電機學(xué)第8章-控制電機課件

1、電機學(xué)第8章控制電機8.1控制電機的特點和分類8.2伺服電動機8.3步進電動機8.4測速發(fā)電機8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.6自整角機8.1控制電機的特點和分類1.控制電機的特點2.控制電機的分類1.控制電機的特點(1)高可靠性由于控制電機的可靠性，在很大程度上決定著整個控制系統(tǒng)的可靠性，所以控制電機在機械上應(yīng)有較強的抗沖擊能力、防爆或密封性好，盡可能做到無刷、無滑動觸點，電磁干擾小、抗干擾能力強，噪聲小。(2)高精度由于控制電機的精度直接決定著整個系統(tǒng)的精度，為此要求在測量、信號傳遞或轉(zhuǎn)換時，具有較高的分辨能力(對機械轉(zhuǎn)角信號達(dá)到角秒級，線性位移信號達(dá)到微米級，對電氣信號達(dá)到毫伏級)；各種特性具有良好

2、的線性度；盡量小的靜態(tài)和動態(tài)誤差，能降低或消除環(huán)境溫度、電源頻率變化等因素對各種特性的影響。(3)高靈敏度即具有快速的響應(yīng)能力。1.控制電機的特點(4)耗能小、體積小、重量輕許多自動控制系統(tǒng)常常對所用元件的重量和體積具有一定的限制，不能因為一臺或幾臺控制電機的加入，影響或改變整個系統(tǒng)的工況。2.控制電機的分類根據(jù)不同的用途，控制電機可以分成伺服電動機、測速發(fā)電機、回轉(zhuǎn)變壓器和自整角機等四類。8.2伺服電動機對伺服電動機的主要要求是：(1)具有可控性，即施加控制信號時，電動機便有轉(zhuǎn)矩輸出；一旦信號消失，輸出轉(zhuǎn)矩便變?yōu)?。(2)具有線性的機械特性和調(diào)節(jié)特性。(3)能快速響應(yīng)。1.直流伺服電動機2.

3、交流伺服電動機8.2伺服電動機1.直流伺服電動機圖8-1直流伺服電動機1.直流伺服電動機1.直流伺服電動機1.直流伺服電動機1.直流伺服電動機1.直流伺服電動機圖8-2電樞控制時直流伺服電動機的機械特性和控制特性a)機械特性b)控制特性1.直流伺服電動機圖8-3信號系數(shù)從增大到時，電動機的機電瞬態(tài)過程a)控制電壓的變化b)、和n的變化1.直流伺服電動機1.直流伺服電動機圖8-4空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機的結(jié)構(gòu)示意圖1.直流伺服電動機圖8-5無刷直流電動機原理圖2.交流伺服電動機(1)幅值控制保持激磁電壓f 的幅值和相位不變，控制電壓c的相位由移相器始終保持與f 成90電角的相位差，用改變c的幅值來

4、改變電動機的轉(zhuǎn)速，其原理接線圖如所示。(2)相位控制保持激磁電壓f 的相位和幅值不變，控制電壓c的幅值不變，通過移相器用改變控制電壓c與激磁電壓f之間的相位差來實現(xiàn)控制，如圖8-8b所示。(3)電容控制此時激磁繞組串聯(lián)電容后接到電源，當(dāng)改變控制電壓的幅值時，激磁回路中的電流也將發(fā)生變化，導(dǎo)致電源電壓在激磁繞組和電容器上的電壓分配發(fā)生變化，使激磁電壓的大小和它與控制電壓之間的相位角同時發(fā)生變化，所以這種方法又稱為幅值-相位控制，如圖8-8c所示。2.交流伺服電動機(4)雙相控制采用移相器，使加在激磁和控制兩個繞組上的電壓和之間的相位角固定為90電角度，激磁電壓和控制電壓的幅值保持，使不論控制電壓

5、為多大，；由控制電壓的大小，使氣隙磁場的幅值不同，以控制電機的轉(zhuǎn)速，其原理接線圖如圖8-8d所示。2.交流伺服電動機圖8-6空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)2.交流伺服電動機圖8-7不同橢圓度的氣隙磁場下，電動機的-s曲線1圓形旋轉(zhuǎn)磁場時；2橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場時；3單相工作時圖8-8交流伺服電動機控制電路的原理接線圖a)幅值控制b)相位控制c)電容控制d)雙相控制2.交流伺服電動機圖8-9單相運行時伺服電動機的(s)曲線a)轉(zhuǎn)子電阻較小時b)轉(zhuǎn)子電阻加大使=1時2.交流伺服電動機圖8-10交流伺服電動機的機械特性a)幅值控制b)相位控制c)電容控制2.交流伺服電動機圖8-11交流伺服電動機的控制特

6、性a)幅值控制b)相位控制c)電容控制2.交流伺服電動機8.3步進電動機(1)三相單三拍運行(2)三相雙三拍運行(3)三相六拍運行8.3步進電動機圖8-12三相反應(yīng)式步進電動機a)A相通電時b)B相通電時(1)三相單三拍運行圖8-13定子三相、轉(zhuǎn)子為4齒極的步進電動機a)A相通電時b)B相通電時(2)三相雙三拍運行圖8-14圖8-13中的步進電動機當(dāng)AB兩相同時通電時(3)三相六拍運行(3)三相六拍運行圖8-15小步距角反應(yīng)式三相步進電動機(3)三相六拍運行圖8-16圖8-15中定、轉(zhuǎn)子齒的相對位置a)A相通電b)B相通電(3)三相六拍運行圖8-17轉(zhuǎn)子為永磁式的步進電動機(3)三相六拍運行(

7、3)三相六拍運行圖8-18步進電動機的矩角特性a)=f()b)從-到時電磁轉(zhuǎn)矩的方向定子1號齒；、轉(zhuǎn)子1號、2號和Q號齒8.4測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機2.同步測速發(fā)電機和脈沖測速發(fā)電機3.交流異步測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機工作原理直流測速發(fā)電機實質(zhì)是一臺微型直流發(fā)電機。由他勵直流發(fā)電機的原理可知，電樞電動勢Ea為1.直流測速發(fā)電機圖8-19直流測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機圖8-20不同的負(fù)載電阻時，直流測速發(fā)電機的理想輸出特性()1.直流測速發(fā)電機圖8-21直流測速發(fā)電機的實際輸出特性2.同步測速發(fā)電機和脈沖測速發(fā)電機2.同步測速發(fā)電機和脈沖測速發(fā)電機圖8-22一種脈沖測速發(fā)電機的原理圖

8、3.交流異步測速發(fā)電機圖8-23異步測速發(fā)電機的工作原理a)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(n=0)b)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(n0)3.交流異步測速發(fā)電機3.交流異步測速發(fā)電機3.交流異步測速發(fā)電機圖8-24U=f()1時2電感負(fù)載3電阻負(fù)載4電容負(fù)載圖8-24U=f()1時2電感負(fù)載3.交流異步測速發(fā)電機8.5旋轉(zhuǎn)變壓器圖8-25旋轉(zhuǎn)變壓器示意圖8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器圖8-26正弦旋轉(zhuǎn)變壓器a)空載時b)負(fù)載時8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器圖8-27旋轉(zhuǎn)變壓器中交軸磁場的補償a)二次側(cè)補償b)一次側(cè)補償8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器圖8-28原方補償?shù)木€性旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.5旋轉(zhuǎn)變壓器8.6自整角機圖8-29單相同步聯(lián)系裝置的電路圖8.6自整角機8.6自整角機8.6自整角機圖8-30