會計學1第六章控制電機1、交流伺服電機

交流伺服電動機和直流伺服電動機。伺服電動機分類：

伺服電動機的作用是驅動控制對象。被控對象的轉矩和轉速受信號電壓控制，信號電壓的大小和極性改變時，電動機的轉動速度和方向也跟著變化。伺服電動機的作用第1頁/共25頁調速范圍寬廣，轉速能隨著控制電壓的改變，在寬廣的范圍內連續調節。轉子的慣性小，能實現迅速的啟動、停止。控制功率小，過載能力強，可靠性好。交流伺服電機的特點：第2頁/共25頁交流伺服電機的結構

原理與兩相交流異步電機相同，定子上裝有兩個繞組—勵磁繞組和控制繞組。勵磁繞組和控制繞組在空間相隔90。第3頁/共25頁

兩相交流伺服電動機:鼠籠轉子和杯形轉子。鼠籠轉子和三相鼠籠式電動機的轉子結構相似，杯形轉子伺服電動機的結構如圖所示。第4頁/共25頁交流伺服電機的工作原理

勵磁繞組中串聯電容C的目的是為了產生兩相旋轉磁場。勵磁繞組的接線放大器控制繞組的接線檢測元件控制信號第5頁/共25頁

適當選擇電容的大小，可使通入兩個繞組的電流相位差接近90，因此便產生旋轉磁場，在旋轉磁場的作用下，轉子便轉動起來。1例：選擇電容，可使交流伺服電機電路中的電壓電流的相量關系如圖所示。勵磁繞組的接線第6頁/共25頁放大器控制繞組的接線檢測元件控制信號

工作時兩個繞組中產生的電流和的相位差近90°，因此便產生旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下，轉子轉動起來。控制電壓與電源電壓兩者頻率相同，相位相同或反相。第7頁/共25頁消除自轉現象的措施U2=0時，轉子應該停止轉動。這時，雖然U2=0V，U1仍存在，成單相運行狀態，但和單相異步機不同。若單相電機啟動運行后，出現單相后仍轉。

伺服電機不同，單相電壓時設備不能轉。原因：交流伺服電機R2較大。第8頁/共25頁合成轉矩(正向)起動轉矩為零(反向)正轉轉反TOR2Tstn單相異步電動機交流伺服電動機的T=f(s)曲線（U2=0時）s'T210s"T"T'T021反轉正轉第9頁/共25頁

當U2=0V時，脈動磁場分成的正反向旋轉磁場產生的轉距T、T

的合成轉矩T與單相異步機不同。合成轉矩的方向與旋轉方向相反，所以電機在U2=0V時，能立即停止，體現了控制信號的作用(有控制電壓時轉動，無控制電壓時不轉)，以免失控。交流伺服電機R2設計得較大，使Sm>1，Tst大，啟動迅速，穩定運行范圍大。交流伺服電動機的T=f(s)曲線（U2=0時）s'T210s"T"T'T021反轉正轉TOR2Tstn第10頁/共25頁特性和應用交流伺服電動機的機械特性曲線(U1=const

)nTU20.8U20.6U20.4U2Tn三種控制方法：幅值控制、相位控制、幅值－相位控制。幅值控制：控制電壓U2

大小變化時，轉子轉速相應變化，轉速與電壓U2

成正比。U2

的極性改變時，轉子的轉向改變。第11頁/共25頁

交流伺服電機的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應用很廣泛，如用在自動控制、溫度自動記錄等系統中。應用第12頁/共25頁2、直流伺服電動機結構：與直流電動機基本相同。為減小轉動慣量做得細長一些。工作原理：與直流電動機相同。供電方式：他勵。勵磁繞組和電樞由兩個獨立電源供電：MU1IfIaU2放大器UU1為勵磁電壓，U2為電樞電壓。第13頁/共25頁由機械特性可知：(1)U1（即磁通）不變時，一定的負載下，U2,n。(2)U2=0時，電機立即停轉。反轉：電樞電壓的極性改變，電機反轉。直流伺服電機的機械特性公式與他勵直流電機一樣：機械特性曲線U20.8U20.6U20.4U2nT第14頁/共25頁

直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。經常用在功率稍大的系統中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動系統中的位置控制等。應用：第15頁/共25頁3、力矩電動機

力矩電動機就是一種能和負載直接連接產生較大轉矩，能帶動負載在堵轉或大大低于空載轉速下運轉的電動機。工作原理和普通伺服電動機相同，只是在結構和外形尺寸上有所不同。為了能在相同體積和電樞電壓的前提下，產生比較大的轉矩及較低的轉速，一般都做成扁平狀。力矩大、精度高、反應速度快、線性度好。調速范圍可達0.00017r／min(即4天轉一轉)～25r／min。特點：第16頁/共25頁4、直線電動機

直線電動機是一種能直接將電能轉換為直線運動的伺服驅動元件。按工作原理來分，可分為直線異步電動機、直線直流電動機和直線同步電動機三種。直線電動機與旋轉電動機在原理基本相同。結構：第17頁/共25頁第18頁/共25頁工作原理

當初級的多相繞組通入多相電流后，會產生一個氣隙磁場，這個磁場的磁感應強度按通電的相序順序作直線移動，該磁場稱為行波磁場。這個速度稱之為同步線速。在行波磁場切割下，次級導條將產生感應電勢相電流，所有導條的電流和氣隙磁場相互作用，產生切向電磁力。第19頁/共25頁特點優點：(1)直線電動機無需中間傳動機構，因而使整個機構得到簡化，提高了精度，減少了振動和噪聲。(2)響應快速。用直線電動機拖動時，由于不存在中間傳動機構的慣量和阻力矩的影響，因而加速和減速時間短，可實現快速啟動和正反向運行。(3)散熱良好，額定值高，電流密度可取很大，對啟動的限制小。(4)裝配靈活性大，往往可將電動機和其他機體合成一體。缺點：直線電動機和旋轉電動機相比較，它存在著效率和功率因數低、電源功率大及低速性能差等缺點。第20頁/共25頁6.5測速發電機測速發電機是一種微型發電機，它的作用是將轉速變為電壓信號。在理想狀態下，測速發電機的輸出電壓可以用下式表示：

測速發電機主要有兩種用途：

(1)測速發電機的輸出電壓與轉速成正比，因而可以用來測量轉速．故稱為測速發電機；

(2)如果以轉子旋轉角度為參數變量，則可作為機電微分、積分器。測速發電機廣泛用于速度和位置控制系統中。第21頁/共25頁異步(交流