第七章伺服电机.ppt

第第7 7章章控制电机控制电机 7`1 7`1 伺服电动机伺服电动机 测速发电机测速发电机 自整角机(略) 自整角机(略) 步进电动机步进电动机 自动控制的基本概念自动控制的基本概念第第七七章章控制电机控制电机教学要求: 教学要求: 1. 。了解交流伺服电动机的结构和工作原理。 2. 。了解直流伺服电动机的结构和工作原理。 3. 。了解交流测速发电机的结构和工作原理。 4. 。了解步进电动机的结构和工作原理。前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是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。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: 各种控制电机有各自的控制任务: 如如: : 伺服电动机将电压信号转换为转矩和转速以驱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,并传动控制对象;测速发电机将转速转换为电压,并传递到递到输入端作为反馈信号。步进电动机将脉冲信号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。转换为角位移或线位移。本章介绍的各种本章介绍的各种控制电机的主要任务是转换和控制电机的主要任务是转换和传递控制信号, 传递控制信号, 能量的转换是次要的。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、自整角机、步进电机。伺服电机、测速电机、自整角机、步进电机。对控制电机的主要要求: 对控制电机的主要要求: 动作灵敏、准确、动作灵敏、准确、重重量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。量轻、体积小、耗电少、运行可靠等。案例-工业机器人案例-伺服控制系统框图伺服电动机可分为两类: 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。速度,驱动控制对象。交流伺服电动机交流伺服电动机直流伺服电动机直流伺服电动机 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交流伺服电动机结构图放大器检测元件控制信号控制信号 2U ? 2I ?+– U ?+–控制绕组励磁绕组 U ? CU ? 1I ? 1U ?++ + ––– 1 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交流伺服电动机的接线图和相量图(a (a) )接线图接线图? 1U ? CU ? 1I ? 1U ?(b) (b) 相量图相量图工作时两个绕组中产生的电流工作时两个绕组中产生的电流和和的相的相位差近于位差近于 90 90o o, ,因此便产生两相旋转磁场。在旋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。转磁场的作用下,转子便转动起来。 1I ? 2I ?控制电压控制电压与电源电压与电源电压频频率相同,相位相率相同,相位相同或反相。同或反相。 2U ?U ?放大器检测元件控制信号控制信号 2U ? 2I ?+– U ?+–控制绕组加在控制绕组上的控制电压反相时加在控制绕组上的控制电压反相时( (保持励保持励磁电压不变磁电压不变) ), ,由于旋转磁场的旋转方向发生变由于旋转磁场的旋转方向发生变化,使电动机转子反转。化,使电动机转子反转。交流伺服电动机的特点: 交流伺服电动机的特点: 在电动机运行时如果在电动机运行时如果控制电压变为零,电动机立即停转。控制电压变为零,电动机立即停转。不同控制电压下的机械特性曲线不同控制电压下的机械特性曲线 n n= =f f( (T T ), ),U U 1 1= =常数常数 T T U U 2 U U U U 2 2o n 交流伺服电动机的机械特性如图所示。交流伺服电动机的机械特性如图所示。在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的下降,特性曲线下移。在同一负载转矩作用时, 下降,特性曲线下移。在同一负载转矩作用时, 电动机转