【教学课件】第六章控制电机.ppt
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1、第六章 控制电机,了解常用的控制电机的结构;掌握常用控制电机的工作原理、主要运行特性;了解各种控制电机应用场所;学会正确选用和使用各种控制电机。,本章要求,传动电机:主要用来完成能量的变换,具有较高的力 能指标;控制电机:主要用来完成控制信号的传递和变换,要 求技术性能稳定可靠、动作灵敏、精度 高、体积小、重量轻、耗电少。控制电机一般用于自动控制、自动调节、远距离测量、随动系统以及计算装置中的微特电机。它是构成开环控制、闭环控制、同步连接等系统的基础元件,根据它在自动控制系统中的职能可分为测量元件、放大元件、执行元件和校正元件四类。控制电机一般是小功率电机。,第一节 控制电机概述,第二节 交流
2、伺服电动机,交流伺服电动机与普通电动机相比具有如下特点:(1)调速范围宽,伺服电动机的转速随着控制电 压改变,能在宽的范围内连续调节;(2)转子的惯性小,即能实现迅速启动、停转;(3)控制功率小,过载能力强,可靠性好;(4)可控。,伺服电动机也称为执行电动机,在控制系统中用作执行元件,将电信号转换为轴上的转角或转速,以带动控制对象。,一、两相交流伺服电动机的结构,定子:励磁绕组 WF,控制绕组 WC转子:鼠笼转子(细长),或杯形转子,第二节 交流伺服电动机,1、启动:当UC0,两相绕组产生旋转磁场。该磁场与转子中的感应电流相互作用,使转子转动起来,转向与旋转磁场的方向相同。,二、基本工作原理,
3、第二节 交流伺服电动机,把UC 的相位改变180可改变伺服电动机的旋转方向。,当UC=0,电动机应立即停转,根据单相异步电动机的原理,电动机转子一旦转动以后,它将继续转动,即存在“自转”现象。,2、消除自转现象的措施:,措施:伺服电动机的转子导条具有较大电阻,使电动机在失去控制信号,单相供电时的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,是一个制动转矩。由于制动转矩的存在可使转子迅速停止转动,保证了不会存在“自转”现象。,第二节 交流伺服电动机,二、基本工作原理,3、控制特性及应用,利用控制电压UC的有无来进行启、停控制;改变电压UC大小来调节转速的高低;改变UC的极性来改变电动机转向。,应用:是控制系
4、统中原动机。例如,雷达系统中扫描天线旋转,流量和温度控制中阀门的开启,数控机床中刀具运动,甚至连船舶方向舵与飞机驾驶盘控制都是用伺服电动机来带动的。功率一般在0.1W100W,应用于小功率的场合。,第二节 交流伺服电动机,二、基本工作原理,第三节 直流伺服电动机,直流伺服电动机,通常用于功率稍大的系统中其输出功率一般为1w一600w。它的基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同,不同点只是它做得比较细长一些,以便满足快速响应的要求。改变控制电压UC或改变磁通都可以控制直流伺服电动机的转速和转向,前者称为电枢控制,后者称为磁场控制。由于电枢控制具有响应迅速、机械特性硬、调速特性线性度好的优点在
5、实际生产中大都采用电枢控制方式。,第三节 直流伺服电动机,特点:原理和直流电动机一样;过载能力强;响应速度快;一般是永磁式。,第四节 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驱动元件。在交通运输、机械工业和仪器工业中,直线电动机已得到推广和应用。它为实现高精度、快响应和高稳定的机电传动和控制开辟了新的领域。原则上对于每一种旋转电动机都有其相应的直线电动机,故它的种类很多,但一般按工作原理来区分,可分为直线异步电动机、直线直流电动机和直线同步电动机三种(还有直线步进电动机)。,一、结构:,第四节 直线异步电动机,定子初级转子次级,二、工作原理:,第四节 直线异步电动机,1、当
6、初级的多相绕组通入多相电流后,也会产生一个气隙磁场,磁场的磁感应强度按通电的相序顺序作直线移动,该磁场称为行波磁场。,2、行波的移动速度称之为同步线速,且式中,极距(cm);f 电源频率(Hz)。,3、在行波磁场切割下,次级导条将产生感应电势和电流,电流和磁场相互作用,产生切向电磁力F。若初级不动则次级就顺着行波磁场运动的方向作直线运动。,三、特点及应用:无需中间传动机构,因而机构简化,提高了精度,减少了振动和噪声;响应快速,可实现快速启动和正反向运行;散热良好,额定值高,电流密度可取很大,对启动的限制小;装配灵活性大,可将电动机和其他机体合成一体;用于吊车传动、金属传送带、冲压锻压机床、高速
7、电力机车、门阀的开闭等方面。,第四节 直线异步电动机,第五节 测速发电机,用途:1)测量转速;2)测量位置,可做机电微分、积分器。,测速发电机分为:直流测速发电机、异步测速发电机 和同步测速发电机。,除交、直流伺服电动机外还有以下几种控制电动机:力矩电动机 小功率同步电动机 测速发电机 自整角机,第六节 其他控制电动机,7.1 电动机容量选择的原则7.2 电动机的种类选择的原则7.3 电动机电压选择的原则7.4 电动机转速选择的原则7.5 电动机结构型式选择的原则,基本内容,第七章机电传动控制系统中电动机选择,三项基本原则:发热:电动机在运行时,必须保证;过载能力:所选电动机的最大转矩 Tma
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