《控制电机》论文.doc
《《控制电机》论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《控制电机》论文.doc(19页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、控制电机论文学生姓名: 任课教师: 张冬梅学生学号: 专 业: 电气工程及其自动化信息技术学院2012 年 4 月控制电机综述一、控制电机的种类与特点:1.控制电机在自动控制系统中的作用可以分为以下两大类:(1) 执行元件(2) 测量元件2.控制电机的特点运行平稳、响应迅速、准确可靠;体积小、重量轻。二、控制电机的发展历程和趋势 1. 控制电机的发展历程控制电机的基础理论主要源于电磁感应等基本定律,因此它与普通电机一样,具有较为悠久的发展历史。目前,世界上控制电机的生产基地以美国、英国、法国、日本、德国、俄罗斯等为多。 我国控制电机工业是在第一个五年计划期间逐步建立并完善起来的。2. 控制电机
2、的发展趋势(1) 微型化(2) 大型化(3) 新型化1.旋转变压器旋转变压器(resolver/transformer)是一种电磁式传感器,又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机,用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。旋转变压器主要有:1. 正余弦旋转变压器2. 线性旋转变压器3. 特种函数旋转变压器1.1旋转变压器的用途主要用途就是进行三角函数计算、坐标变换和角度数据传输等。永磁交流电动机的位置传感器,原来是以光学编码器居多,现在迅速地被旋转变压器代替。(1) 在家电中,不论是冰箱、空调、还是洗衣机,目前都是向变频变速发展,采用的是正弦波控制的永磁交流电动机。(2) 电动汽车中所
3、用的位置、速度传感器都是旋转变压器。例如,驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等,都是采用旋转变压器。(3) 在应用于塑压系统、纺织系统、冶金系统以及其他领域里,所应用的伺服系统中关键部件伺服电动机上,也是用旋转变压器作为位置速度传感器。1.2旋转变压器的选用一、旋转变压器的主要技术数据(1) 额定电压 指励磁绕组应加的电压,有12、16、26、36、60、90、110V等几种。(2) 额定频率指励磁电压的频率,有50Hz和400Hz两种。 (3) 变比指在规定的励磁一方的励磁绕组上加上额定频率的额定电压时,与励磁绕组轴线
4、一致的处于零位的非励磁一方绕组的开路输出电压与励磁电压的比值,有0.15、0.56、0.65、0.78、1.0和2.0等几种。(4) 输出相位移 指输出电压与输入电压的相位差。该值越小越好,一般约在3l2电角度左右。(5) 开路输入阻抗(空载输入阻抗) 输出绕组开路时,从励磁绕组看进去的等效阻抗值。标准开路输入阻抗有200、400、600、1000、2000、3000、4000、6000和10000等几种。二、旋转变压器的误差1. 旋转变压器的误差种类(1) 函数误差函数误差是评价正余弦旋转变压器性能的主要指标,它是指旋转变压器励磁绕组加上额定电压,补偿绕组短路时,在不同的转子转角下,两个输出
5、绕组实际输出特性和理想输出特性间的最大差值与理论上输出电压的最大值的百分比,其误差范围一般为0.02%0.1% 。函数误差直接影响作为解算元件的解算精度。(2) 零位误差零位误差也是评价正余弦旋转变压器性能的主要指标,它是指旋转变压器励磁绕组加上额定电压,补偿绕组短路时,两个输出绕组的实际电气零位与理论电气零位之差。以角分表示,误差范围一般为210。零位误差直接影响计算和数据传输系统的精度(3) 线性误差线性误差是评价线性旋转变压器性能的主要指标,它是指旋转变压器在一定的转角范围(一般为60),在采用线性旋转变压器方式接线时,转子的实际转角与理想特性上所对应转角的最大差值。(4) 电气误差电气
6、误差是评价数据传输用旋转变压器性能的主要指标, 它是指转子的实际转角与对应的理论转角之差,以累积误差的形式表示。三、旋转变压器的使用原则(1) 旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工作。因此,负载阻抗应远大于旋转变压器的输出阻抗。两者的比值越大,输出电压的畸变就越小。(2) 使用时首先要准确地调准零位,否则会增加误差,降低精度。(3) 励磁一方只用一相绕组时,另一相绕组应该短路或接一个与励磁电源内阻相等的阻抗。(4) 励磁一方两相绕组同时励磁时,即只能采用二次侧补偿方式时,两相输出绕组的负载阻抗应尽可能相等。2.自整角机自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由转角变为转角的感应式微型电机
7、,在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。自整角机还可用以实现角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。两台或多台电机通过电路的联系,使机械上互不相连的两根或多根转轴自动地保持相同的转角变化,或同步旋转。电机的这种性能称为自整步特性。在伺服系统中,产生信号一方所用的自整角机称为发送机,接收信号一方所用自整角机称为接收机。自整角机主要有:1.力矩式自整角机2.控制式自整角机3.差动式自整角机2.1自整角机的用途自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中2.2自整角机的选用一、自整角机的主要技术数据1. 力矩式自整角机的技术数据(1) 比整步转矩指力矩式自整角机在失
8、调角为1时发送机和接收机转轴上的输出转矩。比整步转矩是力矩式自整角机的一项重要的性能指标,它直接影响自整角机系统的灵敏度,产品数据中均要列出它的数值。(2) 零位误差在力矩式自整角发送机中,当励磁绕组励磁后,发送机转子从基准电气零位开始,每转过60电角度,总会有两根输出线之间的空载电压等于零,此位置称为理论电气零位。由于设计与工艺的不尽完善,实际电气零位与理论电气零位存在着差异,两者之差称为力矩式自整角机的零位误差,单位为角分。习惯上以累积误差的形式来表示,即取各点零位误差中正、负最大误差绝对值之和的一半,其大小决定发送机的精度。(3) 静态误差在力矩式自整角接收机中,由于系统出现失调角而使接
9、收机转子随发送机转子转动同样的角度,最后稳定在失调角为零的位置。但实际上,当接收机转子处在协调位置时,由于接收机转轴上存在摩擦转矩,所以接收机与发送机转子之间总存在转角差,这个转角差就是静态误差,单位为角分。通常也是以累积误差的形式表示,其大小决定接收机的精度。(4) 阻尼时间所谓阻尼时间,就是指强迫接收机转子失调177加减2,放松后,经过衰减振荡达到协调位置所需要的时间。按规定,它不应超过3”。阻尼时间越短,表示接收机的跟随性能越好。2. 控制式自整角机的技术数据(1) 比电动势指控制式自整角机在失调角为1时接收机的空载输出电压。比电动势是控制式自整角机一项重要的性能指标,它直接影响自整角机
10、系统的灵敏度,一般产品数据中均要列出它的数值。(2) 零位误差当接收机转子和发送机转子处在协调位置时,接收机的输出电压理论上应等于零。由于设计和工艺等原因,常有误差存在,输出电压实际上不为零。我们把接收机和发送机处在协调位置时,接收机输出绕组出现的端电压称为剩余电压,即零位误差,它会降低自整角机系统的灵敏度。(3) 静态误差当控制式自整角机在静态下到达新的协调位置,即输出电压等于剩余电压时,发送机转子转过的角度与接收机转子转过的角度之差称为静态误差或电气误差。若以角分表示静态误差,其允许范围为310。它的大小直接影响自整角机系统的精度。控制式自整角机的精度等级就是根据静态误差来划分的。二、自整
11、角机的使用原则(1) 各类自整角机在使用前应首先确定其基准电气零位。(2) 对接使用的自整角机,对接绕组的额定电压和额定频率必须相同。(3) 力矩式自整角机所带机械负载较重时,应根据所要求的精度选择比整步转矩较大的自整角机。(4) 在电源容量允许的情况下,应选用输入阻抗较小的发送机,以获得较大的负载能力。(5) 选用控制式自整角机时,应选用输入阻抗较大的接收机,以减轻发送机的负载。(6) 发送机和接收机不能互换使用,因为两者结构上有差异,参数也不尽相同。3.测速发电机测速发电机是一种把输入的转速信号转换成输出电压信号的机电式信号元件。输出电动势与转速成比例的微特电机。测速发电机的绕组和磁路经精
12、确设计,其输出电动势E和转速n成线性关系,即E=Kn,K是常数。改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。在被测机构与测速发电机同轴联接时,只要检测出输出电动势,就能获得被测机构的转速,故又称速度传感器。测速发电机主要分为直流、交流、特种三大类。3.1测速电机用途测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件,以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度;在解算装置中可作为微分、积分元件,也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。3.2测速电机的选用选用测速发电机时,应根据系统的频率、电压、工作速度范围和在系统中所起的作用
13、来选。例如:作解算元件时考虑线性误差要小、输出电压的稳定性要好;作一般速度检测或阻尼元件时灵敏度要高;对要求快速响应的系统则应选转动惯量小的测速发电机等。4.伺服电动机伺服电动机可以把输入的电压信号变换成为电机轴上的角位移或角速度输出,在控制系统中常作为执行元件,所以伺服电动机又称执行电动机。改变输入电压的大小和方向就可以改变转轴的转速和转向。伺服电动机主要有:1.直流伺服电动机2.交流伺服电动机4.1伺服电动机的用途将电压信号转换成转角或转速信号。4.2伺服电动机的选用1. 直流伺服电动机使用原则(1) 电磁式直流伺服电动机在起动时首先要接通励磁电源,然后再加电枢电压,以避免电枢绕组因长时间
14、流过大电流而烧坏电机。这是因为如果先加电枢电压,电枢电流Ia=Uc/Ra,电压Uc全部加在电枢电阻Ra上,而Ra很小,造成电枢电流Ia过大,极易烧坏电机。(2) 在电磁式直流伺服电动机运行过程中,绝对要避免励磁绕组断线,以免造成电枢电流过大和“飞车”事故。(3) 永磁式直流伺服电动机的性能很大程度上取决于永磁材料的优劣。大多数永磁材料的机械强度不高,易于破碎。在安装和使用这类电机时,要注意防止剧烈的振动和冲击,否则容易引起永磁体内部磁畴排列的混乱,使永磁体退磁。另外,尽量远离热源,因为有些永磁材料的温度系数较高,磁性能易受温度变化的影响。2. 交流伺服电动机使用原则(1) 交流伺服电动机的电源
15、是两相的,但通常的电源是三相的或是单相的,这样就要将电源移相之后才能使用。对于三相有中线的电源,可取一相电压及其它两相之间的线电压分别作为励磁电压和控制电压;对于三相无中线的电源,可利用三相变压器副边的相电压和线电压形成90相位移的电源系统。如果只有单相电源时,则需要通过移相电容产生两相电源,通过对电容值的合理选择,可以使励磁电压和控制电压正好相差90电角度。通常,移相电容为零点几微法到几十微法。(2) 在控制系统中,控制信号通常是通过放大器加到交流伺服电动机的控制绕组上。这样,大的控制电流和控制功率就会增大放大器的负担,使放大器的体积和重量增大。可以通过在控制绕组两端并联电容的方法,提高控制
16、相的功率因数,从而减小放大器输出的无功电流,减小放大器的负担。(3) 交流伺服电动机为了满足控制性能的要求,转子电阻通常都设计得比较大,而且经常工作在低速段和不对称状态,因此它的损耗比一般电机大,发热多,效率低。为了保证其温升不超过允许值,在安装时应改善散热条件,如将电机安装在面积足够大的金属支架上,保证通风良好,远离其它热源。5.微特同步电动机转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=60f/p。转速n决定于电源频率f,故电源频率一定时,转速不变,且与负载无关。具有运行稳定性高和过载能力大等特点。微型同步电动机主要分为永磁式、磁阻式和磁滞式
17、微型同步电动机。5.1微特同步电动机用途广泛应用于需要恒速运行的自动控制装置、遥控、无线通信、磁带录音及同步随动系统中。5.2微特同步电动机选用1.永磁同步电动机永磁同步电动机是一种节能型电动机,具有较高的力能指标,其功率因数可以达到或接近1。它采用永磁体励磁,没有励磁损耗及转子损耗,没有集电环、电刷等部件及其所产生的损耗,因而电机效率得到很大的提高。永磁同步电动机的转速与电源频率有严格的关系,应用于数控机床能够获得很高的加工精度,还可以应用于化纤、纺织、印染等要求同步驱动的工业领域。2.磁阻同步电动机磁阻同步电动机是利用转子上两个正交方向磁阻不等而产生转矩的原理进行工作的,它的主要特点是结构
18、简单, 成本低廉,运行可靠。 其转子总是采用凸极结构,并在转子铁心内适当设置隔磁块或隔离槽,使转子直、交轴方向的磁阻有较大差值,从而提高电磁转矩。但是,这类电动机励磁电流较大,功率因数较低,效率较低。磁阻同步电动机主要用于容量较小的同步驱动系统中,如可用于电子设备、记录仪器、光学仪器及摄影、录音和录像等设备中。3.磁滞同步电动机磁滞同步电动机一种利用磁滞转矩起动并同步运行的电动机,它的突出优点是具有自起动能力,不需要加装任何起动装置就能直接自行起动,且平滑地进入同步运行状态。另外,磁滞同步电动机的转子没有一定的极性,其极数由定子绕组决定,所以在定子上安装不同极对数的绕组,便可以在工频电源下得到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 控制电机 控制 电机 论文
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4019253.html