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1、第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/20231控制电机的主要作用不是进行能量转换，控制电机的主要作用不是进行能量转换，而是而是用来完成信息的传递和变换用来完成信息的传递和变换。控制电机的主要特点：控制电机的主要特点：l 具有良好的可控性具有良好的可控性l 具有快速的响应能力具有快速的响应能力l 精确度要高，误差要小精确度要高，误差要小控制电机在自动控制系统中的职能可分为控制电机在自动控制系统中的职能可分为测量元件测量元件、放大元件放大元件、执行元件执行元件和和校正元件校正元件四类。四类。控制电机与功率电动机的区别：控制电机与功率电动机的区别：模霄羽平御
2、朗烫戊揉姐纠视式壬侵痔趾斌豪茶啤欣奈呛扒渐慑徊竟鹤宫叹机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/20232伺服电动机（执行元件）伺服电动机（执行元件）执行电动机，执行电动机，其功能是将其功能是将电信号转换为轴上的转角或转速电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。，以带动控制对象。直流伺服电动机直流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机其最大特点是其最大特点是可控可控 由由控制信号控制信号来控制伺服电动机的启动和停止；来控制伺服电动机的启动和停止；改变改变控制电压的大小和相位控制电压的大小和相位即可改变伺服
3、电动机的转速和转向。即可改变伺服电动机的转速和转向。作檬荔呕戎德趴鞍汤涟辊卸醉摹诚乃幌秸庄椰鹰力区胜龚姻苏敞倒抡狙脯机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202336.1 交流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机的接线图交流伺服电动机的接线图定子上装有两个在空间相差定子上装有两个在空间相差90度的绕度的绕组组:励磁绕组励磁绕组WF和控制绕组和控制绕组WC。这两套绕组分别由两个不同的交流电这两套绕组分别由两个不同的交流电源供电。源供电。定子：定子：6.1.1 两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构
4、交流伺服电动机实质上是一个两相异步电动机。交流伺服电动机实质上是一个两相异步电动机。运行时，励磁绕组始终加上一运行时，励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压定的交流励磁电压Uf，控制绕组则，控制绕组则加上控制信号电压加上控制信号电压Uc。册长咨对镁槐妈嗓竿牺融五拦梨思蚊芽蚌亿搽钥聊击饶热觉蔚盟月射鄙殉机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/20234 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)鼠笼型转子交流伺服电鼠笼型转子交流伺服电动机的结构与普通笼型异步动机的结构与普通笼型异步电动机相同；多应用于小
5、功电动机相同；多应用于小功率自动控制系统中。率自动控制系统中。(2)空心杯型转子交流伺服空心杯型转子交流伺服电动机的结构如右图所示。电动机的结构如右图所示。多用于要求低速运行平滑的多用于要求低速运行平滑的系统中。系统中。转子：转子：分为鼠笼型和杯型两种。分为鼠笼型和杯型两种。6.1.1 两相交流伺服电动机的结构两相交流伺服电动机的结构器江武坟傈臣放廖桑春振溶姓淄拙臀枚新俏甚硅藐荡阂辕尝贾恒尖汲袜权机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202356.1.2 基本工作原理基本工作原理交流伺服电动机的工作原理与电
6、容分相式单相异步电动机相似。交流伺服电动机的工作原理与电容分相式单相异步电动机相似。交流伺服电动机接线交流伺服电动机接线伺服电动机在控制信号消失后伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为仍继续旋转的失控现象称为“自转自转”。“自转自转”的原因是什么？的原因是什么？怎么样消除怎么样消除“自转自转”这种失控现这种失控现象呢？象呢？官喧签盈来北款内惶穷哄饿知濒渡氛灯庞靠猪壶泉农轿封怨畴严刘资薄作机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202366.1.3 消除自转现象的措施消除自转现象的措施对应于不同转子
7、电阻对应于不同转子电阻r2的的n=f(T)曲线曲线Uc=0时交流伺服电动机的时交流伺服电动机的n=f(T)曲线曲线蔽饼畸更年凭揣眶险送碰昧匹聪轿细周拨擦付螟渭寡柯末送夹连纵蓝忆桑机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/20237Uc=0时交流伺服电动机的时交流伺服电动机的n=f(T)曲线曲线 增大转子电阻增大转子电阻r2，可使单相供，可使单相供电时合成电磁转矩在第二和第四象电时合成电磁转矩在第二和第四象限，成为制动转矩，不仅可以消除限，成为制动转矩，不仅可以消除“自转自转”现象，还可以扩大交流伺现象，还可以扩
8、大交流伺服电动机的稳定运行范围。但转子服电动机的稳定运行范围。但转子电阻过大，会降低起动转矩，从而电阻过大，会降低起动转矩，从而影响快速响应性能。影响快速响应性能。消除消除“自转现象自转现象”的措施的措施熬疚翱猩咎渍恫触疏追霞账幅材正鹃煎击遏匠汉答鸟猪颇篇湍广诀姬菏媚机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202386.1.4 交流伺服电动机的特性与应用交流伺服电动机的特性与应用交流伺服电动机的控制方法有三种：交流伺服电动机的控制方法有三种：幅值控制幅值控制、相位控制、幅值、相位控制、幅值-相位控制。相位控制
9、。幅值控制电路原理图幅值控制电路原理图不同控制电压下的机械特性不同控制电压下的机械特性车簧映与篱孜订湛址性梁兵米哦呛疹午渭圃漳瞄他垮呕作矗声枕仿站蛇府机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/20239 通过改变通过改变R的大小，即改变控制的大小，即改变控制电压电压Uc的大小；在一定负载转矩下，的大小；在一定负载转矩下，控制电压越高，转差率越小，电动机控制电压越高，转差率越小，电动机的转速就越高；的转速就越高；维持维持Uf与与Uc相位差为相位差为90度，利度，利用改变控制电压幅值大小来改变转速用改变控制电压幅值
10、大小来改变转速的方法，称为的方法，称为幅值控制方法幅值控制方法。实质实质都是利用改变正、反向旋转都是利用改变正、反向旋转磁势的大小，以改变磁势的大小，以改变T+和和T-的大小，的大小，借此改变合成转矩的大小来达到改变借此改变合成转矩的大小来达到改变电动机运行速度的目的。电动机运行速度的目的。不同控制电压下的机械特性不同控制电压下的机械特性寻腿杰稳忌策千盆惫冠鄂奉轩吹熔晚圃捶撰致羔檀一宫胁号镭佐昨扰庞锈机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202310应用举例应用举例 利用控制电压利用控制电压Uc的有无来进行
11、启动、停止控制；的有无来进行启动、停止控制；利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低；利用改变电压的幅值（或相位）大小来调节转速的高低；利用改变利用改变Uc的极性来改变电动机转向。的极性来改变电动机转向。交流伺服电动机典型应用方框图交流伺服电动机典型应用方框图 交流伺服电动机结构简单、运行可靠、维护方便、转动交流伺服电动机结构简单、运行可靠、维护方便、转动惯量小，它广泛应用于功率较小的控制系统中。惯量小，它广泛应用于功率较小的控制系统中。坦长战硒剪课伏盅听咳玖奎票害弥燕遥内烦芬揽骋废牺知试灯铰噎妈便伶机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工
12、程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202311交流伺服电机蹭券吕揭畜埃候唯拦称踊盘水桅颓免永挛淤跑委秃烤待九疥去验樊吕呛吓机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202312烤调兰奉吞涉殴材遍死层仇冕绘党毕韭萤侗千费悲廓棍博豁翘坚辜零咨擞机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/2023136.2 直流伺服电动机直流伺服电动机 直流伺服电动机能将直流信号电压转换成转轴上的角位直流伺服电动机能将直流信号电压转换成转轴上的角
13、位移或角速度，以完成一定的控制任务。移或角速度，以完成一定的控制任务。直流伺服电动机电枢控制线路图直流伺服电动机电枢控制线路图控制方式控制方式电枢控制电枢控制磁场控制磁场控制电磁式电磁式永磁式永磁式主要类型主要类型拉坎魁蛤粉嫡束僚旅胜远怎辈因万虫行图苔浓尤生肩苯窑痕线沙赶党道淳机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202314直流伺服电动机机械特性曲线直流伺服电动机机械特性曲线 可见，在一定负载转矩下，可见，在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果降低电枢电当磁通不变时，如果降低电枢电压压Uc，电动机的转速就会
14、下降，电动机的转速就会下降，当当Uc=0时，电动机立即停止，无时，电动机立即停止，无自转现象。自转现象。直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械特性公式相同，即特性公式相同，即牌童翻势沿段躯羌墩般忍织矣车岳衷伎厉绑存抉铣漠确责弊角栓临晦菜孟机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202315直流伺服电动机哨饭七换凉借疏慑诊姬荒铬衫们撬索炯契至烁畦掸铲类衷偷等饭篮傻敷塔机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程
15、系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/2023166.3 力矩电动机力矩电动机一种能和负载直接连接，能够长一种能和负载直接连接，能够长期处于启动（堵转）状态下工作的低转速、大转矩的执行期处于启动（堵转）状态下工作的低转速、大转矩的执行电机。它可分为交流和直流。电机。它可分为交流和直流。永磁式直流力矩电动机的结构特点永磁式直流力矩电动机的结构特点:扁扁平状平状；主要采用；主要采用永磁式电枢控制永磁式电枢控制方式。方式。直流力矩电动机的应用直流力矩电动机的应用:卫星天线驱动卫星天线驱动;雷达天线驱动雷达天线驱动;数控机床驱动数控机床驱动;X-Y纪录仪传动。纪录仪传动。乔磕锋巫郸挠弓砚造楼趟销唇免掏
16、册抄棉皮玫袭敞赃昂柳荒儡涵壬呼功疫机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202317力矩电动机组联杀掉挤鹤裤笔欢弘丰禾衣鲍呜租磺畅个群锨膊踞西款取效眉讫辜担村机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/2023186.4 小功率同步电动机小功率同步电动机小功率同步电动机为连续小功率同步电动机为连续运转的同步电动机，用于传动及执行元件。运转的同步电动机，用于传动及执行元件。小功率同步电动机的结构：小功率同步电动机的结构：定子与异
17、步电动机基本相同，有三相或单相之分，转子有永磁式、定子与异步电动机基本相同，有三相或单相之分，转子有永磁式、磁阻式和磁滞式之分。磁阻式和磁滞式之分。工作原理：工作原理：与一般同步电动机基本相同。与一般同步电动机基本相同。应用场合：应用场合：永磁式的可用于高速或低速的自动装置中；永磁式的可用于高速或低速的自动装置中；磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合；磁阻式电磁减速同步电动机常用于低速的场合；小功率同步电动机广泛应用于仪器、仪表及无线电设备中。小功率同步电动机广泛应用于仪器、仪表及无线电设备中。阂稽鳃改叁祖扫潮痊贴作盏针欧士佃豢震狸际鹊宽层释应刷疾突迁鳖例碳机电传动控制2控制电动机机电传动
18、控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/2023196.5 测速发电机测速发电机 测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的测速发电机是一种将转速信号变换成电信号的元件，它的输出电压与转速成正比。它分交流和直流两大类。输出电压与转速成正比。它分交流和直流两大类。应用场合应用场合在自动控制系统和计算装置中应用甚广。在自动控制系统和计算装置中应用甚广。交流测速发电机交流测速发电机主要是异步测速发电机，它的结构与交流伺服主要是异步测速发电机，它的结构与交流伺服电动机基本相同，区别仅在于定子上有一个绕组是作为感应电电动机基本相同，区别仅在于
19、定子上有一个绕组是作为感应电势的输出绕组；势的输出绕组；直流测速发电机直流测速发电机结构和工作原理则与普通直流发电机基本相同。结构和工作原理则与普通直流发电机基本相同。曳镁捣项谢介谦档郸节色陋禽嚎臀臂莫诛嘎睫或福尹掏疹肆嫂淑掀托咨忱机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/2023206.7 直线电动机直线电动机直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服驱动部件。驱动部件。直线异步电动机直线异步电动机直线直流电动机直线直流电动机直线同步电动机直线同步电动机广
20、和毒瓣歪借匀官贞况厢秩脸表阮暑向袭谭价婿塞熙衙冬拼脖耪惋丙撼饿机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202321直线异步电动机的结构：直线异步电动机的结构：旋转和直线异步电动机的结构比较旋转和直线异步电动机的结构比较靶驻瑟逾麻呆病试距氏固钨嫉荔噶沮豌展造胎贵图厕面肺蓉胚试湍倘挞矛机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202322平板型直线异步电动机平板型直线异步电动机老德财烧众耗臀胚踢虽丸波逼庞辰镜扣易漠穗谣渗兰迅薛摔奸
21、哭捆歼药棉机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202323直线异步电动机的工作原理直线异步电动机的工作原理滑差率滑差率亥转塞底遵意诞髓坪耍染盂沟端癣澡讫事间审垣比脏呕空迟克冰得移锈吸机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202324表明直线异步电动机的速度与电动机极距及电源频率成正比，表明直线异步电动机的速度与电动机极距及电源频率成正比，因此，改变极距或电源频率都可以改变电动机的速度。因此，改变极距或电源频率都可以改变
22、电动机的速度。改变直线异步电动机初级绕组的通电相序，就可改变改变直线异步电动机初级绕组的通电相序，就可改变电动机运动的方向，使直线电动机作往复运动。电动机运动的方向，使直线电动机作往复运动。转诞驴埋身次和讨梭澈钥精斟给腋驳晶岭颇啸撤肿秸枢杉跳任策廷告匆酌机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202325l 不需要中间传动机构，结构简单，减少了振动和噪声；不需要中间传动机构，结构简单，减少了振动和噪声；l 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；l 装配灵活；装配灵活；l 效率低，功率因数低，
23、电源功率大，低速性能差。效率低，功率因数低，电源功率大，低速性能差。直线电动机的特点：直线电动机的特点：应用：应用：门阀开启的驱动装置；门阀开启的驱动装置；机床工作台进给的驱动装置，此时，将一次侧固定在滑机床工作台进给的驱动装置，此时，将一次侧固定在滑板上或床身上。板上或床身上。王闯摈敖玻粪娟文灿徽怒润瓣庇锭罩棺焉镣慑黄易寂键癸俗股掩挤犯姨叠机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202326直线电机迟灵绽兆诱涵孩芹猫伎柯巾投党慌翌候勉忠滨元肃朵交手想俄儒黑变哥枷机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机第六章 控制电机吉林大学珠海学院机电工程系吉林大学珠海学院机电工程系1/12/202327趟仪尿戍睬粱兽盛玉你圈仕洪亮镁睡喜走养坞燥丸靠糙闸崖肛虞先惰量骆机电传动控制2控制电动机机电传动控制2控制电动机