1、主講：陳軍1 緒論緒論主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.1 1.1 控制電機(jī)與自動(dòng)控制系統(tǒng)控制電機(jī)與自動(dòng)控制系統(tǒng)1.2 1.2 控制電機(jī)的類(lèi)型與特點(diǎn)控制電機(jī)的類(lèi)型與特點(diǎn)1.3 1.3 本課程的主要內(nèi)容與要求本課程的主要內(nèi)容與要求1）按功能作用分類(lèi)功率元件（執(zhí)行元件）信號(hào)元件 ；2）工作電流分類(lèi)直流元件：交流元件：脈沖元件：3）工作磁場(chǎng)的類(lèi)型恒定磁場(chǎng)：脈振磁場(chǎng)：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：2 2 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：2-1 2-1 工作原理和結(jié)構(gòu)工作原理和結(jié)構(gòu) 2-2 2-2 直流電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系直流電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系 2-3 2-3 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性 2-4 2-4 輸出

2、特性的誤差分析輸出特性的誤差分析 2-5 2-5 在控制系統(tǒng)中的主要應(yīng)用在控制系統(tǒng)中的主要應(yīng)用2 2 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1 1、發(fā)電機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì)、發(fā)電機(jī)的輸出電動(dòng)勢(shì) nCEea（2-10） 2 2、發(fā)電機(jī)的輸出電壓、發(fā)電機(jī)的輸出電壓 aaaaRIEU（2-122-12）3 3、測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性、測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性 nKnRRKUeLLaea1（2-14） 原動(dòng)機(jī)Ua Uj Ea Ra T1 , n Te Ia RL 2 2 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)4 4、輸出特性的誤差分析、輸出特性的誤差分析 溫度的影響； 電樞反應(yīng)； 延遲換向去磁； 紋波； 電刷接觸電壓降；3.1 直流

3、電動(dòng)機(jī)的工作原理3.2 電磁力矩與基本方程3.3 直流伺服電機(jī)的使用 3.4 控制方式與靜特性 3.5 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)與制動(dòng)控制3.6 直流伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性3.7 新型直流伺服電機(jī) 3 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)3 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)3.2基本方程UaIa Fn Ea1)電磁力矩方程 aTICT 2)電動(dòng)勢(shì)方程 nCEea 3)電壓平衡方程 aaaaRIEU 4)轉(zhuǎn)矩平衡方程0LdTTTJdt3 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)UaIa Fn Ea機(jī)械特性方程 T=f(n) ,T=f(I)aeaeaICRCUnTCCRCUnmeaea23.2基本方程3 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)3.3 直流伺服

4、電機(jī)的使用 直流電機(jī)的啟動(dòng)直流電機(jī)的啟動(dòng) 直流電機(jī)的調(diào)速直流電機(jī)的調(diào)速3.4 直流伺服電機(jī)的控制方式與靜態(tài)特性1、直流電機(jī)的調(diào)速方法及特點(diǎn)2、靜態(tài)特性：機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性特性方程特性曲線特征參數(shù)3 直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)3.5 電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)與制動(dòng)控制方式2、制動(dòng)控制方式及特性； 發(fā)電制動(dòng)狀態(tài) 能耗制動(dòng)狀態(tài) 反接制動(dòng)狀態(tài)1、工作狀態(tài)：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)3.6直流伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性nf t ( )aif t ( )或 動(dòng)態(tài)特性影響因素機(jī)電時(shí)間常數(shù)與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系 1、電動(dòng)勢(shì)的一般公式4.44mEfW3、 i1與i2的關(guān)系磁勢(shì)平衡方程 2、變壓器的變壓比1112022UEWkUEWmIWI

5、WIW1221112m主磁勢(shì)主磁通 2102021()WIIIIIW 4、等值電路等效（折合）計(jì)算原則（1）電流折合：按磁勢(shì)不變?cè)瓌t（2）電動(dòng)勢(shì)、電壓折算：按功率不變?cè)瓌t （3）電阻與電抗的折算：按功率不變的原則 1、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及應(yīng)用形式、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及應(yīng)用形式2、控制式角機(jī)的原理及輸出關(guān)系、控制式角機(jī)的原理及輸出關(guān)系 cosmax22EE 協(xié)調(diào)位置、失調(diào)角與比電壓 sinmax22EE 力矩式、控制式；發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、差動(dòng)發(fā)射機(jī)、差動(dòng)接收機(jī) 3、差動(dòng)控制原理、差動(dòng)控制原理)sin(21max22 EE4、力矩式角機(jī)控制原理、力矩式角機(jī)控制原理失調(diào)角:當(dāng)T0，0 稱(chēng)為失調(diào)角；輸出力矩整步轉(zhuǎn)矩TT T

6、 sinKBKBTq 協(xié)調(diào)位置：使 T = 0 的位置，即 =1-2=0 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：6-1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)及用途旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)及用途6-2 正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器6-3 線性旋轉(zhuǎn)變壓器線性旋轉(zhuǎn)變壓器6-4 旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用1、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、原理及用途、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、原理及用途2、輸入輸出特性、輸入輸出特性21sinRufEk U 空載特性正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器；線性式旋轉(zhuǎn)變壓器；比例式旋轉(zhuǎn)變壓器；特殊型旋轉(zhuǎn)變壓器；輸出特性的非線性特征（畸變）消除畸形的方法第第7章章 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：7-1基本結(jié)構(gòu)及工作原理基本結(jié)構(gòu)及工作原理7-

7、2兩相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及工作特性?xún)上嗬@組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及工作特性7-3交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性交流伺服電機(jī)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性7-4交流伺服電機(jī)的控制方式交流伺服電機(jī)的控制方式7-5交流伺服電機(jī)的使用交流伺服電機(jī)的使用第第7章章 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)j2j1k1k1UjUk1、圓形磁場(chǎng)及其機(jī)械特性、圓形磁場(chǎng)及其機(jī)械特性1) 兩個(gè)幅值相等（Bkm=Bjm=Bm），空間和時(shí)間相位相差90度的單相脈振磁場(chǎng)的合成，是一個(gè)圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 2) B的轉(zhuǎn)向，取決Bk和Bj相位3) B的轉(zhuǎn)速，取決電源頻率 f 和定子磁極ppfnt60 機(jī)械特性()(/ )212221202UrTKfsxrs 1Sm0

8、STTmTd0ntn R3R2R1機(jī)械特性的穩(wěn)定和非穩(wěn)定sm1特征參數(shù)：Tm,Sm,Td 第第7章章 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)2、橢圓磁場(chǎng)及其機(jī)械特性、橢圓磁場(chǎng)及其機(jī)械特性橢圓磁場(chǎng)=兩個(gè)直徑不同的圓形磁場(chǎng)的“和”nt橢圓磁場(chǎng) kmjmBB jmB12jmB =+圓形磁場(chǎng) 小圓形磁場(chǎng)12()jmB nt橢圓磁場(chǎng)的機(jī)械特性2021022121TTTTTee 反反正正單相自轉(zhuǎn)現(xiàn)象sm1第第7章章 交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)3、控制方式、控制方式1）幅值控制=900，改變 ，使01；2）相位控制 =1，改變，使0900；3）幅相控制同時(shí)改變 與 值的大小；移相電容C的選擇計(jì)算000ffffCCZZ 令n

9、=0 時(shí)，6102sin fffZC 9-1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及類(lèi)型同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及類(lèi)型9-2 永磁式同步電機(jī)永磁式同步電機(jī)9-3 反應(yīng)式同步電機(jī)反應(yīng)式同步電機(jī)9-4 磁滯式同步電機(jī)磁滯式同步電機(jī)9-5 電磁減速式同步電動(dòng)機(jī)電磁減速式同步電動(dòng)機(jī)第九章第九章 小功率同步電機(jī)小功率同步電機(jī)1、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及原理、結(jié)構(gòu)類(lèi)型及原理第九章第九章 小功率同步電機(jī)小功率同步電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 三相交流繞組； 兩相交流繞組； 單相罩極繞組；作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；原理：各相繞組的磁場(chǎng)在空間和時(shí)間相位上的相位差，來(lái)合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)類(lèi)型永磁式永磁；反應(yīng)式軟磁；磁滯式硬磁；第九章第九章 小功率同步電機(jī)小功率同

10、步電機(jī)2、使用中的問(wèn)題、使用中的問(wèn)題 1 1）永磁式和反應(yīng)式的起動(dòng)問(wèn)題及）永磁式和反應(yīng)式的起動(dòng)問(wèn)題及解決辦法在轉(zhuǎn)子上裝起動(dòng)鼠籠繞組，異步起動(dòng)；降頻起動(dòng)；2 2）反應(yīng)式的振蕩問(wèn)題）反應(yīng)式的振蕩問(wèn)題轉(zhuǎn)子上裝起動(dòng)鼠籠繞組3、反應(yīng)式電磁減速同步電動(dòng)機(jī)、反應(yīng)式電磁減速同步電動(dòng)機(jī) nssRRRSnZknZZ 定、轉(zhuǎn)子齒數(shù)的設(shè)計(jì)條件第第11章章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)11-1概述概述11-2反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理及特點(diǎn)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理及特點(diǎn)11-3步進(jìn)電機(jī)的矩角特性和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩步進(jìn)電機(jī)的矩角特性和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩11-4步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性11-5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 第第11章章 步

11、進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)的主要類(lèi)型、步進(jìn)電機(jī)的主要類(lèi)型2、基本工作原理、基本工作原理轉(zhuǎn)子步距角：0360tbRNNZ轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：60bRfnTNZr/min電機(jī)的運(yùn)行方式：?jiǎn)闻幕螂p拍C=1，單雙拍C=2循環(huán)的拍數(shù)：N = mC第第11章章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)3、矩角特性和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩、矩角特性和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩maxsinjeTT （11-10）2max()jSRTIWZ Z lG單相控制特性：?jiǎn)蜗嗫刂铺匦裕?1(sinmaxbeejnnTT 多相同時(shí)控制特性：多相同時(shí)控制特性： niinTT11多相控制最大靜力矩：多相控制最大靜力矩：max)1max(jnjkTT )/sin()/sin(mmnk (1

12、1-12)第第11章章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)4、動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性1）單脈沖作用下單步運(yùn)行狀態(tài)2）連續(xù)脈沖作用下連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)基本問(wèn)題：低頻“失步”低頻“振蕩”最大負(fù)載能力（極限起動(dòng)力矩Tq ）eqjqTTsinmax=NTjcosmax （11-15） 單步振蕩現(xiàn)象max0jRTZJ20max14djRBJTZ有阻尼單步運(yùn)行狀態(tài)單步運(yùn)行狀態(tài)固有頻率第第11章章 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)4、動(dòng)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性1）單脈沖作用下單步運(yùn)行狀態(tài)2）連續(xù)脈沖作用下連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)基本問(wèn)題：低頻“失步”低頻“振蕩”連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行狀態(tài) 靜穩(wěn)定區(qū)與動(dòng)穩(wěn)定區(qū)脈沖切換的位置控制條件 不同控制頻率的連續(xù)運(yùn)行極低頻率016ff低 頻02126fff問(wèn)題：可能產(chǎn)生失步和共振連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行：04 ff0024fff可消除振蕩，但速度不穩(wěn)可消除振蕩，且速度穩(wěn)定第第1