伺服与步进电机.pptx

第9章控制电机
教学要求:
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前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的,其主要任务是能量的转换。
各种控制电机有各自的控制任务:
如: 伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱
动控制对象;测速发电机将转速转换为电压,并传
递到输入端作为反馈信号。步进电动机将脉冲信号
转换为角位移或线位移。
本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和
传递控制信号,能量的转换是次要的。
控制电机的种类很多,本章只讨论常用的几种:
伺服电机、测速电机、步进电机。
对控制电机的主要要求:动作灵敏、准确、重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。
伺服电动机可分为两类:
伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。
交流伺服电动机
直流伺服电动机
伺服电动机
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
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90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
交流伺服电动机结构图
放
大
器
检
测
元
件
控制信号
+
–
+
–
控制绕组
励磁绕组
+
+
+
–
–
–
1
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90,从而产生所需的旋转磁场。
交流伺服电动机的接线图和相量图
(a)接线图
1
(b) 相量图
控制电压与电源电压频率相同,相位相同或反相。
放
大
器
检
测
元
件
控制信号
+
–
+
–
控制绕组
交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机有相似之处。
励磁绕组固定接在电源上,当控制电压为零时,电机无起动转矩,转子不转。
若有控制电压加在控制绕组上,且励磁电流
和控制绕组电流不同相时,因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下,转子便转动起来。
交流伺服电动机的特点:不仅要求它在静止状态下,能服从控制信号的命令而转动,而且要求在电动机运行时如果控制电压变为零,电动机立即停转。
但如果交流伺服电动机的参数选择和一般单相异步电动机相似,电动机一经转动,即使控制等于零,电动机仍继续转动,电动机失去控制,这种现象称为“自转”。
如何克服“自转”现象呢?
正反向旋转磁场的合成转矩特性
(正向)
(反向)
正
转
转
反
当单相励磁时,在电动机运行范围0<S1<1时,转矩为正值,产生电动转矩,使转子继续转动。反转时也同样为电动转矩。
现增大转子电阻,使Sm>1
当单相励磁时,在电动机运行范围0<S1<1时,转矩为负值,产生制动转矩,使转子停转。反转时也同样为制动转矩。
加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励
磁电压不变),由于旋转磁场的旋转方向发生变
化,使电动机转子反转。
加在控制绕组上的控制电压大小变化时,其产生的旋转磁场的椭圆度不同,从而产生的电磁转矩也不同,从而改变电动机的转速。
不同控制电压下的机械特性曲线
n=f(T), U1=常数
T
U2
U2
U2
U2
o
n
交流伺服电动机的机械特性如图所示。