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机械工程学院 2003年3月 机电传动控制 机电传动 第六章 控制电机 本章要求了解机电传动控制系统中一些常用的控制电机 在了解其基本结构的基础上，重点掌握各种控制电机的基本工作原理、主要运行特性及特点、应用场所，以求正确选择和使用它们。 与一般电机的区别 动力电机：能量转换，要求力能指标高。 控制电机：控制信号的变换和传递，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。 控制电机简介 控制电机—用于自动控制、自动调节、远距离测量、随动系统以及计算机装置中的微特电机。 功率和体积都比普通电机小得多，一般功率从1w到几百w 分类：测量元件、放大元件、执行元件和校正元件. 对控制电机的基本要求：精度高、响应快和性能稳定可靠。 学习本章主要考虑的问题 结构上的特殊性 原理上的特殊性 应用上的特殊性 6·1 交流伺服电动机 一、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。 有交流和直流两种，最大特点是可控。 转速和转向随输入电压信号的大小和方向的变化而变化。 伺服电动机的特点 1、可控性好； 2．转子惯性小，响应快，转速的高低和方向随控制电压信号变化快．反应灵敏； 3、 稳定性好。转速能随转矩的增大均匀下降； 4、调速范围大。转速能根据电压信号的变化在较大范围内调节； 5、控制功率小、过载能力强，可靠性好，重量轻，体积小，耗电省。 伺服电动机的分类 直流伺服电动机：用于功率稍大的系统，输出功率为1w~600w； 交流伺服电动机：输出功率为0.1w~100w, 功率较小 二、两相交流伺服电动机的结构和原理 两相交流伺服电动机性能特点、应用范围 两相交流伺服电动机的基本工作原理 一个空间轴线固定而大小按正弦规律变化的脉动磁场，可以分解成两个大小相等而方向相反的旋转磁场。 基本原理及自转现象 脉动 磁场 消除自转现象的措施：增大转子电阻 增大转子电阻的优点 1、利于消除自转现象，使单相供电时合成的电磁转矩在二、四象限，成为制动转矩； 2、使稳定运行段加宽，启动转矩增大，有利于调速和启动。 单相异步电动机的T＝f(S)曲线 特性和应用 1、控制特性 2、应用举例 启动、停止控制 调节转速的高低 改变电动机的转向 6·2 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。 基本结构和工作原理与普通直流他励电动机相同，只是它做得比较细长一些，以便满足快速响应的要求。 直流伺服电动机原理 转速和转向的控制方法 电枢控制：改变控制电压。响应迅速、机械特性硬、调速特性好； 磁场控制：改变磁通。 直流伺服电动机的机械特性 6·3 力矩电动机 力矩电动机是一种能和负载直接连接产生较大转矩，能带动负载在堵转或大大低于空载转速下运转的电动机。低转速、大转矩 广泛应用在各种位置及速度伺服系统中作为驱动电动机。 力矩电动机的分类 直流力矩电动机：应用广泛，具有良好的低速平稳性、线性的机械特性及调节特性 交流力矩电动机 1、异步型：多极扁平型结构，工作可靠，低速性能需完善。有两相和三相之分，在小功率伺服系统中多采用两相的，在一般工业（如纺织、印染、造纸等行业）中多采用三相的。 2、同步型：主要做成磁阻式电磁减速同步电动机 永磁式直流力矩电动机 结构特点：电枢多做成扁平状 分类： 分装式：定子、转子和刷架 内装式：与一般的直流电动机相同 直流力矩电动机转矩大转速低的原因 直流力矩电动机的特点和应用 优点：堵转矩大而不损坏电机，精度高，反应速度快，线性度好。 应用于数控机床、卫星天线、雷达天线的驱动等。 6·4 小功率同步电动机 一、小功率同步电动机 一种连续运转的同步电动机，将不变的交流电信号变换为转速恒定的机械运动，功率从几W到几百W。 主要用于需要恒转速，小功率（100瓦以下）的执行元件。 在传动的装置中用作传动电动机，在自动控制系统中用作执行元件。 结构 分类： 1、根据定子旋转磁场分类：三相、单相、罩极 小功率同步电动机特点 一、永磁式同步电动机 特点：不需要电刷和滑环，因而结构简单，运行可靠，效率较高，但起动特性不好，体积也比较大。 应用范围：适用于要求转速恒定场合。例如化纤纺织设备、自动化装置、自动记录仪表。在这些设备和装置中，主要作为驱动元件。 二、磁阻式同步电动机 特点：结构简单，运行可靠，起动特性较好，转子采用凸极结构，交轴磁阻大，励磁电流大，因而功率因数低，效率不高。 应用范围：适用于大容量转速恒定的场合。例如音响设备、摄影、记录，通信装置。 小功率同步电动机特点 三、磁滞式同步电动机 磁滞：铁磁体在反复磁化的过程中,它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度的现象。 特点：不需要