機(jī)電傳動(dòng)控制3

1、第三章 控制電機(jī) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：動(dòng)作靈敏、精度高、體積較小。主要?jiǎng)幼黛`敏、精度高、體積較小。主要是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一些執(zhí)行是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一些執(zhí)行元件。它們功率一般不大，完成控制元件。它們功率一般不大，完成控制信號(hào)的傳遞和變換信號(hào)的傳遞和變換 。3.1 3.1 伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)一、交流伺服電機(jī)一、交流伺服電機(jī)伺服（隨動(dòng)）：隨控制信號(hào)而動(dòng)（執(zhí)行）當(dāng)有控制信號(hào) 時(shí) 轉(zhuǎn)，信號(hào)大轉(zhuǎn)，信號(hào)大 轉(zhuǎn)速上升轉(zhuǎn)速上升當(dāng)無(wú)控制信號(hào) 時(shí) 停停特點(diǎn)（與普通電機(jī)相比）特點(diǎn)（與普通電機(jī)相比）（1）、調(diào)速范圍廣（2）、慣性?。?）、控制信號(hào)（功率）小1 1 兩相交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)兩相交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu) （1

2、 1）、定子：）、定子： 與單相電容式的異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)相似與單相電容式的異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)相似有兩組相差有兩組相差9090的繞組的繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組FWFW加勵(lì)磁電源加勵(lì)磁電源控制繞組控制繞組CWCW加控制信號(hào)加控制信號(hào)FWFW與與CWCW的電流頻率相同的電流頻率相同但電源不同但電源不同F(xiàn)WCWUfSMUc（2）、轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子：籠型轉(zhuǎn)子：與異步相似與異步相似空心杯型轉(zhuǎn)子：空心杯型轉(zhuǎn)子：空心薄壁筒空心薄壁筒特點(diǎn)：特點(diǎn)：慣量小慣量小 細(xì)而長(zhǎng)細(xì)而長(zhǎng)2、基本工作原理、基本工作原理 FW FW （勵(lì)磁繞組）串電容后接勵(lì)磁繞組）串電容后接勵(lì)磁電源勵(lì)磁電源CW CW （控制繞組）接控制信號(hào)控制繞組）接

3、控制信號(hào) 符號(hào)符號(hào) SM SM 表示伺服電機(jī)表示伺服電機(jī)FWCWUfSMUc（1）、接線）、接線 （2 2）工作原理）工作原理與單相類(lèi)似當(dāng)勵(lì)磁 FW 接固定電壓后控制 CW 有信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)要求：伺服電機(jī)當(dāng)CW沒(méi)有信號(hào)時(shí)應(yīng)自動(dòng)停止不轉(zhuǎn)對(duì)于普通單相電機(jī)啟動(dòng)后是不會(huì)自己停下來(lái)的 這叫自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 需要消除它。3 自轉(zhuǎn)的消除措施 消除措施是想辦法在控制電壓Uc0時(shí)電機(jī)自己產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 方法是增大轉(zhuǎn)子電阻R2由Sm=R2/X20知當(dāng)R2Sm（即nm）當(dāng)Sm 1時(shí)（即nm Zs且不為整數(shù)倍2、工作原理 磁阻最小原理磁阻最小原理 02rsrsrrZZZZfnnZZp電機(jī)的轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速 3.3

4、測(cè)速發(fā)電機(jī) 具有輸出電壓預(yù)被測(cè)轉(zhuǎn)速成比例的特性分為交流和直流兩種類(lèi)型一、異步交流測(cè)速發(fā)電機(jī)1.結(jié)構(gòu)及工作原理定子:有兩組繞組放置在鐵心中勵(lì)磁WF、輸出WC 相差90度轉(zhuǎn)子:空心杯型（+）（-）UffWFTG1WCn()原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)負(fù)載負(fù)載E0=0U0=0轉(zhuǎn)子靜止時(shí)（+）（-）Uf（+）（-）fWFTG12WC負(fù)載負(fù)載E0U0e2pi2pn轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作原理022pEen 二、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1.結(jié)構(gòu)及工作原理直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子與直流伺服電動(dòng)機(jī)基本相同，原理與普通直流發(fā)電機(jī)也基本相同。0aeUEC n2.特性三、交直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的性能比較與選用三、使用測(cè)速發(fā)電機(jī)應(yīng)該注意的問(wèn)題3.4 原理原理

5、：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理,將將脈沖信號(hào)脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成線位移或角位移線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)的電機(jī)。每來(lái)一個(gè) 電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移 動(dòng)一小段距離。動(dòng)一小段距離。 特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。 (2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速?？刂泼}沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 (3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 (4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比.以反應(yīng)式為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理以反應(yīng)式為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原

6、理通常按勵(lì)磁方式分為三大類(lèi)：通常按勵(lì)磁方式分為三大類(lèi)：步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)：一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。結(jié)構(gòu)和工作原理。如下：如下：ABCIAIBIC 定子內(nèi)圓周定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓜?lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組個(gè)相對(duì)的繞組組成一相。采用成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四連接，轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。個(gè)齒。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 由于磁力線總是要通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，由于磁力線總是要通過(guò)磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力

7、，而形成磁阻轉(zhuǎn)因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。 現(xiàn)以現(xiàn)以A B C A的通電順序，使三相繞組的通電順序，使三相繞組 輪流通入直流電流，觀輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。BCIAIBIC二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理CABBCA3412A相繞組通電，相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-AA-A為軸線的磁為軸線的磁場(chǎng)，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過(guò)，故電動(dòng)機(jī)場(chǎng)，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過(guò)，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此

8、作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：所示位置：1、3齒與齒與A、A極對(duì)齊。極對(duì)齊。CABBCA3412同理，同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)30 角，角，2、4齒和齒和B、B 磁極軸線對(duì)齊；磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)30 角，角，1、3齒和齒和C 、C磁極軸線對(duì)齊。磁極軸線對(duì)齊。1C342CABBA這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。所以稱為三相單三拍工作方式。 按按AB C A 的順序給三相

9、繞組的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。每一拍轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)30( (步距角步距角) )，每個(gè)通電循環(huán)周期，每個(gè)通電循環(huán)周期( (3拍拍) )磁場(chǎng)在磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了空間旋轉(zhuǎn)了360而轉(zhuǎn)子而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)90( (一個(gè)齒距角一個(gè)齒距角) )。CABBCA3412CABBCA3412 A相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒與齒與A、A 對(duì)齊。對(duì)齊。 A、B相同時(shí)通電，相同時(shí)通電，A、A 磁極拉住磁極拉住1、3齒，齒，B、B 磁極拉住磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 ，到達(dá)左圖所示位置。到達(dá)左圖所示位置。 按按AAB B BC C CA的順

10、序給三相繞的順序給三相繞組輪流通電。組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。這種方式可以獲得更精確的控制特性。CABBCA3412 B B 相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2、4齒與齒與B、B 對(duì)齊對(duì)齊, ,又轉(zhuǎn)又轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 。3412CABBCA B、C相同時(shí)通電，相同時(shí)通電，C 、C 磁極拉住磁極拉住1、3齒，齒，B、B 磁極拉住磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)過(guò)15 。 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：期如下：AAB B BC C CA，每個(gè)循每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)15 （步距角），（步距角），

11、一一個(gè)通電循環(huán)周期個(gè)通電循環(huán)周期( (6拍拍) )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90 ( (齒距角齒距角) )。 與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。 按按AB BC CA的順序給三相繞組輪流通的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。AB通電通電CABBCA3412BC通電通電3412CABBCACA通電通電CABBCA3412 步距角步距角步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度 與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電與單三拍方

12、式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30 ( (步距角步距角) )，一一個(gè)通電循環(huán)周期個(gè)通電循環(huán)周期( (3拍拍) )轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)90 ( (齒距角齒距角) )。 從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角和轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：距角和轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：mZr360 步距角步距角Zr 轉(zhuǎn)子齒數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù)m 每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù) 以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。rr260606022fZ mffnZ mf 脈沖頻率脈沖頻率 三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)與運(yùn)行特性三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)與運(yùn)行特性minbii 傳動(dòng)比傳動(dòng)比 min 最小位移增量最小位移增量 （三）、步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩