的输出电压 U U2 2与n 间存在着一定的非线性误差，使用时要注意加以修正。 直流测速发电机分永磁式和他励式两种。两种电机的电枢相同，工作时电枢接负载电阻RL。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服电机相同，工作时励磁绕组加直
5、流电压U1励磁。他励式直流测速发电机接线图TGRLI2U2+Ra+EI1U1+ 当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时，电枢产生电动势E，其大小为：发电机的输出电压为：上式中代入：于是 可见，当励磁电压U1保持恒定时（ 亦恒定），若Ra、RL不变，则输出电压U2的大小与电枢转速 n 成正比。这样，发电机就把被测装置的转速信号转变成了电压信号，输出给控制系统。0nU2RL2RL1RL= RL2RL1 值得注意的是，由于直流电机中存在着电枢反应现象，使得输出电压U2与转速n 有一定的线性误差。 RL越小、n 越大，误差越大。因此，在使用中应使RL和 n的大小符合直流测速发电机的技术要求。 ( 步进电
6、机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。 种类：励磁式和两种。 下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。如下：ABCIAIBIC 定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相。转子有四个齿。定子转子CABBCA3412 A相绕组通电，B、C相不通电。由于在磁场作用下，转子总是力图旋转到磁阻最小的位置，故在这种情况下，转子必然转到左图所示位置：1、3齿与A、A极对齐。动画CABBCA3412同理，B相通电时，转子会转过30 角，2、4齿和B、B 磁极轴线对齐；当C相通电
7、时，转子再转过30 角，1、3齿和C、C磁极轴线对齐。1C342CABBA这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。 按AB C A 的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30( (步距角) )，每个通电循环周期( (3拍) )转过90( (一个齿距角) )。 按AAB B BC C CA的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。CABBCA3412CABBCA3412 A相通电，转子1 1、3 3齿与A、A 对齐。 A、B相同时通电，A、A 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，
8、转子转过15 ，到达左图所示位置。动画CABBCA3412 B B 相通电，转子2、4齿与B、B 对齐, ,又转过15 。3412CABBCA B、C相同时通电，C 、C 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子再转过15 。 三相反应式步进电动机的一个通电循环周期如下：AAB B BC C CA，每个循环周期分为六拍。每拍转子转过15 （步距角），一个通电循环周期( (6拍) )转子转过90 ( (齿距角) )。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。 按AB BC CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电。AB通电CABBCA3412
9、BC通电3412CABBCACA通电CABBCA3412 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30 ( (步距角) )，一个通电循环周期( (3拍) )转子转过90 ( (齿距角) )。动画 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式： 步距角Zr 转子齿数m 每个通电循环周期的拍数 实用步进电机的步距角多为3 和1.5 。为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的，如教材图10.4.4所示。图中转子表面有4040个齿，齿距角是9 9 ；定子仍是 6 6个磁极，但每个磁极表面加工有五个和转子一样的齿。应用： 用某种装置代替人，按照人的意愿自动完成
10、一系列控制过程，称作自动控制。 从结构上看，自动控制系统分为开环控制和闭环控制两类。 控制对象控制指令输出 开环控制系统结构简单，控制对象按照控制指令工作，但不能根据输出结果自动调节，仅用于对控制精度要求不高的场合。控制对象反馈环节误差输出给定反馈 闭环控制系统结构比较复杂。把输出信号的一部分通过反馈环节引回到输入端，与给定信号比较，得到误差信号，再送入控制对象去调节输出结果。如此反复循环，直至误差为零。这种控制是通过反馈来实现的，所以也叫做反馈控制系统。 给定元件 放大元件 执行元件 控制对象检测元件被调量控制指令+UgUdUf 闭环控制系统（反馈控制系统）的各个基本环节如下图所示：系统中各部分的作用如下：把控制指令变成给定值。它与被调量存在着一定的函数关系。改变给定值，即可改变被调量。把被调量检测出来，按一定的函数关系反馈到输入端。把反馈信号Uf与给定信号Ug比较以获取误差信号Ud。当误差信号太微弱时，需要用放大元件把误差信号放大到足以推动执行元件的程度。直接推动控制对象改变被调量。由执行元件推动的各种装置，如各种机械负载、发电机、加热炉、闸门等，相应的被调量就是转速、电压、温度、位移等。