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1、第6章控制电动机第1页，共21页，编辑于2022年，星期一6.1 6.1 交流伺服电动机交流伺服电动机n n控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换,而不是进而不是进而不是进而不是进行能量转换行能量转换行能量转换行能量转换.n n伺服电动机的特点伺服电动机的特点伺服电动机的特点伺服电动机的特点:n n可以进行控制可以进行控制可以进行控制可以进行控制,控制功率小控制功率小控制功率小控制功率小,可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高;n n调速范围广调速范围广调速范围广
2、调速范围广;n n转子惯量小转子惯量小转子惯量小转子惯量小,能迅速起动能迅速起动能迅速起动能迅速起动,停止停止停止停止.第2页，共21页，编辑于2022年，星期一1.1.两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构1)1)1)1)定子定子定子定子:n n定子由硅钢片叠成定子由硅钢片叠成定子由硅钢片叠成定子由硅钢片叠成;n n在定子铁心的内圆表面嵌有在定子铁心的内圆表面嵌有在定子铁心的内圆表面嵌有在定子铁心的内圆表面嵌有两套相差两套相差两套相差两套相差90909090电角度的绕组电角度的绕组电角度的绕组电角度的绕组:激磁绕组激磁绕组激磁绕组激磁绕组WF,WF,WF,WF,控制绕组控制绕组控制
3、绕组控制绕组WC;WC;WC;WC;n n这两套绕组分别由两个电这两套绕组分别由两个电这两套绕组分别由两个电这两套绕组分别由两个电源供电源供电源供电源供电.接线图接线图第3页，共21页，编辑于2022年，星期一两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构2)2)2)2)转子转子转子转子:分为鼠笼型和杯型两种分为鼠笼型和杯型两种分为鼠笼型和杯型两种分为鼠笼型和杯型两种.(1)(1)(1)(1)鼠笼型转子作得细而长鼠笼型转子作得细而长鼠笼型转子作得细而长鼠笼型转子作得细而长,转子转子转子转子导体采用高电阻率的材料导体采用高电阻率的材料导体采用高电阻率的材料导体采用高电阻率的材料.用用用用于小功
4、率的自动控制系统于小功率的自动控制系统于小功率的自动控制系统于小功率的自动控制系统.产产产产品型号品型号品型号品型号SLSLSLSL系列系列系列系列.(2)(2)(2)(2)空心杯型转子作成薄壁圆筒空心杯型转子作成薄壁圆筒空心杯型转子作成薄壁圆筒空心杯型转子作成薄壁圆筒形形形形,放在内外定子之间放在内外定子之间放在内外定子之间放在内外定子之间.用于用于用于用于要求运行平滑的系统要求运行平滑的系统要求运行平滑的系统要求运行平滑的系统.产品型产品型产品型产品型号号号号SKSKSKSK系列系列系列系列.杯型转子伺服电动机结构图杯型转子伺服电动机结构图 1激磁绕组激磁绕组;2控制绕组控制绕组;3内定子
5、内定子;4外定子外定子;5转子转子第4页，共21页，编辑于2022年，星期一2.2.基本工作原理基本工作原理n n两相绕组两相绕组两相绕组两相绕组WFWFWFWF和和和和WCWCWCWC分别通入分别通入分别通入分别通入频率相同的交流电频率相同的交流电频率相同的交流电频率相同的交流电,产生旋转磁产生旋转磁产生旋转磁产生旋转磁场场场场,使伺服电动机起动使伺服电动机起动使伺服电动机起动使伺服电动机起动.n n取消取消取消取消WCWCWCWC后后后后,电动机立即停止电动机立即停止电动机立即停止电动机立即停止旋转，要防止自转旋转，要防止自转旋转，要防止自转旋转，要防止自转.3.3.3.3.消除自转现象消
6、除自转现象消除自转现象消除自转现象的措施的措施的措施的措施 ：加大转子电阻加大转子电阻加大转子电阻加大转子电阻.如如如如:n n采用薄壁杯形转子采用薄壁杯形转子采用薄壁杯形转子采用薄壁杯形转子.n n鼠笼条用高阻材料黄铜鼠笼条用高阻材料黄铜鼠笼条用高阻材料黄铜鼠笼条用高阻材料黄铜转子内阻很大，转子内阻很大，Sm接近接近1，这样，转速为正，这样，转速为正，则则T为负，转速为负，则为负，转速为负，则T为正，成为阻碍转子为正，成为阻碍转子旋转的制动转矩。去掉旋转的制动转矩。去掉WC后，电磁转矩后，电磁转矩T的方的方向始终与转子转速方向相反，从而实现快速停止。向始终与转子转速方向相反，从而实现快速停止
7、。S=1S=0第5页，共21页，编辑于2022年，星期一第6页，共21页，编辑于2022年，星期一4.4.交流伺服电动机的特性和应用交流伺服电动机的特性和应用1)1)1)1)控制方法有三种控制方法有三种控制方法有三种控制方法有三种.：n n幅值控制幅值控制幅值控制幅值控制,相位控制相位控制相位控制相位控制,幅幅幅幅-相控制相控制相控制相控制 2)2)2)2)幅值控制原理图幅值控制原理图幅值控制原理图幅值控制原理图:控制电压控制电压控制电压控制电压U U U Uc c c c越越越越高高高高,电动机转速越高电动机转速越高电动机转速越高电动机转速越高.不同控制电压下的机械特性不同控制电压下的机械特
8、性第7页，共21页，编辑于2022年，星期一第8页，共21页，编辑于2022年，星期一3)3)应用举例应用举例(1)(1)(1)(1)参数参数参数参数:交流伺服电动机输出功率为交流伺服电动机输出功率为交流伺服电动机输出功率为交流伺服电动机输出功率为0.1-100W(0.1-100W(0.1-100W(0.1-100W(再大则用直流伺服电动机再大则用直流伺服电动机再大则用直流伺服电动机再大则用直流伺服电动机););););电源频率电源频率电源频率电源频率50-400Hz.50-400Hz.50-400Hz.50-400Hz.(2)(2)(2)(2)应用应用应用应用:雷达天线的旋转控制雷达天线的旋
9、转控制雷达天线的旋转控制雷达天线的旋转控制;飞机驾驶盘的控制飞机驾驶盘的控制飞机驾驶盘的控制飞机驾驶盘的控制;流体阀门开关控制流体阀门开关控制流体阀门开关控制流体阀门开关控制,应用方框图应用方框图第9页，共21页，编辑于2022年，星期一6.2 6.2 直流伺服电动机直流伺服电动机1.1.1.1.基本结构基本结构基本结构基本结构:与普通他激直流与普通他激直流与普通他激直流与普通他激直流电动机相同电动机相同电动机相同电动机相同.(.(.(.(有换向器有换向器有换向器有换向器)2.2.2.2.分类分类分类分类:电磁式电磁式电磁式电磁式(他激式他激式他激式他激式););););永磁式永磁式永磁式永磁
10、式,3.3.3.3.电气原理图电气原理图电气原理图电气原理图:如右图如右图如右图如右图.其中其中其中其中(a)(a)(a)(a)为电磁式为电磁式为电磁式为电磁式(b)(b)(b)(b)为永磁式为永磁式为永磁式为永磁式.4.4.4.4.参数参数参数参数:输出功率输出功率输出功率输出功率1-600W.1-600W.1-600W.1-600W.电磁式电磁式(他激式他激式);永磁式永磁式第10页，共21页，编辑于2022年，星期一6.3 6.3 力矩电动机力矩电动机1.1.1.1.永磁式直流力矩电动机的结构特永磁式直流力矩电动机的结构特永磁式直流力矩电动机的结构特永磁式直流力矩电动机的结构特点与工作原
11、理点与工作原理点与工作原理点与工作原理:结构特点结构特点结构特点结构特点:扁平状扁平状扁平状扁平状.（而直流伺服电机做（而直流伺服电机做（而直流伺服电机做（而直流伺服电机做成细长形）成细长形）成细长形）成细长形）工作原理工作原理工作原理工作原理:同直流伺服电动机同直流伺服电动机同直流伺服电动机同直流伺服电动机.1.定子定子 2.电枢电枢 3.电刷架电刷架力矩电动机是能与负载直接连接产生大力矩电动机是能与负载直接连接产生大力矩电动机是能与负载直接连接产生大力矩电动机是能与负载直接连接产生大转矩低转速转矩低转速转矩低转速转矩低转速(或堵转或堵转或堵转或堵转)下运转的电动机下运转的电动机下运转的电动
12、机下运转的电动机第11页，共21页，编辑于2022年，星期一6.4 6.4 小功率同步电动机小功率同步电动机*1.1.1.1.永磁式同步电动机永磁式同步电动机永磁式同步电动机永磁式同步电动机 1)1)1)1)结构特点结构特点结构特点结构特点:定子绕组可通入三相或两相交定子绕组可通入三相或两相交定子绕组可通入三相或两相交定子绕组可通入三相或两相交流电流电流电流电;转子包括永久磁铁转子包括永久磁铁转子包括永久磁铁转子包括永久磁铁1 1 1 1和装在转子铁和装在转子铁和装在转子铁和装在转子铁心心心心3 3 3 3槽中的起动绕组槽中的起动绕组槽中的起动绕组槽中的起动绕组2.2.2.2.转子结构示意图转
13、子结构示意图转子结构示意图转子结构示意图见下图见下图见下图见下图.2)2)2)2)工作原理工作原理工作原理工作原理 负载不能超过一定限度负载不能超过一定限度负载不能超过一定限度负载不能超过一定限度,否则电动机可能否则电动机可能否则电动机可能否则电动机可能“失步失步失步失步”.小功率同步电动机为连续运转的同步电动机小功率同步电动机为连续运转的同步电动机小功率同步电动机为连续运转的同步电动机小功率同步电动机为连续运转的同步电动机,用于传动及作执行元用于传动及作执行元用于传动及作执行元用于传动及作执行元件件件件第12页，共21页，编辑于2022年，星期一2.2.磁阻式电磁减速同步电动机磁阻式电磁减速
14、同步电动机1)1)1)1)结构特点结构特点结构特点结构特点 n n园环形的定子装有三相或单相供电的绕园环形的定子装有三相或单相供电的绕园环形的定子装有三相或单相供电的绕园环形的定子装有三相或单相供电的绕组组组组,转子为园盘形转子为园盘形转子为园盘形转子为园盘形,不嵌绕组不嵌绕组不嵌绕组不嵌绕组;转子齿数大转子齿数大转子齿数大转子齿数大于定子齿数于定子齿数于定子齿数于定子齿数.2)2)2)2)工作原理工作原理工作原理工作原理 n n磁力线总是使经过的磁路磁阻最小磁力线总是使经过的磁路磁阻最小磁力线总是使经过的磁路磁阻最小磁力线总是使经过的磁路磁阻最小,磁阻转矩使转子朝着磁导最大的方磁阻转矩使转子
15、朝着磁导最大的方磁阻转矩使转子朝着磁导最大的方磁阻转矩使转子朝着磁导最大的方向转动向转动向转动向转动.n n是常用的一种低速电动机是常用的一种低速电动机是常用的一种低速电动机是常用的一种低速电动机.第13页，共21页，编辑于2022年，星期一6.6*6.6*自整角机自整角机1.1.1.1.结构特点结构特点结构特点结构特点 1)1)1)1)定子定子定子定子:定子铁心定子铁心定子铁心定子铁心2,2,2,2,三相整步绕组三相整步绕组三相整步绕组三相整步绕组1.1.1.1.2)2)2)2)转子转子转子转子:转子铁心转子铁心转子铁心转子铁心3(3(3(3(凸极凸极凸极凸极),),),),激磁绕组激磁绕组
16、激磁绕组激磁绕组4,4,4,4,转轴转轴转轴转轴5,5,5,5,滑环滑环滑环滑环6.6.6.6.用作角度的传输用作角度的传输用作角度的传输用作角度的传输,变换和指示变换和指示变换和指示变换和指示;分为发送机和接收机分为发送机和接收机分为发送机和接收机分为发送机和接收机(自整角变压器自整角变压器自整角变压器自整角变压器)第14页，共21页，编辑于2022年，星期一2.2.控制式自整角机控制式自整角机1)1)1)1)接线图接线图接线图接线图:如右图如右图如右图如右图.n n发送机和接收机结构一样发送机和接收机结构一样发送机和接收机结构一样发送机和接收机结构一样.三相三相三相三相绕组放在定子上绕组放
17、在定子上绕组放在定子上绕组放在定子上,两对三相绕组两对三相绕组两对三相绕组两对三相绕组对应连接对应连接对应连接对应连接;n n转子上的单相绕组转子上的单相绕组转子上的单相绕组转子上的单相绕组,发送机为激发送机为激发送机为激发送机为激磁绕组磁绕组磁绕组磁绕组,其电压其电压其电压其电压U U U U1 1 1 1为定值为定值为定值为定值;接收机为接收机为接收机为接收机为输出绕组输出绕组输出绕组输出绕组,其输出电压其输出电压其输出电压其输出电压U U U U2 2 2 2由定子磁由定子磁由定子磁由定子磁通产生通产生通产生通产生.n n图中图中图中图中,接收机在变压器状态下工作接收机在变压器状态下工作
18、接收机在变压器状态下工作接收机在变压器状态下工作,又又又又称其为自整角变压器称其为自整角变压器称其为自整角变压器称其为自整角变压器.第15页，共21页，编辑于2022年，星期一控制式自整角机控制式自整角机2)2)应用：应用：控制式自整角机在控制式自整角机在 转角随动系统中的应用转角随动系统中的应用 n n自整角变压器的输出电压放大后控制交流伺服电动机自整角变压器的输出电压放大后控制交流伺服电动机MS,MSMS,MS同时同时带动负载和转子带动负载和转子.n n发送机转子的转角不断变化发送机转子的转角不断变化,MS,MS就不断转动就不断转动,达到转角随动达到转角随动.第16页，共21页，编辑于20
19、22年，星期一3.3.力矩式自整角机力矩式自整角机n n当仪表指针作为负载时当仪表指针作为负载时,不需要伺服不需要伺服电动机了电动机了,而由自整角机直接实现而由自整角机直接实现转角随动转角随动.这就是力矩式自整角机这就是力矩式自整角机.n n n n1)1)接续图接续图:n n接收机和发送机的单相绕组都作激接收机和发送机的单相绕组都作激磁用磁用.n n n n接收机的转子带负载接收机的转子带负载.发送机 接收机第17页，共21页，编辑于2022年，星期一力矩式自整角机力矩式自整角机2)2)应用应用 n n力矩式自整角机在液位指示器中的应用力矩式自整角机在液位指示器中的应用 n n力矩式自整角机
20、直接实现转角随动力矩式自整角机直接实现转角随动,应用于指针等轻负载应用于指针等轻负载.右图中右图中,浮子浮子1 1的升降通过滑轮的升降通过滑轮5 5和平衡锺和平衡锺4 4使发送机使发送机2 2转动转动,接接收机收机3 3随动带动指针随动带动指针,准确实准确实现液位的传递现液位的传递.第18页，共21页，编辑于2022年，星期一6.7 6.7 直线电动机直线电动机*直线电动机是将电能转换为直线运动的伺服驱动元件直线电动机是将电能转换为直线运动的伺服驱动元件直线电动机是将电能转换为直线运动的伺服驱动元件直线电动机是将电能转换为直线运动的伺服驱动元件1.1.1.1.直线异步电动机的结构直线异步电动机
21、的结构直线异步电动机的结构直线异步电动机的结构 n n将旋转式异步电动机的定子将旋转式异步电动机的定子将旋转式异步电动机的定子将旋转式异步电动机的定子,转子园周沿径向切开转子园周沿径向切开转子园周沿径向切开转子园周沿径向切开,展成平面展成平面展成平面展成平面.n n定子为一次侧定子为一次侧定子为一次侧定子为一次侧,一般比较短一般比较短一般比较短一般比较短;转子为二次侧转子为二次侧转子为二次侧转子为二次侧,一般比较长一般比较长一般比较长一般比较长.n n平板型直线电动机示意图如右图平板型直线电动机示意图如右图平板型直线电动机示意图如右图平板型直线电动机示意图如右图.第19页，共21页，编辑于20
22、22年，星期一2.2.直线异步电动机的工作原理直线异步电动机的工作原理n n直线异步电动机直线异步电动机直线异步电动机直线异步电动机 n n二次侧运动速度为二次侧运动速度为二次侧运动速度为二次侧运动速度为:式中式中,滑差率滑差率S S其中其中,为极距为极距为同步速度为同步速度第20页，共21页，编辑于2022年，星期一3.3.直线异步电动机的特点和应用直线异步电动机的特点和应用1)1)1)1)特点特点特点特点:n n不需要中间传动机构不需要中间传动机构不需要中间传动机构不需要中间传动机构,结构简单结构简单结构简单结构简单,减少了振动和噪声减少了振动和噪声减少了振动和噪声减少了振动和噪声;n n
23、可实现快速起动和正反向运行可实现快速起动和正反向运行可实现快速起动和正反向运行可实现快速起动和正反向运行;n n装配灵活装配灵活装配灵活装配灵活.n n效率低效率低效率低效率低,功率因数低功率因数低功率因数低功率因数低,电源功率大电源功率大电源功率大电源功率大,低速性能差低速性能差低速性能差低速性能差.2)2)2)2)应用应用应用应用:n n门阀开启的驱动装置门阀开启的驱动装置门阀开启的驱动装置门阀开启的驱动装置;n n机床工作台进给的驱动装置机床工作台进给的驱动装置机床工作台进给的驱动装置机床工作台进给的驱动装置,此时此时此时此时,将一次侧固定在滑板上或床身上将一次侧固定在滑板上或床身上将一次侧固定在滑板上或床身上将一次侧固定在滑板上或床身上.第21页，共21页，编辑于2022年，星期一