電機(jī)拖動--第9章控制電機(jī)

1、LFChun 制作 大連理工大學(xué)電氣工程系第第 9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī)9.2 直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)9.3 步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)9.5 自整角機(jī)自整角機(jī)9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器*9.7 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)9.2 直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)9.3 步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)9.5 自整角機(jī)自整角機(jī)9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器*9.7 感應(yīng)同步器感應(yīng)同步器9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)電機(jī)與拖動電機(jī)與拖動返回主頁返回主頁大連理工大學(xué)電氣工程系9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 執(zhí)行電動機(jī)。

2、執(zhí)行電動機(jī)。 功能功能 將電壓信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號。將電壓信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號。 種類種類 直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)。直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)。1. 直流伺服電動機(jī)直流伺服電動機(jī)2. 交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系一、直流伺服電動機(jī)一、直流伺服電動機(jī) 1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 與普通小型直流電動機(jī)相同。與普通小型直流電動機(jī)相同。 勵磁方式勵磁方式 電磁式：電磁式： 永磁式：永磁式： +Ua 電磁式電磁式9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) If+Uf 他勵式、并勵式、串勵式。他勵式、并勵式、串勵式。稀土永磁材料稀土永磁材料 +Ua

3、永磁式永磁式（如稀土鈷、稀土釹鐵硼）。（如稀土鈷、稀土釹鐵硼）。 SMIaE E SMIa大連理工大學(xué)電氣工程系2. 工作原理工作原理 施加施加 UaIa主磁通：主磁通： TnE電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩： T = CT Ia 電動勢：電動勢： E = CE n電樞電路電壓方程：電樞電路電壓方程： Ua = E + Ra Ian =UaCERaCECT2T9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系3. 控制方式及其特性控制方式及其特性 (1) 電樞控制式電樞控制式 Uf = UfN ， Ua = Uc（控制電壓）（控制電壓） n =UcCENRaCECTN2TOTn Uc3 Uc2Uc1Uc

4、3Uc2Uc1 機(jī)械特性機(jī)械特性9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) T1 T2 T3 T3T2T1 控制特性控制特性O(shè)Ucn大連理工大學(xué)電氣工程系 (2) 磁場控制式磁場控制式 Ua = UaN ， Uf = Uc（控制電壓）（控制電壓）忽略磁路飽和、不計(jì)電樞反應(yīng)，則忽略磁路飽和、不計(jì)電樞反應(yīng)，則 = C Uf = C Ucn =UaNCECUc Ra CECT C2Uc2 T Uc3Uc2 Uc1Uc3Uc2Uc1 機(jī)械特性機(jī)械特性 控制特性控制特性 非線性。非線性。 直流伺服電動機(jī)的功率直流伺服電動機(jī)的功率 1 600 W。9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) OTn大連理工大學(xué)電氣工程系1. 基本結(jié)構(gòu)

5、基本結(jié)構(gòu)(1) 定子定子(2) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子二、交流伺服電動機(jī)二、交流伺服電動機(jī) 空心杯形轉(zhuǎn)子交空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機(jī)的流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 內(nèi)定子內(nèi)定子 外定子外定子 繞組繞組 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 大連理工大學(xué)電氣工程系(1) 當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差 90o 的額定電的額定電 壓時(shí)。壓時(shí)。 對稱兩相運(yùn)行對稱兩相運(yùn)行 ic 和和 if 產(chǎn)生產(chǎn)生 圓形旋轉(zhuǎn)磁場圓形旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生產(chǎn)生 T 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 如果如果 uc 反相，即改變反相，即改變 ic 和和 if 的相序的相序旋轉(zhuǎn)磁場改變方向旋轉(zhuǎn)磁場改變方向 n 的方向改變

6、。的方向改變。 同時(shí)減小同時(shí)減小 uc 和和 uf 而保持其而保持其 90o 的相位差的相位差圓形磁通勢圓形磁通勢 的幅值的幅值 T n 。2. 工作原理工作原理SM 控制繞組控制繞組 勵磁繞組勵磁繞組 Uc Uf 9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) cfIcIf大連理工大學(xué)電氣工程系(2) 當(dāng)當(dāng) uc = 0 或或 uc 0，但，但 uc 和和 uf 同相位時(shí)。同相位時(shí)。 電動機(jī)處在單相狀態(tài)電動機(jī)處在單相狀態(tài)脈振磁通勢脈振磁通勢 F0 。 靜止時(shí)：靜止時(shí)：n = 0， F0FFFRTFTRT = TFTR TF = TR，T = 0，不能起動；，不能起動； 正在運(yùn)行時(shí)：正在運(yùn)行時(shí)： T 0，轉(zhuǎn)子繼

7、續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 單相自轉(zhuǎn)！單相自轉(zhuǎn)！ TOnn= f(TF)n= f(TR)n= f(T)普普通通異異步步電電動動機(jī)機(jī)nTOR2 n= f(TF)n= f(TR)n= f(T)交交流流伺伺服服電電動動機(jī)機(jī)9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系(3) Uf = UN，UcUN 且保持相位差為且保持相位差為 90o 時(shí)，時(shí)， 或者或者 Uf = Uc = UN 但兩者的相位差小于但兩者的相位差小于 90o 時(shí)。時(shí)。 電動機(jī)處在不對稱運(yùn)行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個(gè)橢圓電動機(jī)處在不對稱運(yùn)行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢。形旋轉(zhuǎn)磁通勢。9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) SMUc Uf cfFcF

8、fIcIf 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解通勢的分解 大連理工大學(xué)電氣工程系 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( uc 和和 uf 大小不相等時(shí)大小不相等時(shí)) OFtFfFfmFcmFcF=Fc45oFcFfF90oF=Ff135oFcFfF180oF=Fc225oFcFfF270oF=Ff315oFcFfF360oF=Fc9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系OFtFfFfmFcmFc45o90o135o180o225o270o315o360o9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)

9、生 ( uc 和和 uf 大小不相等時(shí)大小不相等時(shí)) t=0o45o90o135o180o225o270o315o360o大連理工大學(xué)電氣工程系t=0o45o90o135o180o225o270o315o360o9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( uc 和和 uf 大小不相等時(shí)大小不相等時(shí)) 大連理工大學(xué)電氣工程系OFtFfFfmFcmFct = 0o 45o 90o135o180o225o270o315o9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( uc 和和 uf 大小不相等時(shí)大小不相等時(shí)) 大連理工大學(xué)電氣工程

10、系FfFfm=FcmFcOFt F=Fc /2FcFfF90oFfFcF90o + 2FfFcF180oF = Fc180o + 2FcFfF270oFfFcF270o + 2FfFcF360oF=Fc9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( 90o 時(shí)時(shí) )大連理工大學(xué)電氣工程系FfFfm=FcmFcOFt /290o90o + 2180o180o + 2270o270o + 2360o90o 290o + 2180o180o + 2270o 2270o +t=0o360o9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( 9

11、0o 時(shí)時(shí) )大連理工大學(xué)電氣工程系9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 90o 290o + 2180o180o + 2270o 2270o +t=0o360o大連理工大學(xué)電氣工程系FfFfm=FcmFcOFt 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的產(chǎn)生通勢的產(chǎn)生 ( 90o 時(shí)時(shí) )t = 0o90o 2180o270o90o + 2180o + 2270o + 29.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解FRFFF9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系FRFFF9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解

12、大連理工大學(xué)電氣工程系FRFFF 結(jié)論：結(jié)論： 一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢 F 可以分解為兩個(gè)不等可以分解為兩個(gè)不等 幅、等速的相向旋轉(zhuǎn)的幅、等速的相向旋轉(zhuǎn)的 圓形磁通勢圓形磁通勢 FF 和和 FR 。FFFFRTFTRT = TFTR9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢的分解大連理工大學(xué)電氣工程系 工作狀態(tài)越不對稱，工作狀態(tài)越不對稱，F(xiàn)F 和和 FR 相差越小，相差越小， 橢圓形越扁長，橢圓形越扁長，T 越小，越小，n 越低。越低。例如例如保持保持 = 90o 和和 Uf 不變，改變不變，改變 Uc 的大小的大小 Uc 由由 0UfFF 增強(qiáng)增強(qiáng)

13、FR 減弱減弱0nnmax橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場（脈振磁場）（脈振磁場）一個(gè)旋一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)磁場 如果改變?nèi)绻淖?uc 的相位，則的相位，則 F 的旋轉(zhuǎn)方向改變，的旋轉(zhuǎn)方向改變， 使使 T 反向，從而改變反向，從而改變 n 的方向。的方向。9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系(1) 兩相控制兩相控制 保持保持 = 90o 和和 Uc = Uf ，同時(shí)改變，同時(shí)改變Uc 和和 Uf 的大?。ㄊ冀K為對稱運(yùn)行）。的大?。ㄊ冀K為對稱運(yùn)行）。(2) 幅值控制幅值控制 保持保持 = 90o 和和 Uf = UN，改變，改變 Uc 的大小。的大小。(3) 相位

14、控制相位控制 保持保持 Uc = Uf = UN ，改變，改變 的大小。的大小。(4) 幅相控制幅相控制 同時(shí)改變同時(shí)改變 uc 的大小和相位。的大小和相位。 交流伺服電動機(jī)的功率和頻率：交流伺服電動機(jī)的功率和頻率： 0.1 100 W，50Hz 、400Hz 等。等。3. 控制方式控制方式9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)9.1 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系9.2 直流力矩電動機(jī)（直流力矩電動機(jī)（MT） 一種

15、特殊類型的伺服電動機(jī)。一種特殊類型的伺服電動機(jī)。 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) 能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。 低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。 反應(yīng)速度快、機(jī)械特性線性度好、低速穩(wěn)定性好。反應(yīng)速度快、機(jī)械特性線性度好、低速穩(wěn)定性好。 用途用途 用于對位置、速度的控制精度要求較高的系統(tǒng)。用于對位置、速度的控制精度要求較高的系統(tǒng)。1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)2. 工作原理工作原理第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系一、一、基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)N SN SN SN SN SN SN SN SN SN S刷架環(huán)刷架環(huán) 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 電刷電刷 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特點(diǎn) 扁平形，帶槽的定子

16、圓盤中嵌入永磁體。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。有分裝式和內(nèi)裝式兩種結(jié)構(gòu)形式。直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)的結(jié)構(gòu)式意圖的結(jié)構(gòu)式意圖轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 9.2 直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī) 定子定子 大連理工大學(xué)電氣工程系直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī)9.2 直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系1. 長期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，要求溫度長期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，要求溫度 max。 與與 max 對應(yīng)的對應(yīng)的 Iamax 稱為連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流稱為連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流 Ib。 與與 Ib 對應(yīng)的有：連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的有：連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Tb 、連續(xù)堵轉(zhuǎn)、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電

17、壓電壓 Ub、連續(xù)堵轉(zhuǎn)功率、連續(xù)堵轉(zhuǎn)功率 Pb。 Pb = Ub Ib，二、工作原理二、工作原理Ib = （Ra 為電樞電阻）為電樞電阻） Ub Ra2. 受定子永磁體去磁條件限制的參數(shù)受定子永磁體去磁條件限制的參數(shù) 峰值堵轉(zhuǎn)電流峰值堵轉(zhuǎn)電流 IP、峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、峰值堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Tb 、峰值、峰值 堵轉(zhuǎn)電壓堵轉(zhuǎn)電壓 UP、峰值堵轉(zhuǎn)功率、峰值堵轉(zhuǎn)功率 PP。 PP = UP IP， IP = （Ra 為電樞電阻）為電樞電阻） UP Ra9.2 直流力矩電動機(jī)直流力矩電動機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系9.3 步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī) 功能功能 將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號。將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信

18、號。 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 脈沖信號的個(gè)數(shù)；脈沖信號的個(gè)數(shù)； 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n 脈沖信號的頻率。脈沖信號的頻率。 用途用途 高精度的角度控制。高精度的角度控制。 分類分類 按定子相數(shù)不同：三相、四相、五相、六相等；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）。按轉(zhuǎn)子材料不同：永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）。1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)2. 工作原理工作原理第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 與電源、負(fù)載、與電源、負(fù)載、環(huán)境等因素?zé)o關(guān)環(huán)境等因素?zé)o關(guān)大連理工大學(xué)電氣工程系14 231. 定子定子 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) U1U2V1V2W2W1三相磁阻式步進(jìn)三相磁阻式步進(jìn)電

19、動機(jī)原理圖電動機(jī)原理圖9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系 步進(jìn)電動機(jī)的典型結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動機(jī)的典型結(jié)構(gòu) 9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) U2U1W2W1V1V2大連理工大學(xué)電氣工程系二、工作原理二、工作原理 一拍一拍 從一次通電到另一次通電。從一次通電到另一次通電。 步距角步距角 每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。(1) m 相單相單 m 拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行）拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行） (2) m 相雙相雙 m 拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行）拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行） (3) m 相單雙相單雙 2m 拍運(yùn)行（三相單雙六拍運(yùn)行）拍運(yùn)行（三相單雙六拍運(yùn)行） 9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 大連理

20、工大學(xué)電氣工程系14 2314 2314 2314 23U1U2V1V2W2W11. m 相單相單 m 拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行）拍運(yùn)行（三相單三拍運(yùn)行） 通電順序：通電順序： U 相相V 相相W 相相U 相。相。 U 相通電相通電 14 23U1U2V1V2W2W114 23 V 相通電相通電 U1U2V1V2W2W1 W 相通電相通電 9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 14 2314 23一步一步兩步兩步三步三步 步距角：步距角： = 30大連理工大學(xué)電氣工程系2. m 相雙相雙 m 拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行）拍運(yùn)行（三相雙三拍運(yùn)行） 通電順序：通電順序： UV 相相VW 相相WU 相。相。 14 2

21、3U1U2V1V2W2W1 UV 相通電相通電 14 2314 23U1U2V1V2W2W1 VW 相通電相通電 14 2314 23U1U2V1V2W2W1 WU 相通電相通電 14 23 步距角：步距角： = 309.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 14 2314 23大連理工大學(xué)電氣工程系3. m 相單雙相單雙 2m 拍運(yùn)行拍運(yùn)行 (三相單雙六拍運(yùn)行）三相單雙六拍運(yùn)行）通電順序：通電順序：UUV VVW W WU U。14 23U1U2V1V2W2W1114 23U1U2V1V2W2W1214 23U1U2V1V2W2W1314 23U1U2V1V2W2W1414 23U1U2V1V2W2W151

22、4 23U1U2V1V2W2W1614 23步距角：步距角： = 15 9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系 步距角步距角 =360z Nz ：轉(zhuǎn)子齒數(shù)：轉(zhuǎn)子齒數(shù)N ：拍數(shù)：拍數(shù) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 一個(gè)一個(gè) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) (1 / zN ) 圈，圈， 脈沖頻率為脈沖頻率為 f 每秒轉(zhuǎn)每秒轉(zhuǎn) ( f / zN ) 圈。圈。n =60 fz N例如：例如：三相步進(jìn)電動機(jī)三相步進(jìn)電動機(jī) z = 40，則，則采用單采用單/雙三拍雙三拍時(shí)：時(shí)：采用三相六拍采用三相六拍時(shí)：時(shí)：=360z N 360403= = 3=360z N 360406= = 1.59.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系 步進(jìn)

23、電動機(jī)的參數(shù)步進(jìn)電動機(jī)的參數(shù) 脈沖脈沖放大器放大器步進(jìn)步進(jìn)電動機(jī)電動機(jī)脈沖脈沖分配器分配器脈沖輸入脈沖輸入負(fù)載負(fù)載驅(qū)動電源驅(qū)動電源 最大靜轉(zhuǎn)矩、起動頻率、運(yùn)行頻率。最大靜轉(zhuǎn)矩、起動頻率、運(yùn)行頻率。 步進(jìn)電動機(jī)的控制方式步進(jìn)電動機(jī)的控制方式 9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)PK系列：系列：5 相為相為 0.72步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動步進(jìn)電動機(jī)。步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動步進(jìn)電動機(jī)。2 相

24、為相為 0.9 1.8步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動步進(jìn)電動機(jī)。步距角的大轉(zhuǎn)矩、低振動步進(jìn)電動機(jī)。9.3 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 5 相步進(jìn)電動機(jī)相步進(jìn)電動機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系9.4 測速發(fā)電機(jī)（測速發(fā)電機(jī)（TG） 功能功能 將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號。將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的電壓信號。 用途用途 校正元件、計(jì)算元件。校正元件、計(jì)算元件。 種類種類1. 直流測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī)2. 交流測速發(fā)電機(jī)交流測速發(fā)電機(jī)第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系一、直流測速發(fā)電機(jī)一、直流測速發(fā)電機(jī)1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同。與普通小型直流

25、發(fā)電機(jī)相同。 勵磁方式：電磁式（他勵）和永磁式。勵磁方式：電磁式（他勵）和永磁式。Uf If電磁式電磁式9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 永磁式永磁式2. 工作原理工作原理 空載時(shí)：空載時(shí)： U = E = CE n負(fù)載時(shí)：負(fù)載時(shí)：U = E Ra ITGRLI UE TGRLE I U 大連理工大學(xué)電氣工程系U = CE nRaURLU = n CE 1 +RaRLU nRL RL2 RL1UnORL2RL1 產(chǎn)生誤差的原因產(chǎn)生誤差的原因 電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)。 環(huán)境溫度的變化，引起各環(huán)境溫度的變化，引起各 繞組的電阻值變化。繞組的電阻值變化。 負(fù)載變化，引起電刷與換負(fù)載變化，引起電刷與換 向器接

26、觸電阻的變化。向器接觸電阻的變化。9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系二、交流測速發(fā)電機(jī)二、交流測速發(fā)電機(jī) 1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 定子：定子： 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：2. 工作原理工作原理 定子鐵心上有兩相對稱繞組。定子鐵心上有兩相對稱繞組。 籠型、杯型?；\型、杯型。輸出繞組輸出繞組 勵磁繞組勵磁繞組 Uf Ifd 正弦交流正弦交流 uf if d d =dm sint(1) 轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)勵磁繞組勵磁繞組一次繞組一次繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組二次繞組二次繞組EdEfEd Id 9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) Ef 大連理工大學(xué)電氣工程系IfIdFf Fdd Uf Ifd Ed忽略勵磁繞

27、組的漏阻抗，則忽略勵磁繞組的漏阻抗，則 Uf =Ef = j 4.44 f kwf Nfdm 輸出繞組：輸出繞組： 與與d 無交鏈，不會產(chǎn)生無交鏈，不會產(chǎn)生 E0。 即：即：n = 0 時(shí)，時(shí)，U0 = 0 。 U0 Ed =j 4.44 f kwr Nrdm 9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) Ef 大連理工大學(xué)電氣工程系 Uf Ifd Ed(2) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí) d 交變感應(yīng)交變感應(yīng)旋轉(zhuǎn)切割旋轉(zhuǎn)切割 Ed Id Eq Iq Eq q q eq = C1d n = C1 n dm sintq = C2 eq = C1 C2 n dm sint = qm sintC1、C2 電機(jī)常數(shù)。電機(jī)常數(shù)

28、。qm = C1 C2 n dm 9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) U0 Ef 大連理工大學(xué)電氣工程系輸出繞組：輸出繞組： U0 =E0 = j4.44 f kw0N0qm = j4.44 f kw0 N0 C1 C2 n dm = C1 C2 n Uf kw0 N0Kwf Nfq E0 U0 輸出空載電壓：輸出空載電壓： Uf Ifd U0 Eq q 結(jié)論：結(jié)論： U0 n 。 u0 與與 uf 同頻率、同相位。同頻率、同相位。 9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) EdEf E0 大連理工大學(xué)電氣工程系測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī)9.4 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系9.5

29、 自整角機(jī)自整角機(jī) （BS） 功能功能 將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，或反之。通過將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，或反之。通過 兩個(gè)或兩個(gè)以上的組合，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角的傳輸、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。轉(zhuǎn)換和接收。 同步聯(lián)接系統(tǒng)同步聯(lián)接系統(tǒng) 無機(jī)械聯(lián)接的兩個(gè)系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)動。無機(jī)械聯(lián)接的兩個(gè)系統(tǒng)同步轉(zhuǎn)動。 種類種類 按作用的不同：力矩式、控制式。按作用的不同：力矩式、控制式。 按相數(shù)的不同：單相、三相。按相數(shù)的不同：單相、三相。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 定子、轉(zhuǎn)子。定子、轉(zhuǎn)子。第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 單相繞組單相繞

30、組 定子鐵心定子鐵心 三相繞組三相繞組 電刷電刷 9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) 單相：單相：定子為三相繞組、轉(zhuǎn)子為單相繞組。定子為三相繞組、轉(zhuǎn)子為單相繞組。 三相：三相：定子、轉(zhuǎn)子均為三相繞組。定子、轉(zhuǎn)子均為三相繞組。大連理工大學(xué)電氣工程系自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)圖自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)圖9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) 后端蓋后端蓋 前球軸承前球軸承 集電環(huán)集電環(huán)端部端部 電刷電刷 集流環(huán)集流環(huán)端部觸點(diǎn)端部觸點(diǎn) 電刷電刷 定子外殼定子外殼 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 前端蓋前端蓋 定子繞組定子繞組 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 繞組繞組 減震器輪減震器輪 罩罩 殼殼 大連理工大學(xué)電氣工程系一、力矩式自整角機(jī)一、力矩式自整角機(jī)UVWUVWa 發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī) b

31、接收機(jī)接收機(jī) 1. 轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí) 縱向脈振縱向脈振 EUa = EUb ，EVa = EVb ， EWa = EWb ;IUIVIWIU = IV = IW = 0 T = 0，轉(zhuǎn)子靜止。，轉(zhuǎn)子靜止。 定定 同同子子 步步繞繞組組9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) EUbEVbEWbEUaEVaEWa大連理工大學(xué)電氣工程系2. 轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí) EUaEUb ，EVaEVb ，EWaEWb ; IU、IV、IW 0 T 0， 9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) UVWUVWa 發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī) b 接收機(jī)接收機(jī) IUIVIWEUaEVaEWaEUbEVbEWb大連理工大

32、學(xué)電氣工程系2. 轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí) EUaEUb ，EVaEVb ，EWaEWb ;IU、IV、IW 0 T 0， 接收機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)接收機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 角。角。 重新達(dá)到協(xié)調(diào)位置，使重新達(dá)到協(xié)調(diào)位置，使 IU = IV = IW = 0， T = 0。 9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) UVWUVWa 發(fā)送機(jī)發(fā)送機(jī) b 接收機(jī)接收機(jī) IUIVIW EUaEVaEWaEUbEVbEWb大連理工大學(xué)電氣工程系二、控制式自整角機(jī)二、控制式自整角機(jī)UVWa 控制式發(fā)送機(jī)控制式發(fā)送機(jī) UVWb 自整角變壓器自整角變壓器 IUIVIWUfU01 轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在協(xié)調(diào)位置時(shí) EU、EV、

33、EW 不同大小同相位，不同大小同相位， 則則 IU、IV、IW 不同大小同相位不同大小同相位 產(chǎn)生縱向脈振磁產(chǎn)生縱向脈振磁 場場 與輸出繞組不交鏈與輸出繞組不交鏈 U0 = 0。 9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) EUaEVaEWa大連理工大學(xué)電氣工程系Uf2. 轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在非協(xié)調(diào)位置時(shí)9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) Uf EU、EV、EW IU、IV、IW 與輸出繞組交鏈與輸出繞組交鏈 產(chǎn)生產(chǎn)生 E0sin 。 即即 U0sin 。 與輸出繞組交與輸出繞組交鏈的分量鏈的分量EUaEVaEWaUVWa 控制式發(fā)送機(jī)控制式發(fā)送機(jī)UVWb 自整角變壓器自整角變壓器U0IUIVIWE0 大連理工大

34、學(xué)電氣工程系U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2 (a) 勵磁繞組在垂直位置時(shí)勵磁繞組在垂直位置時(shí) 9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) 自整角機(jī)中的脈振磁場自整角機(jī)中的脈振磁場 (b) 勵磁繞組轉(zhuǎn)過勵磁繞組轉(zhuǎn)過 角時(shí)角時(shí) 大連理工大學(xué)電氣工程系自整角機(jī)自整角機(jī)9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) 更多的圖片更多的圖片 A 型發(fā)送器型發(fā)送器 M 型指示器型指示器 115 V，60 Hz 單相交流輸入單相交流輸入 大連理工大學(xué)電氣工程系自整角機(jī)自整角機(jī)9.5 自整角機(jī)自整角機(jī) 更多的圖片更多的圖片 大連理工大學(xué)電氣工程系9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器（旋轉(zhuǎn)變壓器（BR） 功能功能 將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之有函數(shù)關(guān)系的電壓信

35、號。將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之有函數(shù)關(guān)系的電壓信號。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 相當(dāng)于一臺兩相繞線型異步電動機(jī)。定、轉(zhuǎn)子相當(dāng)于一臺兩相繞線型異步電動機(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。鐵心上都有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同而互相垂直的繞組。 種類種類 計(jì)算用和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器。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)變壓器正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器2. 線性旋轉(zhuǎn)變壓器線性旋轉(zhuǎn)變壓器*3. 比例式旋轉(zhuǎn)變壓器比例式旋轉(zhuǎn)變壓器*4. 數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器第第9 章章 控制電機(jī)控制電機(jī) 大連理工大學(xué)電氣工程系一、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之成正將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之成正 余

36、弦函數(shù)關(guān)系的電壓信號。余弦函數(shù)關(guān)系的電壓信號。 定子定子 D1D2 ：勵磁繞組：勵磁繞組。 D3D4 ：補(bǔ)償繞組：補(bǔ)償繞組。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 Z1Z2 ：余弦輸出繞組。：余弦輸出繞組。 Z3Z4 ：正弦輸出繞組。：正弦輸出繞組。D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4基準(zhǔn)位置基準(zhǔn)位置（初始位置）（初始位置）9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系1. 空載運(yùn)行空載運(yùn)行 D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4UfUcos Usin 轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí)ID12 Uf ID12 FDd d 轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí)轉(zhuǎn)子處在基準(zhǔn)位置時(shí) 在在 D1D2 中：中：d ED 在在 Z1Z2 中：中：d

37、EZ ED = 4.44 f kw1 N1dm EZ = 4.44 f kw2 N2dm Uf = ED（忽略漏阻抗）（忽略漏阻抗） Ucos = EZ = kED = kUf Usin = 0k = =EZEDkw2 N2kw1 N19.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系 轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置 角時(shí)角時(shí) 轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置轉(zhuǎn)子偏離基準(zhǔn)位置 角角Z1Z2Z3Z4Ucos Usin D1D2D3D4UfID12 Z12 =d cos Z34 =d sin EZ12 = EZ cos = kED cos = kUf cos EZ34 = EZ sin = kED sin =

38、 kUf sin 空載輸出電壓：空載輸出電壓： Ucos = kUf cos Usin = kUf sin 9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 Z1Z3Z4Z2Ucos Usin d Z34 Z12大連理工大學(xué)電氣工程系 設(shè)設(shè) Z1Z2 接負(fù)載接負(fù)載 2. 負(fù)載運(yùn)行負(fù)載運(yùn)行 D1D2D3D4UfID12Z1Z3Z4Z2Ucos Usin ZL EZ12IZ12FZ12 FZd (縱向縱向)FZq (橫向橫向) FZqFZdFZ12FZd = FZ12 cos FZq = FZ12 sin FDd (定子定子)FZd (轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子)d FZqZqEZ12、EZ34 EZ12 = kUf cos EZ12

39、 EZ34 = kUf sin EZ34 IZ12cos sin 9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系 補(bǔ)償方式補(bǔ)償方式 (1) 定子邊補(bǔ)償定子邊補(bǔ)償 (2) 轉(zhuǎn)子邊補(bǔ)償轉(zhuǎn)子邊補(bǔ)償(3) 定轉(zhuǎn)子邊同時(shí)補(bǔ)償定轉(zhuǎn)子邊同時(shí)補(bǔ)償 D1D2D3D4UfID12Z1Z3Z4Z2Ucos Usin 將定子繞組將定子繞組 D3D4 短路。短路。 ZC將將 Z3Z4 接接 ZC 。 FZqFZdFZ12 FZqFZdFZ34ZLIZ12IZ34若若 ZC = ZL，Zq = 0。 9.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系二、線性旋轉(zhuǎn)變壓器二、線性旋轉(zhuǎn)變壓器 功能功能 在一定的轉(zhuǎn)角范圍

40、內(nèi)，輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角在一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角 成正比。成正比。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 與正弦、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器相同。與正弦、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器相同。 一般的正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一般的正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器 UZ34 = EZ sin當(dāng)當(dāng) 很小時(shí)：很小時(shí)： UZ34EZ 例如：例如： = 14o = 0.244 346 rad sin 14o = 0.241 922 = 5o = 0.087 266 rad sin 5o = 0.087 1569.6 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 大連理工大學(xué)電氣工程系D1D2D3D4Z3Z1Z4Z2Uf U0 ZL 因?yàn)橐驗(yàn)?定子邊補(bǔ)償，定子邊補(bǔ)償，所以所以 認(rèn)為認(rèn)為 q = 0 dED12、EZ12、EZ34三個(gè)三個(gè) E 大小不同、相位相同。大小不同、相位相同。忽略漏阻抗，則忽略漏阻抗，則 Uf = ED12EZ12 = EDEZ cos = ED (1k cos) 電壓比：電壓比：k =EZED輸出輸出（忽略漏阻抗）：（忽略漏阻抗）： U0