電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制 課件4.1 伺服電動(dòng)機(jī)

電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制ChapterIV:Controlmotor第4章控制電機(jī)主要內(nèi)容01伺服電動(dòng)機(jī)02測(cè)速發(fā)電機(jī)03步進(jìn)電機(jī)04直線電動(dòng)機(jī)servomotorLinearmotorSteppermotorTachometergeneratorprimarycoverage05控制電機(jī)的應(yīng)用06電動(dòng)機(jī)的選擇ControlmotorapplicationsMotorselection01伺服電動(dòng)機(jī)servomotor伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)分類輸出功率較大輸出功率較小伺服電動(dòng)機(jī)外形圖伺服電動(dòng)機(jī)（一）結(jié)構(gòu)電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)按照勵(lì)磁方式分類不需要?jiǎng)?lì)磁繞組和勵(lì)磁電源一般采用他勵(lì)結(jié)構(gòu)無槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)空心杯形轉(zhuǎn)子直流伺服電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類散熱好、力能指標(biāo)高、快速性好力能指標(biāo)較低一、直流伺服電動(dòng)機(jī)（二）控制方式電樞控制控制電壓電樞回路電感小，響應(yīng)快，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多采用電樞控制。恒壓勵(lì)磁伺服電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)控制一、直流伺服電動(dòng)機(jī)（二）控制方式恒壓控制電壓伺服電動(dòng)機(jī)電樞控制磁場(chǎng)控制一、直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性表達(dá)式:

磁路一般不飽和，不考慮電樞反應(yīng)，認(rèn)為主磁通Φ大小不變。伺服電動(dòng)機(jī)（三）特性分析Ea一、直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性調(diào)節(jié)特性始動(dòng)電壓線性度好，調(diào)整范圍大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，效率高始動(dòng)電壓越高，死區(qū)越大。負(fù)載越大，死區(qū)越大，伺服電機(jī)不靈敏，所以不可帶太大負(fù)載。伺服電動(dòng)機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)：伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電機(jī)應(yīng)用在各類數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)以及需要精確控制恒定轉(zhuǎn)速或需要精確控制轉(zhuǎn)速變化曲線的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。如醫(yī)療器械、儀表儀器、化工、輕紡以及家用電器等方面的應(yīng)用日益普及。直流有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定。

直流伺服電機(jī)容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)不存在碳刷損耗的情況，效率很高，運(yùn)行溫度低噪音小，電磁輻射很小，壽命長(zhǎng)。應(yīng)用：一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)（一）結(jié)構(gòu)非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小且具有較大的電阻和響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣隙大，空載電流大，功率因數(shù)較低。體積較大，氣隙小，所需的勵(lì)磁電流小，功率因數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度大，但快速響應(yīng)性能稍差，低速運(yùn)行也不夠平穩(wěn)。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)（一）結(jié)構(gòu)空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)軸空心杯轉(zhuǎn)子機(jī)殼外定子繞組外定子內(nèi)定子伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組控制繞組空間相90o電角度（二）工作原理“自轉(zhuǎn)”當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，斷開起動(dòng)繞組，電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。

伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”的消除：增加伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻。轉(zhuǎn)子電阻較?。ㄅR界轉(zhuǎn)差率Sm<1）時(shí)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電阻較大（臨界轉(zhuǎn)差率Sm≥1）時(shí)的機(jī)械特性電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向反，電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。伺服電動(dòng)機(jī)（三）控制方法改變加在控制繞組上的電壓的大小和相位，能夠改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和方向。1.幅值控制改變控制電壓的幅值來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而相位始終保持不變。UC=0，則轉(zhuǎn)速為0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn).交流伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)2.相位控制改變控制電壓的相位,從而改變控制電流與勵(lì)磁電流之間的相位角來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。與之間的相位角為00時(shí)，則轉(zhuǎn)速為0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。伺服電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.幅相控制移相電容同時(shí)改變