第4章控制電機(jī)

第

4

章控制電機(jī)4.2力矩電動(dòng)機(jī)4.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4.3測(cè)速發(fā)電機(jī)4.4自整角機(jī)4.1伺服電動(dòng)機(jī)電機(jī)與拖動(dòng)控制電機(jī)概述在普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的具有特殊性能的小功率電機(jī);不以能量轉(zhuǎn)換、傳遞功率為主要功能，而主要任務(wù)是完成控制信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換;在系統(tǒng)中起檢測(cè)、放大、執(zhí)行和校正作用，經(jīng)常用作執(zhí)行元件和檢測(cè)元件;1.什么是控制電機(jī)2.控制電機(jī)的特點(diǎn)

普通電機(jī):主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，它們的主要問(wèn)題是提高能量轉(zhuǎn)換的效率。體積小、重量輕、耗電少；高可靠性；高精度；快速響應(yīng)；控制電機(jī):在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，只起一個(gè)元件的作用，其主要任務(wù)是完成控制信號(hào)的傳遞和轉(zhuǎn)換，而能量轉(zhuǎn)換是次要的。輸出功率較小，一般從數(shù)百毫瓦到幾百瓦；系列產(chǎn)品的外徑，一般由12.5mm到130mm；重量從數(shù)十克到數(shù)千克；3.控制電機(jī)的種類控制電機(jī)測(cè)量元件（信號(hào)元件）旋轉(zhuǎn)變壓器交直流測(cè)速發(fā)電機(jī)自整角機(jī)感應(yīng)同步機(jī)執(zhí)行元件（功率元件）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)交直流伺服電動(dòng)機(jī)力矩電機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（1）

執(zhí)行元件（功率元件）任務(wù):將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成軸上的角位移或角速度以及直線位移和線速度，并帶動(dòng)控制對(duì)象運(yùn)動(dòng)?？刂铺匦?電機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制信號(hào)（如控制電壓、脈沖頻率）之間的關(guān)系。執(zhí)行元件（功率元件）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)交直流伺服電動(dòng)機(jī)力矩電機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)圖1伺服電動(dòng)機(jī)的控制特性圖2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制特性（2）

測(cè)量元件(信號(hào)元件)測(cè)量元件（信號(hào)元件）旋轉(zhuǎn)變壓器交直流測(cè)速發(fā)電機(jī)自整角機(jī)感應(yīng)同步機(jī)用來(lái)測(cè)量機(jī)械轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角差和轉(zhuǎn)速，一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為敏感元件和校正元件。任務(wù):控制特性:自整角機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器圖3自整角機(jī)的控制特性圖4測(cè)速發(fā)電機(jī)的控制特性圖5旋轉(zhuǎn)變壓器的控制特性4.控制電機(jī)的發(fā)展概況（1）

國(guó)外20世紀(jì)30年代：迅速發(fā)展，規(guī)模和使用領(lǐng)域日益壯大；40年代以后：逐步形成基本系列；60年代以后：品種日益增多；（2）

我國(guó)60年代前后：全面發(fā)展，仿制為主；60年代后期：自行設(shè)計(jì)與研發(fā)；初具規(guī)模的專業(yè)生產(chǎn)體系。（3）

發(fā)展趨勢(shì)提高精度、可靠性和適應(yīng)性；小型化；發(fā)展特殊用途和特殊性能的控制電機(jī)；開(kāi)展新原理、新結(jié)構(gòu)電機(jī)的研制工作；火炮和雷達(dá)的自動(dòng)定位；艦船方向舵的自動(dòng)操縱；飛機(jī)的自動(dòng)駕駛；遙遠(yuǎn)目標(biāo)位置的顯示；機(jī)床加工過(guò)程的自動(dòng)控制和自動(dòng)顯示；閥門的遙控；機(jī)器人、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)記錄儀表、醫(yī)療設(shè)備、錄音錄像設(shè)備等中的自動(dòng)控制系統(tǒng)。5.控制電機(jī)的使用范圍2個(gè)控制系統(tǒng)為實(shí)例放大器KA速度傳感器負(fù)載伺服電動(dòng)機(jī)w0VRε+_圖1：簡(jiǎn)單的速度控制系統(tǒng)原理圖KSw0圖2：機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)原理圖可控制編程器刀具測(cè)速發(fā)電機(jī)數(shù)模轉(zhuǎn)換器放大器電動(dòng)機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器脈沖反饋傳感器輸出量刀具位置P4.1伺服電動(dòng)機(jī)（servomotor）

伺服電動(dòng)機(jī)——執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。

功能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號(hào)。

種類直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)。1.直流伺服電動(dòng)機(jī)2.交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號(hào)的控制，調(diào)速范圍要大；

整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)具有線性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性；

當(dāng)控制信號(hào)消除時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，也就是要求伺服電動(dòng)機(jī)無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；

控制功率要小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大；

機(jī)電時(shí)間常數(shù)要小，始動(dòng)電壓要低。當(dāng)控制信號(hào)變化時(shí)，反應(yīng)應(yīng)快速靈敏。自動(dòng)控制系統(tǒng)提出的要求：伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。一、直流伺服電動(dòng)機(jī)1.基本結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同。直流伺服電動(dòng)機(jī)的功率1~600W。

勵(lì)磁方式電磁式：永磁式：+Ua－電磁式If+Uf－

他勵(lì)式、并勵(lì)式、串勵(lì)式。稀土永磁材料+Ua－永磁式（如稀土鈷、稀土釹鐵硼）。SMIaEESMIa按結(jié)構(gòu)可分成傳統(tǒng)型和低慣量型兩大類。②低慣量型直流伺服電動(dòng)機(jī)

傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和普通直流同基本相同，也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般有杯形電樞、圓盤電樞、無(wú)槽電樞等結(jié)構(gòu)形式。低慣量型直流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，響應(yīng)快速。2.工作原理施加Ua→Ia主磁通：ΦT→n→E電磁轉(zhuǎn)矩：

T

=CTΦ

Ia

電動(dòng)勢(shì)：

E

=CEΦ

n電樞電路電壓方程：

Ua

=E+Ra

Ian=UaCEΦ－RaCECTΦ2T3.控制方式及其特性(1)電樞控制式

Uf

=UfN，Ua

=Uc（控制電壓）n=UcCEΦN－RaCECTΦN2TOTn

Uc3

Uc2Uc1Uc3＞Uc2＞Uc1機(jī)械特性T1

T2

T3T3＞T2＞T1控制特性O(shè)Ucn定義：電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系，n=f（Ua）?！a(bǔ)充：

調(diào)節(jié)特性（控制特性）※負(fù)載為常數(shù)時(shí)的調(diào)節(jié)特性當(dāng)n=0時(shí)斜率：始動(dòng)電壓圖直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性在實(shí)際工作中經(jīng)常以試驗(yàn)的方法獲得調(diào)節(jié)特性。表征調(diào)節(jié)特性的兩個(gè)量：（1）始動(dòng)電壓Ua0死區(qū)負(fù)載越大：Ua0越大，死區(qū)越大。（2）斜率k與負(fù)載無(wú)關(guān)，電機(jī)本身參數(shù)決定所以，對(duì)于不同負(fù)載得到一組的調(diào)節(jié)特性相互平行(2)磁場(chǎng)控制式Ua

=UaN，

Uf

=Uc（控制電壓）忽略磁路飽和、不計(jì)電樞反應(yīng)，則

Φ=CΦ

Uf=CΦ

Ucn=UaNCECΦUc

－RaCECT

CΦ2Uc2T

Uc3Uc2Uc1Uc3<Uc2<Uc1機(jī)械特性

控制特性非線性，只用于小功率電動(dòng)機(jī)。電樞控制優(yōu)點(diǎn)多，大多采用此法。OTn兩大部分定子部分:轉(zhuǎn)子部分空間互成90°電角度的兩相繞組勵(lì)磁繞組控制繞組1.基本結(jié)構(gòu)——兩相的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)二、交流伺服電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組控制繞組控制繞組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子

原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)非磁性杯形轉(zhuǎn)子鼠籠形轉(zhuǎn)子圖：鼠籠形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)子沖片

鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組非磁性杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)子內(nèi)定子外定子繞組轉(zhuǎn)軸勵(lì)磁繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子杯形轉(zhuǎn)子只是鼠籠轉(zhuǎn)子的一種特殊形式。

杯形轉(zhuǎn)子與鼠籠轉(zhuǎn)子相似導(dǎo)條數(shù)目非常多；條與條之間彼此緊靠慣量小，軸承摩擦阻轉(zhuǎn)矩??；恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子一般不會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)內(nèi)、外定子間氣隙較大，勵(lì)磁電流大，利用率低；在相同的體積和重量下，在一定的功率范圍內(nèi)，杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和輸出功率小。杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝又比較復(fù)雜。與鼠籠形轉(zhuǎn)子相比較，非磁性杯形轉(zhuǎn)子的優(yōu)缺點(diǎn)：適用范圍：鼠籠形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)：廣泛應(yīng)用；非磁性杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)：某些特殊場(chǎng)合下交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)使用時(shí):

勵(lì)磁繞組兩端施加恒定的勵(lì)磁電壓Uf；控制繞組兩端施加控制電壓Uc。電氣原理圖2.工作原理UC(1)當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差90o的額定電壓時(shí)。

對(duì)稱兩相運(yùn)行→

ic和if產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)→產(chǎn)生T→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果uc反相，即改變ic和if

的相序→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向→n的方向改變。同時(shí)減小uc和uf

而保持其

90o的相位差→圓形磁通勢(shì)的幅值

→

T

→n

。SM~

控制繞組

勵(lì)磁繞組＋Uc－＋Uf

－cfIcIfFcFf(2)

當(dāng)uc=0或uc≠0，但uc和uf同相位時(shí)。電動(dòng)機(jī)處在單相狀態(tài)→脈振磁通勢(shì)F0

。靜止時(shí)：n=0，F(xiàn)0FFFR→TF→TRT=TF－TRTF

=TR，T

=0，不能起動(dòng)；正在運(yùn)行時(shí)：T≠0，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)——單相自轉(zhuǎn)！TOnn=f(TF)n=f(TR)n=f(T)普通異步電動(dòng)機(jī)nTOR2

n=f(TF)n=f(TR)n=f(T)交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻不夠大，引起的自轉(zhuǎn)；工藝性的自轉(zhuǎn)。由于定子繞組有匝間短路；鐵心有片間短路；各向磁導(dǎo)不均；無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象是自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求之一。所以為了消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，要求有相當(dāng)大的轉(zhuǎn)子電阻。(3)Uf=UN，Uc＜UN且保持相位差為90o時(shí)，或者Uf=Uc=UN但兩者的相位差小于90o時(shí)。

電動(dòng)機(jī)處在不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)。SM~＋Uc－＋Uf

－cfFcFfIcIf

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的分解

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(uc和uf大小不相等時(shí))OFωtFfFfmFcmFcF=Fc45oFcFfF90oF=Ff135oFcFfF180oF=Fc225oFcFfF270oF=Ff315oFcFfF360oF=FcOFωtFfFfmFcmFc45o90o135o180o225o270o315o360o

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(uc和uf大小不相等時(shí))ωt=0o45o90o135o180o225o270o315o360oωt=0o45o90o135o180o225o270o315o360o

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(uc和uf大小不相等時(shí))OFωtFfFfmFcmFcωt=0o45o90o135o180o225o270o315o

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(uc和uf大小不相等時(shí))長(zhǎng)軸為Bfm

，短軸為Bcm

，α=Bcm/Bfmα的值決定了磁場(chǎng)橢圓的程度BfBc

不同α值時(shí)的橢圓

隨著α值的減小，磁場(chǎng)的橢圓度增大單相脈振磁場(chǎng)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)FfFfm=FcmFcOFωt

F=Fc

/2FcFfF90oFfFcF90o

+

2FfFcF180oF=Fc180o

+

2FcFfF270oFfFcF270o

+

2FfFcF360oF=Fc

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(

＜90o時(shí))FfFfm=FcmFcOFωt

/290o90o

+

2180o180o

+

2270o270o

+

2360o90o

290o

+

2180o180o

+

2270o

2270o

+ωt=0o360o

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(

＜90o時(shí))90o

290o

+

2180o180o

+

2270o

2270o

+ωt=0o360oFfFfm=FcmFcOFωt

橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的產(chǎn)生(

＜90o時(shí))ωt=0o90o

2180o270o90o

+

2180o

+

2270o

+

2若兩個(gè)磁勢(shì)（磁密）幅值之比為α，則磁通密度向量隨時(shí)間變化的關(guān)系式為：

Bf=Bfmsin(ωt-90°)

Bc=αBfmsin

ωt※一般橢圓磁場(chǎng)的分解兩個(gè)繞組中的電流相位差為90°，但磁勢(shì)的幅值不相等即Bf可看作由兩個(gè)磁通密度向量的合成：

Bf1

=αBfm

·sin(ωt-90°)Bf2

=(1-α)Bfmsin(ωt-90°)將磁通密度向量Bf進(jìn)行分解：Bf=Bfmsin(ωt-90°)=αBfmsin(ωt-90°)+(1-α)Bfmsin(ωt-90°)=Bf1

+Bf2Bc=αBfmsin

ωtBf1

=αBfm

·sin(ωt-90°)對(duì)稱電流圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)正向旋轉(zhuǎn)Bf2

=(1-α)Bfmsin(ωt-90°)單相電流脈振磁場(chǎng)沿著勵(lì)磁繞組軸線=+αBfmBfmn0n0αBfm(1-α)BfmBf2

=(1-α)Bfmsin(ωt-90°)脈振磁場(chǎng)Bf2:分解轉(zhuǎn)向相反幅值相等兩個(gè)圓磁場(chǎng)=+αBfmBfmn0n0αBfm(1-α)Bfm/2+n0n0=αBfmBfmn0n0+n0橢圓度越小(即α越接近1，工作狀態(tài)越近于對(duì)稱)，反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越小，正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越大；橢圓度越大(即α越接近0，工作狀態(tài)越不對(duì)稱)，反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越大，正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)越小；不過(guò)不論α多大，反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的幅值總是小于正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的幅值；

α

＝0時(shí)，正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)幅值相等。FRFFF

結(jié)論：①一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)

F可以分解為兩個(gè)不等幅、等速的反向旋轉(zhuǎn)的圓形磁通勢(shì)FF和FR

。FFFFR→TF→TRT=TF－TR②工作狀態(tài)越不對(duì)稱，F(xiàn)F和FR相差越小，橢圓形越扁長(zhǎng)，T越小，n越低。例如保持

=90o和Uf不變，改變Uc的大小Uc

由0UfFF增強(qiáng)FR減弱0＜n＜nmax橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（脈振磁場(chǎng)）一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)③如果改變uc的相位，則F

的旋轉(zhuǎn)方向改變，使T反向，從而改變

n的方向。(1)兩相控制保持

=90o和Uc=Uf

，同時(shí)改變Uc和Uf

的大?。ㄊ冀K為對(duì)稱運(yùn)行）。(2)

幅值控制

保持

=90o和Uf=UN，改變Uc的大小。(3)

相位控制

保持Uc=Uf

=UN

，改變

的大小。(4)

幅相控制

同時(shí)改變uc的大小和相位?！?/p>

交流伺服電動(dòng)機(jī)的功率和頻率：

0.1~100W，50Hz、400Hz等。3.控制方式4.2力矩電動(dòng)機(jī)一、概述：

在某些自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控制對(duì)象的轉(zhuǎn)速相對(duì)于伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低得多，所以，兩者之間常常必須用減速機(jī)構(gòu)連接。但采用減速器會(huì)有很多影響，例如：使系統(tǒng)裝置變得復(fù)雜；使閉環(huán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩。因此，就需要低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的伺服電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)。力矩電動(dòng)機(jī)就是其中一種能和負(fù)載直接連接產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩、低速的電動(dòng)機(jī)。力矩電動(dòng)機(jī)又有交流和直流兩類。下面以直流力矩電動(dòng)機(jī)為例。是一種低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。4.2直流力矩電動(dòng)機(jī)（MT，Torquemotor）能在長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)或低速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩；不需經(jīng)過(guò)齒輪減速而直接帶動(dòng)負(fù)載；能在很低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行反應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速波動(dòng)??；機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好。特點(diǎn)適用場(chǎng)合適用于位置伺服系統(tǒng)和低速伺服系統(tǒng)中作執(zhí)行元件；適用于需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩反饋和一定張力的場(chǎng)合用于對(duì)位置、速度的控制精度要求較高的系統(tǒng)。1、結(jié)構(gòu)組成NSNSNSNSNSNSNSNSNSNS刷架環(huán)轉(zhuǎn)子繞組電刷

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)扁平形，帶槽的定子圓盤中嵌入永磁體。有分裝式和內(nèi)裝式兩種結(jié)構(gòu)形式。直流力矩電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)式意圖轉(zhuǎn)子鐵心定子一、基本結(jié)構(gòu)槽楔2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子一般做成圓盤狀；電樞長(zhǎng)度和直徑之比一般為0.2左右；一般做成永磁多極的選取較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)?？傮w結(jié)構(gòu)型式分裝式內(nèi)裝式刷架定子轉(zhuǎn)子－－電樞的外形尺寸變化對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的影響3.直流力矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低的原因電磁轉(zhuǎn)矩大致和直徑成正比n0和D近似成反比總結(jié)：在其他條件（體積、電樞電壓）相同時(shí)，如何增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和降低空載轉(zhuǎn)速？增大電動(dòng)機(jī)直徑，減少其軸向長(zhǎng)度1.長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，要求溫度

≤

max。與

max

對(duì)應(yīng)的Iamax

稱為連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流

Ib。與Ib對(duì)應(yīng)的有：連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tb、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電壓Ub、連續(xù)堵轉(zhuǎn)功率Pb。

Pb=UbIb，二、工作原理Ib=（Ra為電樞電阻）Ub

Ra2.

受定子永磁體去磁條件限制的參數(shù)峰值堵轉(zhuǎn)電流

IP、峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tp、峰值堵轉(zhuǎn)電壓UP、峰值堵轉(zhuǎn)功率PP。

PP=UPIP，IP=（Ra為電樞電阻）UP

Ra3.力矩大的原因從直流電動(dòng)機(jī)基本原理可知：電磁力為：電樞繞組導(dǎo)體上的電流；導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度為；每個(gè)磁極下磁感應(yīng)強(qiáng)度平均值為電磁轉(zhuǎn)矩為：式中：N——電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)；

D——電樞鐵芯直徑。上式表明，電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)l、D的關(guān)系。在保持不變時(shí)，當(dāng)D增大時(shí)，鐵芯長(zhǎng)度l就應(yīng)減小。其次在相同電流以及相同用銅量的條件下，電樞繞組的粗細(xì)不變，則總導(dǎo)體數(shù)N應(yīng)隨l的減小而增加。導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：式中：如果電樞總導(dǎo)體數(shù)N，若一對(duì)電刷之間的并聯(lián)支路數(shù)為2，則一對(duì)電刷所串聯(lián)的導(dǎo)體數(shù)為N/2，這樣電刷間電勢(shì)為二、轉(zhuǎn)速低的原因在理想空轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，電樞電壓U和反電動(dòng)勢(shì)E相等，因此：由上式分析可知：在其他條件相同的情況下，增大電動(dòng)機(jī)直徑，減小軸向長(zhǎng)度，有利于增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和降低空載轉(zhuǎn)速，故力矩電動(dòng)機(jī)都做成扁平盤狀結(jié)構(gòu)。三、直流力矩電動(dòng)機(jī)性能特點(diǎn)1、力矩波動(dòng)小，低速下能穩(wěn)定運(yùn)行這是力矩電動(dòng)機(jī)的重要性能指標(biāo)之一，力矩波動(dòng)將導(dǎo)致運(yùn)行不平穩(wěn)或不穩(wěn)定。2、機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度3、響應(yīng)迅速，動(dòng)態(tài)特性好決定過(guò)度過(guò)程快慢的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)是機(jī)電時(shí)間常數(shù)和電磁時(shí)間常數(shù)。雖然直流力矩電動(dòng)機(jī)電樞直徑大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，但由于它的堵轉(zhuǎn)力矩很大，空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速很低，力矩電動(dòng)機(jī)的機(jī)電常數(shù)還是比較小的，這樣，其電磁時(shí)間常數(shù)相對(duì)較大。已知，其中電樞繞組電感主要取決于電樞繞組的電樞反應(yīng)磁鏈4.3測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG，tachometergenerator）

功能將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號(hào)。用途校正元件、計(jì)算元件。

種類1.直流測(cè)速發(fā)電機(jī)2.交流測(cè)速發(fā)電機(jī)一、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1.基本結(jié)構(gòu)與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同。勵(lì)磁方式：電磁式（他勵(lì)）和永磁式。＋Uf－If電磁式永磁式2.工作原理空載時(shí)：U=E

=CEΦ

n負(fù)載時(shí)：U=E

－Ra

ITGRLI＋

U－ETGRLEI＋

U－3輸出特性Ua=f（n）電壓平衡方程式Ua=E-IaRa輸出電壓、電流之間關(guān)系U=CEΦ

n－RaURLU=nCEΦ

1+RaRLU∝

nUnO不同負(fù)載電阻時(shí)的理想輸出特性UaRL=

RL1RL2nRL1>RL2RL越小，斜率越小理想

產(chǎn)生誤差的原因①電樞反應(yīng)。②環(huán)境溫度的變化，引起各繞組的電阻值變化。③負(fù)載變化，引起電刷與換向器接觸電阻的變化。圖不同負(fù)載電阻時(shí)的實(shí)際輸出特性UaRL=

RL1RL2nn越高，RL越小，誤差越大規(guī)定：最大線性工作轉(zhuǎn)速最小負(fù)載電阻值

1）溫度影響及消除辦法周圍環(huán)境溫度變化電機(jī)本身發(fā)熱電機(jī)繞組電阻的變化勵(lì)磁繞組電阻Rf增大勵(lì)磁電流減小磁通減小感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小輸出電壓減小4直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差及其減小的方法一臺(tái)ZCF－16型直流測(cè)速發(fā)電機(jī)：勵(lì)磁電流IfmA轉(zhuǎn)速n（r/min）輸出電壓Ua（v）結(jié)論室溫啟動(dòng)3002400551hour后277240052.965Ua降低了3.7％調(diào)回勵(lì)磁電流300240054.637Ua降低了0.66％勵(lì)磁繞組溫升對(duì)輸出電壓影響顯著減小溫度對(duì)勵(lì)磁電流影響的辦法：a.改進(jìn)電機(jī)的鐵心磁路磁化特性曲線在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，磁路設(shè)計(jì)足夠飽和，減小溫度變化所引起的磁通的變化。b.在勵(lì)磁回路串穩(wěn)流電阻c.在勵(lì)磁回路中串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖

勵(lì)磁回路中的熱敏電阻并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)－－電樞磁場(chǎng)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響合成磁場(chǎng)發(fā)生了畸變，2.電樞反應(yīng)使主磁場(chǎng)消弱，去磁。負(fù)載電阻越小，轉(zhuǎn)速越高，電樞電流越大，電樞反應(yīng)的去磁作用越強(qiáng)。2）電樞反應(yīng)影響及消除辦法消除電樞反應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)，采用補(bǔ)償繞組；結(jié)構(gòu)上,加大氣隙

2.規(guī)定最大轉(zhuǎn)速和最小負(fù)載電阻值。

3）電刷接觸壓降當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)：接觸電阻大，實(shí)際輸出電壓??；當(dāng)轉(zhuǎn)速高時(shí)：接觸電阻小，實(shí)際輸出電壓大；電壓方程式：Ua=Ea-IaRa改寫為：Ua=Ea-IaRw-ΔUb其中:Rw為扣除接觸電阻之后的電樞繞組電阻；

ΔUb為電刷接觸壓降。用Δub表示的電壓平衡方程式Ua=Ea-IaRw-ΔUb用Ua和n之間不再是線性關(guān)系考慮電刷接觸壓降后的輸出特性①電刷和換向器的材料；②電刷的電流密度；③電流的方向；④電刷單位面積上的壓力；⑤接觸表面的溫度；⑥換向器圓周線速度；⑦換向器表面的化學(xué)狀態(tài)和機(jī)械方面的因素等電刷接觸壓降ΔUb與下述因素有密切關(guān)系:采用接觸壓降較小的銀—石墨電刷。采用銅電刷,并在與換向器接觸的表面上鍍銀層。在測(cè)速機(jī)的輸出端連接濾波電路。減小電刷接觸壓降的影響，縮小不靈敏區(qū)的措施：電刷和換向器的滑動(dòng)接觸不穩(wěn)定，使輸出的電樞電流含有高頻脈沖，對(duì)鄰近的設(shè)備和通信電纜造成干擾5、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)：測(cè)量或自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；隨動(dòng)系統(tǒng)：產(chǎn)生電壓信號(hào)；計(jì)算解答裝置：作為微分和積分元件?？蓽y(cè)量各種機(jī)械在有限范圍內(nèi)的擺動(dòng)或非常緩慢的轉(zhuǎn)速；可代替測(cè)速計(jì)直接測(cè)量轉(zhuǎn)速?？煽啃员容^差，精度比較差；所以,在系統(tǒng)中使用不及交流異步測(cè)速機(jī)廣泛；輸出電壓斜率大；沒(méi)有剩余電壓(即轉(zhuǎn)速為零時(shí)沒(méi)有輸出電壓)；沒(méi)有相位誤差(勵(lì)磁和輸出電壓之間沒(méi)有相位移)；溫度補(bǔ)償容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，所以,在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還是很廣泛的。6、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)（優(yōu)缺點(diǎn)）是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速或傳感轉(zhuǎn)速信號(hào)的元件；將轉(zhuǎn)速信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；U2=kn輸出電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系理想的測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性：二、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)在計(jì)算解答裝置中作為解算元件；在伺服系統(tǒng)中作為阻尼元件?！涣鳒y(cè)速發(fā)電機(jī)的主要用途：不需要電刷和換向器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠；無(wú)滑動(dòng)接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高；摩擦力矩小，慣量??；不產(chǎn)生干擾無(wú)線電的火花；正、反轉(zhuǎn)輸出電壓對(duì)稱。交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：存在相位誤差和剩余電壓；輸出斜率小；輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)(電阻、電感、電容)而有所不同。主要缺點(diǎn)是：在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的頻率、電壓、工作轉(zhuǎn)速的范圍和具體用途來(lái)選擇。解算元件：精度要高，輸出電壓穩(wěn)定性要好；轉(zhuǎn)速檢測(cè)或作阻尼元件：輸出斜率要大，對(duì)精度的要求不是很高。1基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)非磁杯形轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)定子：鐵心上有兩相對(duì)稱繞組交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的示意圖勵(lì)磁繞組輸出繞組輸出電壓輸出斜率大，特性差，誤差大，轉(zhuǎn)子慣性大，適用于精度要求不高的系統(tǒng)中精度高，轉(zhuǎn)子慣量較小，是目前應(yīng)用最廣泛的一種交流測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子薄壁非磁性杯，通常用高電阻率的硅錳青銅或錫鋅青銅制成。定子嵌有空間互差90°電角度的兩相繞組，勵(lì)磁繞組W1

；輸出繞組W2

。機(jī)座號(hào)較小的電機(jī)：兩相繞組都放在外定子上；機(jī)座號(hào)較大的電機(jī)：勵(lì)磁繞組放在外定子上，輸出繞組放在內(nèi)定子上?！无D(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)測(cè)速發(fā)電機(jī)

更多的圖片2.工作原理輸出繞組勵(lì)磁繞組－Uf＋I(xiàn)fΦd正弦交流uf→if→Φd

Φd=Φdm

sinωt(1)

轉(zhuǎn)子靜止時(shí)勵(lì)磁繞組→一次繞組轉(zhuǎn)子繞組→二次繞組××··Ed→Ef→Ed→IdEfIfId→Ff→Fd→ΦdIfId→Ff→Fd→Φd××··－Uf＋I(xiàn)fΦdEd忽略勵(lì)磁繞組的漏阻抗，則Uf=－Ef=

j

4.44fkwfNfΦdm輸出繞組：與Φd

無(wú)交鏈，不會(huì)產(chǎn)生E0。即：n=0時(shí)，U0

=0。＋

U0－Ed=－j

4.44fkwrNrΦdmEf－Uf＋I(xiàn)fΦdEd(2)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)Φd交變感應(yīng)旋轉(zhuǎn)切割

Ed→Id

Eq→IqEq·×××··→ΦqΦq

eq=

C1Φd

n=

C1n

Φdm

sinωtΦq

=C2

eq=

C1

C2

n

Φdm

sinωt

=

Φqm

sinωtC1、C2——電機(jī)常數(shù)。Φqm

=

C1C2n

Φdm＋

U0－Ef輸出繞組：U0=－E0=j4.44fkw0N0Φqm=j4.44fkw0

N0C1C2n

Φdm

=C1C2n

Uf

kw0

N0KwfNfΦq→E0→U0輸出空載電壓：－Uf＋I(xiàn)fΦd＋

U0－Eq·×××··Φq

結(jié)論：①U0

∝n。②

u0與uf同頻率、同相位。EdEfE0Uf=－Ef=

j

4.44fkwfNfΦdm勵(lì)磁繞組的電阻、漏電抗；輸出繞組的電阻、漏電抗轉(zhuǎn)子繞組的漏電抗；磁路的非線性；輸出繞組和勵(lì)磁繞組空間是否正好相差90°實(shí)際情況與理想情況有誤差存在：線性誤差；相位誤差；剩余電壓。誤差：誤差產(chǎn)生的原因：減小誤差：負(fù)載阻抗＞＞電機(jī)的輸出阻抗，使其盡量工作在空載狀態(tài)，以減少誤差；4.4自整角機(jī)（BS）

功能將轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，或反之。通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的組合，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的傳輸、轉(zhuǎn)換和接收。同步聯(lián)接系統(tǒng)無(wú)機(jī)械聯(lián)接的兩個(gè)系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

種類①按作用的不同：力矩式、控制式。②按相數(shù)的不同：?jiǎn)蜗唷⑷?。?自整角機(jī)分類：自整角機(jī)兩個(gè)(或兩個(gè)以上)組合使用（1）按力矩式運(yùn)行時(shí)力矩式發(fā)送機(jī)(ZLF，TX)力矩式接收機(jī)(ZLJ，TR)（2）按控制式運(yùn)行時(shí)控制式發(fā)送機(jī)(ZKF，CX)控制式變壓器(ZKB，CT)差動(dòng)式發(fā)送機(jī)：串接于力矩式發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間，將發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)角及自身轉(zhuǎn)角的和(或差)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸至接收機(jī)；差動(dòng)式接收機(jī)：串接于兩個(gè)力矩式發(fā)送機(jī)之間，接收其電信號(hào)，并使自身轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角等于兩發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)角的和(或差)。差動(dòng)式發(fā)送機(jī)(ZCF、TDX)差動(dòng)式接收機(jī)(ZCJ、TDR)力矩式自整角機(jī)用到控制式差動(dòng)發(fā)送機(jī)：串接于控制式發(fā)送機(jī)和控制式變壓器之間，將發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)角及其自身轉(zhuǎn)角的和(或差)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，輸至自整角機(jī)變壓器?？刂剖阶哉菣C(jī)還用到：控制式差動(dòng)發(fā)送機(jī)(ZKC、CDX)二.自整角機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與一般旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似：定子、轉(zhuǎn)子、氣隙。圖

自整角機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖定子鐵心沖片三相對(duì)稱繞組示意圖整步繞組自整角機(jī)轉(zhuǎn)子a隱極轉(zhuǎn)子b凸極轉(zhuǎn)子ZKB,ZKCZLF,ZLJ,ZKF圖

自整角機(jī)電路圖但是，無(wú)論是整體式或是分裝式，無(wú)論是隱極轉(zhuǎn)子或是凸極轉(zhuǎn)子，它們的工作原理都是一致的。整體式結(jié)構(gòu)：自整角機(jī)的定、轉(zhuǎn)子都裝在一個(gè)機(jī)殼里。分裝式結(jié)構(gòu)：定、轉(zhuǎn)子是分開(kāi)，分別是在現(xiàn)場(chǎng)安裝固定。特點(diǎn)：電機(jī)外徑較大；軸向長(zhǎng)度較短；圖5-10整體式自整角機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(此圖轉(zhuǎn)子為凸極式)檔圈軸承轉(zhuǎn)子集電環(huán)定子端蓋軸承檔圈接線板自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)子鐵心單相繞組定子鐵心三相繞組電刷※單相：定子為三相繞組、轉(zhuǎn)子為單相繞組。※三相：定子、轉(zhuǎn)子均為三相繞組。自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)圖后端蓋前球軸承集電環(huán)端部電刷

集流環(huán)端部觸點(diǎn)電刷定子外殼轉(zhuǎn)軸前端蓋定子繞組轉(zhuǎn)子繞組減震器輪罩殼自整角機(jī)A型發(fā)送器M型指示器115V，60Hz單相交流輸入直接帶負(fù)載運(yùn)行，無(wú)需其他輔助元件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉接收誤差稍大，負(fù)載能力較差，只適用于輕負(fù)載轉(zhuǎn)矩及精度要求不太高的開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)里。－－直接達(dá)到轉(zhuǎn)角隨動(dòng)的目的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)角指示機(jī)械角度力矩輸出轉(zhuǎn)換1、力矩式自整角機(jī)三.自整角機(jī)的工作原理力矩式自整角機(jī)工作原理UVWUVWa發(fā)送機(jī)b接收機(jī)~ΦΦ1.轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí)

縱向脈振Φ

→EUa=EUb，EVa=EVb，EWa=EWb;IUIVIWIU=IV=

IW=0

→T

=0，轉(zhuǎn)子靜止。定同子步繞組EUbEVbEWbEUaEVaEWa2.轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)

Φ

→EUa≠EUb，EVa≠EVb，EWa≠EWb;IU、IV、IW≠0

Φ→T

≠

0，ΦUVWUVWa發(fā)送機(jī)b接收機(jī)~IUIVIWΦEUaEVaEWaEUbEVbEWb2.轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)Φ→EUa≠EUb，EVa≠EVb，EWa≠EWb;IU、IV、IW≠0

→T

≠

0，接收機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

角。Φ重新達(dá)到協(xié)調(diào)位置，使IU=IV=

IW=0，

T

=0。Φ

UVWUVWa發(fā)送機(jī)b接收機(jī)~IUIVIW

ΦEUaEVaEWaEUbEVbEWb詳細(xì)分析：力矩式自整角機(jī)的運(yùn)行1）力矩式自整角機(jī)的工作原理圖

力矩式自整角機(jī)的工作原理圖勵(lì)磁繞組整步繞組(1)只有ZLF勵(lì)磁繞組接通電源發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁通在發(fā)送機(jī)定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)兩機(jī)定子繞組回路中引起電流在發(fā)送機(jī)的氣隙中產(chǎn)生合成磁密在接收機(jī)氣隙中形成合成磁密與反向與發(fā)送機(jī)的磁場(chǎng)反向(2)只將ZLJ單獨(dú)加勵(lì)磁接收機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁通在接收機(jī)定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)兩機(jī)定子繞組回路中引起電流在接收機(jī)的氣隙中產(chǎn)生合成磁密在發(fā)送機(jī)氣隙中形成合成磁密與反向與接收機(jī)的磁場(chǎng)反向把接收機(jī)中由ZLF勵(lì)磁產(chǎn)生的磁密沿向分解成兩個(gè)分量：(3)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)應(yīng)同時(shí)勵(lì)磁和轉(zhuǎn)子繞組軸線垂直，與勵(lì)磁電流相互作用，產(chǎn)生電磁力，使勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)動(dòng)（逆時(shí)針?lè)较颍?。①一個(gè)分量轉(zhuǎn)子繞組軸線方向上,定子合成磁密矢量為：實(shí)際方向與接收機(jī)勵(lì)磁磁密相反，起去磁作用，不會(huì)使ZLJ的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。②另一個(gè)分量ffffb.轉(zhuǎn)角隨動(dòng)的目的（自動(dòng)協(xié)調(diào)，自整角隨動(dòng)）a.協(xié)調(diào)或同步的目的發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子一旦轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度δ，接收機(jī)轉(zhuǎn)子就會(huì)朝著使角度δ減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)δ＝0時(shí)，力矩＝0，停止轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則接收機(jī)轉(zhuǎn)子便跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。1）控制式自整角機(jī)的功用－－角度和位置的檢測(cè)元件機(jī)械角度電信號(hào)角度的數(shù)字量電壓模擬量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換精度高，適用于精密的閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)。2、控制式自整角機(jī)UVWa控制式發(fā)送機(jī)UVWb自整角變壓器ΦΦ'IUIVIW＋Uf－＋U0－1轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí)

Φ→EU、EV、EW

不同大小同相位，則IU、IV、IW不同大小同相位→產(chǎn)生縱向脈振磁場(chǎng)Φ'→與輸出繞組不交鏈→U0=0。EUaEVaEWa勵(lì)磁繞組輸出繞組＋Uf－2.轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)＋Uf－

ΦΦ'Φ→EU、EV、EW→IU、IV、IW→Φ'→Φ'與輸出繞組交鏈→產(chǎn)生E0∝sin

。

即U0∝sin

。Φ'與輸出繞組交鏈的分量EUaEVaEWaUVWa控制式發(fā)送機(jī)UVWb自整角變壓器＋U0－IUIVIWE04.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

功能將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號(hào)。轉(zhuǎn)角θ∝脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)；轉(zhuǎn)速n∝脈沖信號(hào)的頻率。與電源、負(fù)載、環(huán)境等因素?zé)o關(guān)脈沖放大器步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脈沖分配器脈沖輸入負(fù)載驅(qū)動(dòng)電源用途高精度的角度控制。在電脈沖的控制下能迅速啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；動(dòng)作快速；步距小、步距精度高，不丟步和越步；輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接帶動(dòng)負(fù)載。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本要求是:分類按定子相數(shù)不同：三相、四相、五相、六相等；按轉(zhuǎn)子材料不同：永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）。反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子為軟磁材料，無(wú)繞組；定、轉(zhuǎn)子開(kāi)小齒、步距小。應(yīng)用最廣。永磁式：轉(zhuǎn)子為永磁材料，轉(zhuǎn)子的極數(shù)=每相定子極數(shù)，不開(kāi)小齒，步距角較大，力矩較大感應(yīng)子式(混合式)：轉(zhuǎn)子為永磁式、兩段，開(kāi)小齒，轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。4.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理幾個(gè)概念：?jiǎn)危好看吻袚Q前后只有一相繞組通電雙：每次切換前后有兩相繞組通電拍：從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組的通電方式一般有單三拍、單六拍及雙三拍等幾種。4.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理一、三相單三拍運(yùn)行方式（單拍方式）每次只有一相繞組通電，使步進(jìn)電機(jī)按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，這種控制方式稱為單相控制方式。對(duì)三相電動(dòng)機(jī)又稱單三拍控制方式，其繞組波形如圖1423142314231423U1U2V1V2W2W11.m相單m拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行）

通電順序：U相→V相→W

相→U相。①U相通電1423U1U2V1V2W2W11423②V相通電U1U2V1V2W2W1③W相通電14231423一步兩步三步※

步距角：θ=30°4.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理二、三相雙三拍運(yùn)行方式（雙拍方式）三相雙三拍運(yùn)行方式工作比較穩(wěn)定，功耗比單拍方式相比增大近一倍，其繞組電流波形圖2.m相雙m拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行）

通電順序：UV相→VW相→WU相。1423U1U2V1V2W2W1①UV相通電14231423U1U2V1V2W2W1②VW相通電14231423U1U2V1V2W2W1③WU相通電1423※

步距角：θ=30°142314234.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理其繞組電流波形如圖二、三相六拍運(yùn)行方式（單－雙拍方式）3.m相單－雙2m拍運(yùn)行(三相單－雙六拍運(yùn)行）通電順序：U→UV→V→VW→W→WU→U。1423U1U2V1V2W2W111423U1U2V1V2W2W121423U1U2V1V2W2W131423U1U2V1V2W2W141423U1U2V1V2W2W151423U1U2V1V2W2W161423※步距角：

θ=15°每一循環(huán)換接6次，總共有6種通電狀態(tài)，4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)一、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為Z，則齒距為：τ＝360o/Z每通電一次，轉(zhuǎn)子就走一步，故步距角β為：式中K為狀態(tài)系數(shù)。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)一、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的Z＝40，三相單三拍運(yùn)行時(shí)，其步距角為：若按三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角為：由此可見(jiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z和定子相數(shù)m愈多，則步距角β愈小，控制越精確。如果電脈沖的頻率為f（電源頻率），則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)一、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可見(jiàn)，反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速只取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)，而與電壓、負(fù)載、溫度等因素?zé)o關(guān)。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)一、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以按特定指令進(jìn)行角度控制，也可以進(jìn)行速度控制。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式選定后，其轉(zhuǎn)速只與輸入脈沖頻率成正比，改變脈沖頻率就可以改變轉(zhuǎn)速，故可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍寬。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)綜上所述，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的步數(shù)或轉(zhuǎn)速既不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件（溫度、壓力、沖擊和振動(dòng)等）變化的影響，只與控制脈沖同步。能按照控制的要求進(jìn)行啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)和改變速度。因此被廣泛地應(yīng)用于各種數(shù)字控制系統(tǒng)中。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)二、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖。與反應(yīng)式相比，具有控制功率小，內(nèi)部電磁阻尼較大和斷電情況下具有定位轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)三、電磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極上繞有激磁繞組，繞組中通以直流電以產(chǎn)生直流磁通。與反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)相比，有如下特點(diǎn)：輸出轉(zhuǎn)矩大而脈沖電流較小低頻運(yùn)行時(shí)更穩(wěn)定可靠高頻運(yùn)行時(shí)的矩頻特性好4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)四、永磁反應(yīng)式（混合式）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)永磁式反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可分為轉(zhuǎn)子帶磁鋼和定子帶磁鋼兩種。右圖是轉(zhuǎn)子帶磁鋼的典型結(jié)構(gòu)。4.5.2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類型與結(jié)構(gòu)永磁反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)既具有反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角小和工作頻率較高的特點(diǎn)，又具有永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制功率比較小的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本也較高。除了三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)外，常見(jiàn)的還有四相、五相和七相電動(dòng)機(jī)。通常相數(shù)越多，輸出轉(zhuǎn)矩越平穩(wěn)。大型電子機(jī)械常用三相和五相電動(dòng)機(jī)，而小型精密產(chǎn)品中多采用四相電動(dòng)機(jī)。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性：步距角及步距誤差矩角特性動(dòng)態(tài)矩頻特性啟動(dòng)慣頻特性單步運(yùn)行與振蕩特性4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性一、步距角及步距誤差步距角β即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每步轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度。步距角越小，分辨力越高。步距誤差即步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步，轉(zhuǎn)子實(shí)際的角位移與設(shè)計(jì)的步距角之間的差值。連續(xù)走若干步，步距誤差就會(huì)形成累積，轉(zhuǎn)一圈范圍內(nèi)步距累積誤差的最大值，稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的累積誤差4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性步距誤差和累積誤差通常用度(o)、分(')或者步距角的百分比表示。影響步距誤差和累積誤差的主要因素有：齒與磁極的分度精度；鐵心疊壓及裝配精度；各相矩角特性之間的差別的大??；氣隙的不均勻程度等。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性二、矩角特性矩角特性是反映步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T隨偏轉(zhuǎn)角θ變化的關(guān)系。定子一相繞組通以直流電后，如果轉(zhuǎn)子上沒(méi)有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子齒和通電相磁極上的小齒對(duì)齊，這個(gè)位置稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初始平衡位置。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性當(dāng)轉(zhuǎn)子有負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，轉(zhuǎn)子齒就要偏離初始位置，重新平衡后轉(zhuǎn)子齒偏離初始位置的角度稱為轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角θ（空間角），對(duì)應(yīng)的電角度θe稱為失調(diào)角。電角度是空間角度的Z倍，即θe＝ZθZ為電動(dòng)機(jī)定子齒數(shù)。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性電磁轉(zhuǎn)矩T與失調(diào)角θe的關(guān)系曲線T＝f(θe)稱為矩角特性曲線，如圖。當(dāng)θe達(dá)到±π/2時(shí)，即定子齒與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)1/4個(gè)齒距時(shí)，轉(zhuǎn)矩T達(dá)到最大值Ts,max，稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性最大靜轉(zhuǎn)矩反映了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最主要的性能指標(biāo)之一。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須小于最大靜轉(zhuǎn)矩。在實(shí)際使用中，為了能穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)載轉(zhuǎn)矩一般只能是最大靜轉(zhuǎn)矩的0.3～0.5倍。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性三、動(dòng)態(tài)矩頻特性動(dòng)態(tài)矩頻特性是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，如圖4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性動(dòng)態(tài)矩頻特性是選用合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最重要的指標(biāo)之一。值得注意：同一電動(dòng)機(jī)在使用不同的驅(qū)動(dòng)方案時(shí)的矩頻特性相差很大，因而在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)必須注意所給特性的測(cè)試條件。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性曲線①為單相通電、單電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)的矩頻特性；曲線②為單相通電、高低壓驅(qū)動(dòng)時(shí)的矩頻特性；曲線③為雙相通電、高低壓驅(qū)動(dòng)時(shí)的矩頻特性。如圖為某型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在三種不同驅(qū)動(dòng)情況下的矩頻特性。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性從動(dòng)態(tài)矩頻特性曲線可見(jiàn)，隨著電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率的提高，輸出轉(zhuǎn)矩逐漸下降。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性高速運(yùn)行時(shí)，相電流平均值降低，在很高速時(shí)，當(dāng)激磁時(shí)間結(jié)束之前，相繞組里的電流可能尚未達(dá)到額定值，波形產(chǎn)生嚴(yán)重失真，如圖(b)。相電流的減小使有效轉(zhuǎn)矩減小。低速運(yùn)行時(shí)，相繞組電流近似矩形，如圖(a)；4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性繞組斷電時(shí)相電流的衰減時(shí)間在高速運(yùn)行時(shí)也影響很大，因殘余電壓產(chǎn)生的力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，減小了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡轉(zhuǎn)矩；高速運(yùn)行時(shí)渦流損耗大大增加，且轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)在相繞組中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)會(huì)嚴(yán)重影響波形中間及前后沿形狀，如圖(c)。這些都是輸出轉(zhuǎn)矩下降的原因。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，不失步地進(jìn)入正常運(yùn)行所允許的最高啟動(dòng)頻率，稱為啟動(dòng)頻率。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性四、啟動(dòng)慣頻特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)子負(fù)載慣量之間的關(guān)系稱為啟動(dòng)慣頻特性或牽入特性。如圖4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性四、啟動(dòng)慣頻特性在實(shí)際應(yīng)用中，為了使電動(dòng)機(jī)能正確地從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)到高頻工作狀態(tài)或反之，必須使用軟硬件方法使電動(dòng)機(jī)速度逐漸上升或下降，避免速度的突然跳變。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性五、單步運(yùn)行與振蕩典型地步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單步振蕩曲線如圖返回本章目錄解決方法：使用粘性耦合的慣性阻尼器，使轉(zhuǎn)子振蕩快速衰減，該部件在速度迅速變化的情況下會(huì)產(chǎn)生粘性摩擦轉(zhuǎn)矩，但不會(huì)妨礙恒速工作。4.5.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主要特性五、單步運(yùn)行與振蕩典型地步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單步振蕩曲線如圖在需要頻繁起停的精確定位系統(tǒng)中，單步振蕩會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能帶來(lái)相當(dāng)不利的影響。返回本章目錄

三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)U2U1W2W1V1V2定轉(zhuǎn)子開(kāi)小齒定轉(zhuǎn)子均為軟磁材料，硅鋼片疊成小步距1.定子2.轉(zhuǎn)子一、基本結(jié)構(gòu)四相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)PK系列：

5相為0.72°步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

2相為0.9°~1.8°步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。5相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二、工作原理

一拍從一次通電到另一次通電。步距角每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。(1)m相單m拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行）(2)m相雙m拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行）(3)m相單－雙2m拍運(yùn)行（三相單－雙六拍運(yùn)行）三相磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理圖1423U1U2V1V2W2W1每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30

。此角稱為步距角，用

表示。轉(zhuǎn)速取決于各控制繞組通電和斷電的頻率(即輸入的脈沖頻率)，旋轉(zhuǎn)方向取決于控制繞組輪流通電的順序?！叭唷保翰竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)具有三相定子繞組；“單”：每次只有一相繞組通電；“三拍”：三次換接為一個(gè)循環(huán)，第四次換接重復(fù)第一次的情況。

三相單三拍運(yùn)行

三相六拍工作過(guò)程：A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對(duì)齊。CA'BB'C'A3412供電方式：A-AB-B-BC-C-CA-A……

每一循環(huán)換接6次，總共有6種通電狀態(tài)，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15°。（1）BB'

磁場(chǎng)對(duì)2、4齒有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。A、B相同時(shí)通電（2）AA'

磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)1、3齒有拉力。CA'BB'C'A3412150總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為15

。CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了15

。300以上三種工作方式，三相雙三拍和三相六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3度和1.5

度。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，定子仍是6個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有5個(gè)齒。轉(zhuǎn)子的齒距等于360

/40=9

,為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。(1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，每相繞組由專門驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)“環(huán)形分配器”按一定規(guī)律輪流通電。

三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本特點(diǎn)

三相雙三拍運(yùn)行時(shí)各相控制電壓波形圖

在一次循環(huán)里，控制電壓脈沖有3個(gè)，每相脈沖電壓只通電1次

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)這種輪流通電的方式——分配方式；每循環(huán)一次所包含的通電狀態(tài)數(shù)——拍數(shù)N；狀態(tài)數(shù)＝相數(shù)——單拍制分配方式；狀態(tài)數(shù)＝相數(shù)的兩倍——雙拍制分配方式；每循環(huán)一次，控制電脈沖Uk的個(gè)數(shù)=拍數(shù)N，加在每相繞組上的脈沖電壓(或電流)個(gè)數(shù)=1，步進(jìn)機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度,稱為步距角。N:一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)Z：轉(zhuǎn)子齒數(shù)（2）步距角拍數(shù)：N=kmk=1單拍制2雙拍制m:相數(shù)機(jī)械角度例如：三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)z=40，則①采用單/雙三拍時(shí)：②采用三相六拍時(shí)：θ=360°zN360°40×3==3°θ=360°zN360°40×6==1.5°增加相數(shù)，但電源及電機(jī)的結(jié)構(gòu)會(huì)變復(fù)雜。采用雙拍制。為了提高工作精度，要求步距角很小。

方法一：增加拍數(shù)N=KM方法二：增加轉(zhuǎn)子齒數(shù)Z(3)轉(zhuǎn)速：每輸入一個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)因此每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圓周數(shù)，即轉(zhuǎn)速為即轉(zhuǎn)過(guò)整個(gè)圓周的,也就是轉(zhuǎn)脈沖頻率是f，則每秒鐘轉(zhuǎn)：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)；當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)一定時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與輸入脈沖頻率成正比，或者說(shuō)其轉(zhuǎn)速和脈沖頻率同步。改變脈沖頻率可以改變轉(zhuǎn)速，故可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍很寬。若改變通電順序，即改變定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向，就可以控制電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。每輸入一個(gè)脈沖，輸出軸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移量與輸入脈沖數(shù)成正比。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用電脈沖進(jìn)行控制的電機(jī)。由式可見(jiàn)：轉(zhuǎn)速用步距角來(lái)表示：f一定時(shí)，步距角越小，n越低，輸出功率越小。從提高加工精度上要求，應(yīng)選用小的步距角從提高輸出功率上要求，步距角又不能取得太小?？梢?jiàn)：（4）步進(jìn)電機(jī)具有自鎖能力當(dāng)控制脈沖停止輸入、而使最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通電時(shí)，電機(jī)可以保持在固定位置，實(shí)現(xiàn)停車時(shí)轉(zhuǎn)子定位。（5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)

最大靜轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)頻率、運(yùn)行頻率。電機(jī)不失步起動(dòng)的最高頻率電機(jī)不失步運(yùn)行的最高頻率9.6旋轉(zhuǎn)變壓器（BR）1.功能將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之有函數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)。應(yīng)用在伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)中；在控制系統(tǒng)中，可作為解算元件，主要用于坐標(biāo)變換，三角函數(shù)變換等；在隨動(dòng)系統(tǒng)中，可用于傳輸與轉(zhuǎn)角相應(yīng)的電信號(hào)；還可用作移相器和角度－數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置第9章控制電機(jī)一種精密測(cè)位用的機(jī)電元件

原理是一種能旋轉(zhuǎn)的變壓器，其一、二次繞組分布裝在定、轉(zhuǎn)子上。結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一臺(tái)兩相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。定、轉(zhuǎn)子鐵心上都有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同而互相垂直的繞組。按用途分計(jì)算用和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器。1.正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器2.線性旋轉(zhuǎn)變壓器*3.比例式旋轉(zhuǎn)變壓器第9章控制電機(jī)2.分類：按輸出電壓和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的關(guān)系分4.特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器按電機(jī)極對(duì)數(shù)的多少來(lái)分：?jiǎn)螛O對(duì)多極對(duì)：可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性

根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸在系統(tǒng)中的具體用途,可分為：旋變發(fā)送機(jī)旋變差動(dòng)發(fā)送機(jī)旋變變壓器按有無(wú)電刷和滑環(huán)之間的滑動(dòng)，分為：接觸式無(wú)接觸式一、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器

將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之成正余弦函數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)。

定子

D1D2：勵(lì)磁繞組。

D3D4

：補(bǔ)償繞組。

轉(zhuǎn)子

Z1Z2：余弦輸出繞組。

Z3Z4：正弦輸出繞組。D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4基準(zhǔn)位置（初始位置）9.6旋轉(zhuǎn)變壓器1.空載運(yùn)行D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4＋Uf－＋Ucos－＋Usin－轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí)ID12Uf

→ID12→FDd→Φd

轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí)在D1D2中：Φd→ED

在Z1Z2中：Φd→EZ

ED

=

4.44fkw1N1ΦdmEZ

=

4.44fkw2N2ΦdmUf=ED（忽略漏阻抗）

Ucos=EZ=kED=kUfUsin=0k==EZEDkw2N2kw1N19.6旋轉(zhuǎn)變壓器

轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置

角時(shí)轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置

角Z1Z2Z3Z4＋Ucos－＋Usin－D1D2D3D4＋Uf－ID12

ΦZ12=Φdcos

ΦZ34=Φdsin

EZ12=

EZ

cos

=

kEDcos

=kUfcos

EZ34=

EZ

sin

=

kEDsin

=

kUfsin

空載輸出電壓：

Ucos=kUfcos

Usin=kUfsin

9.6旋轉(zhuǎn)變壓器Z1Z3Z4Z2＋Ucos－＋Usin－

d

Z34

Z12

設(shè)Z1Z2接負(fù)載2.負(fù)載運(yùn)行D1D2D3D4＋Uf－ID12Z1Z3Z4Z2＋Ucos－＋Usin－

ZL

EZ12→IZ12→FZ12FZd

(縱向)FZq

(橫向)

FZqFZdFZ12FZd

=FZ12cos

FZq=FZ12sin

FDd

(定子)FZd

(轉(zhuǎn)子)ΦdFZq→ΦZq→EZ12、EZ34''EZ12=kUfcos

＋EZ12''EZ34=kUfsin

＋EZ34IZ12∝cos

∝sin

9.6旋轉(zhuǎn)變壓器﹡負(fù)載后輸出特性的畸變圖

輸出特性的畸變

﹡輸出特性畸變的原因

－－交軸分量磁通密度BZq的作用﹡在一定轉(zhuǎn)角下,負(fù)載電流愈大,它所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)也愈大,輸出特性曲線畸變也愈嚴(yán)重。﹡設(shè)法消除交軸磁通的影響補(bǔ)償定子補(bǔ)償轉(zhuǎn)子補(bǔ)償雙邊補(bǔ)償定子D1D2勵(lì)磁繞組接交流電壓；轉(zhuǎn)子Z1Z2正弦繞組接負(fù)載ZL；

Z3Z4繞組開(kāi)路。定子交軸繞組D3D4短