驅(qū)動與控制微電機(jī)

1、第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.17.1 單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)7.2 7.2 直線電動機(jī)直線電動機(jī)7.37.3 微型同步電動機(jī)微型同步電動機(jī)7.4 7.4 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)7.5 7.5 測速電動機(jī)測速電動機(jī)7.6 7.6 自整角機(jī)自整角機(jī)7.7 7.7 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 本章主要介紹單相異步電機(jī)、微型同步電動機(jī)、伺服電動機(jī)、本章主要介紹單相異步電機(jī)、微型同步電動機(jī)、伺服電動機(jī)、測速電動機(jī)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和步進(jìn)電動機(jī)，除此之外，測速電動機(jī)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和步進(jìn)電動機(jī)，除此之外，還將介紹兩種新型電機(jī)：直線電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)。還將介紹兩種新型電機(jī)：直線電動機(jī)和開關(guān)磁阻電

2、動機(jī)。 7.9 7.9 開關(guān)磁阻電動機(jī)開關(guān)磁阻電動機(jī) 7.8 7.8 步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī) 第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.1 單相異步電動機(jī)內(nèi)容要點(diǎn)：內(nèi)容要點(diǎn)：一、概述 1、應(yīng)用情況應(yīng)用情況廣泛應(yīng)用于家用電器（電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)等）、空調(diào)設(shè)備、電動工具、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。 了解單相感應(yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用情況；了解單相感應(yīng)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用情況；掌握單相感應(yīng)電動機(jī)的工作原理，弄清單相感應(yīng)電動掌握單相感應(yīng)電動機(jī)的工作原理，弄清單相感應(yīng)電動機(jī)為什么沒有起動轉(zhuǎn)矩？機(jī)為什么沒有起動轉(zhuǎn)矩？重點(diǎn)掌握單相感應(yīng)電動機(jī)的的起動方法與類型。重點(diǎn)掌握單相感應(yīng)電動機(jī)的的起動方法與類型。第7

3、章 驅(qū)動和控制微電機(jī) 2、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動機(jī)相比較，體積較缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動機(jī)相比較，體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低。大，功率因數(shù)及過載能力都較低。故單相感應(yīng)電動機(jī)只能作成小容量：故單相感應(yīng)電動機(jī)只能作成小容量：微型：幾瓦微型：幾瓦750瓦；瓦；小型：小型：550瓦瓦3700瓦。瓦。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)繼續(xù)繼續(xù)與三相感應(yīng)電動機(jī)相似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。轉(zhuǎn)子與三相感應(yīng)電動機(jī)相似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)都是籠型的，定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心上嵌結(jié)構(gòu)都是籠型的，

4、定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心上嵌有定子繞組。有定子繞組。單相感應(yīng)電動機(jī)正常工作時，一般只需要單相繞組即可，單相感應(yīng)電動機(jī)正常工作時，一般只需要單相繞組即可，但單相繞組通以單相交流電時產(chǎn)生的磁場是脈動磁場，單相運(yùn)但單相繞組通以單相交流電時產(chǎn)生的磁場是脈動磁場，單相運(yùn)行的電動機(jī)沒有起動轉(zhuǎn)矩。行的電動機(jī)沒有起動轉(zhuǎn)矩。為使電動機(jī)能自行起動和改善運(yùn)行性能，除工作繞組（又為使電動機(jī)能自行起動和改善運(yùn)行性能，除工作繞組（又稱主繞組）外，在定子上還安裝一個輔助的起動繞組（又稱副稱主繞組）外，在定子上還安裝一個輔助的起動繞組（又稱副繞組）。兩個繞組在空間相距繞組）。兩個繞組在空間相距900或一定的電角度。

5、或一定的電角度。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、基本工作原理二、基本工作原理1、單相繞組通入單相交流電時的情況、單相繞組通入單相交流電時的情況單相交流繞組通入單相交流電流將產(chǎn)生脈動磁勢，單相交流繞組通入單相交流電流將產(chǎn)生脈動磁勢，一個脈一個脈動磁勢可以分解為兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形動磁勢可以分解為兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。分別用旋轉(zhuǎn)磁勢。分別用F+、F-表示，建立起正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)磁場表示，建立起正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)磁場+、-，這兩個磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，從而這兩個磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，從而形成正反向電磁轉(zhuǎn)矩形

6、成正反向電磁轉(zhuǎn)矩Tem+、Tem-，疊加后即為推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的，疊加后即為推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩Tem。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)返回第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)SnnnS11SnnnS211設(shè)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為n，則對正轉(zhuǎn)磁場而言，轉(zhuǎn)差率s+為 對反轉(zhuǎn)磁場而言，轉(zhuǎn)差率s-為 20, 20SSSS時，當(dāng)時，即當(dāng)?shù)?章 驅(qū)動和控制微電機(jī) 單相異步電動機(jī)的T=f(s)曲線第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)1）轉(zhuǎn)子靜止時，n=0,S=1，合成轉(zhuǎn)矩為0。單相感應(yīng)電動機(jī)無起動轉(zhuǎn)矩，故單相異步電動機(jī)不能自行起動。 三相異步電動機(jī)電源斷一相，相當(dāng)于一臺單相異步電動機(jī)，故不能起動。2）當(dāng)s1時，T0，且T無固定方向，取決于s

7、的正負(fù)。一旦旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向依外力方向而定，即在外力矩作用下，電機(jī)可朝外力方向旋轉(zhuǎn)。 三相感應(yīng)電動機(jī)運(yùn)行中斷一相，電機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。3）由于存在負(fù)序轉(zhuǎn)矩，使合成轉(zhuǎn)矩減小，過載能力低，TF不變，n下降S上升I2上升I1上升溫升增加。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.1.2 單相異步電動機(jī)的主要類型一、分相起動電動機(jī)一、分相起動電動機(jī) 分相起動電動機(jī)包括電容起動電動機(jī)、電容電動機(jī)和電阻分相起動電動機(jī)包括電容起動電動機(jī)、電容電動機(jī)和電阻起動電動機(jī)起動電動機(jī) 根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場方式的不同，主要分為分相電動機(jī)和罩根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場方式的不同，主要分為分相電動機(jī)和罩極電動機(jī)極電動機(jī)1、電容起動電動機(jī)、電容起動電動機(jī) 特點(diǎn)

8、：特點(diǎn)： ）起動繞組和電容按短時工作設(shè)計(jì)；）起動繞組和電容按短時工作設(shè)計(jì)； ）電容起分相和提高功率因數(shù)的作用。）電容起分相和提高功率因數(shù)的作用。由于起動繞組和電容按短時工作設(shè)計(jì)，因此，當(dāng)由于起動繞組和電容按短時工作設(shè)計(jì)，因此，當(dāng)n達(dá)達(dá)7580%n1時，離心開關(guān)自動打開。時，離心開關(guān)自動打開。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2、電容電動機(jī)、電容電動機(jī) 電容電動機(jī)實(shí)質(zhì)是一臺兩相異步電動機(jī)，起動繞組和電容電容電動機(jī)實(shí)質(zhì)是一臺兩相異步電動機(jī)，起動繞組和電容應(yīng)按長期工作設(shè)計(jì)。應(yīng)按長期工作設(shè)計(jì)。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)特點(diǎn)：）起動繞組和電容器按長期工作設(shè)計(jì)；）過載能力、功率因數(shù)和效率均較高

9、；）容量能做到五十瓦至幾千瓦；）應(yīng)用比較廣泛，如應(yīng)用于壓氣機(jī)、空調(diào)等。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)3 3 電阻起動電動機(jī)電阻起動電動機(jī) 在起動繞組中串聯(lián)電阻來分相，即工作繞組電阻小，電抗大；起動繞組電阻大，電抗小。二、罩極電動機(jī)二、罩極電動機(jī) 1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：定子作成凸極式，由硅鋼片疊壓而成，工作繞組為定子作成凸極式，由硅鋼片疊壓而成，工作繞組為集中繞組，套在定子磁極上，每個極靴表面集中繞組，套在定子磁極上，每個極靴表面1/31/4處開有一個小槽，放入罩極繞組（短路環(huán)），如下處開有一個小槽，放入罩極繞組（短路環(huán)），如下圖：圖：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2、工作原理工作

10、原理k.1.3.在時間上滯后在時間上滯后一個角度一個角度，而兩個繞組在空間也，而兩個繞組在空間也相隔一個角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)向由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩相隔一個角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)向由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分。電機(jī)轉(zhuǎn)向也由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分。極部分。電機(jī)轉(zhuǎn)向也由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分。3.1.3、改變轉(zhuǎn)向的方法：、改變轉(zhuǎn)向的方法：1）定子上繞制兩套起動繞組；定子上繞制兩套起動繞組；2）將定、轉(zhuǎn)子反向安裝。將定、轉(zhuǎn)子反向安裝。4、優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩小，結(jié)構(gòu)簡單，不需要電容器。起動轉(zhuǎn)矩小，結(jié)構(gòu)簡單，不需要電容器。5、應(yīng)用應(yīng)用:用于小容量電動機(jī)中。如應(yīng)用于小型風(fēng)扇、電用于小容量電動機(jī)中。如應(yīng)用于

11、小型風(fēng)扇、電動模型和電唱機(jī)中。動模型和電唱機(jī)中。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)小結(jié)：小結(jié)： 1、單相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用情況，單相異步電動機(jī)廣泛應(yīng)用于家電、醫(yī)療器械、輕工設(shè)備中；2、單相感應(yīng)電動機(jī)的工作原理，為什么沒有起動轉(zhuǎn)矩？3、單相感應(yīng)電動機(jī)的的起動方法與類型1）分相起動電動機(jī)；2） 罩極電動機(jī)。 第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)、交流電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)；分類：217.4 伺服電動機(jī)伺服電動機(jī)7.4.1 直流電動機(jī)直流電動機(jī) 一、直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)分類： 普通型直流伺服電機(jī)； 盤型電樞直流伺服電動機(jī)； 空心杯直流伺服電動機(jī)； 無槽直流伺服電動機(jī)。第7章 驅(qū)動和控制

12、微電機(jī)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、直流伺服電動機(jī)的運(yùn)行特性二、直流伺服電動機(jī)的運(yùn)行特性1 1、機(jī)械特性、機(jī)械特性定義：指在控制電壓保持不變的情況下，直流伺服電定義：指在控制電壓保持不變的情況下，直流伺服電 動機(jī)的轉(zhuǎn)速動機(jī)的轉(zhuǎn)速n n隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。隨轉(zhuǎn)矩變化的關(guān)系。 emTeaeTkkRkUnemkTnn0式中：式中：TeaekkRkkUn,0第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)ekUnn0TaDkRUT 當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 當(dāng)轉(zhuǎn)矩為零時，電機(jī)轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)當(dāng)

13、轉(zhuǎn)矩為零時，電機(jī)轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速速稱為理想空載轉(zhuǎn)速第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性如下：直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性如下：2、調(diào)節(jié)特性、調(diào)節(jié)特性定義：指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。定義：指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電壓的關(guān)系。 直流伺服電動機(jī)的調(diào)節(jié)特性如上圖所示。直流伺服電動機(jī)的調(diào)節(jié)特性如上圖所示。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.4.27.4.2 交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī) 一、交流伺服電機(jī)的工作原理一、交流伺服電機(jī)的工作原理 交流伺服電動機(jī)一般為兩相交流電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。交流伺服電動機(jī)一般為兩相交流電機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子兩部

14、分組成。轉(zhuǎn)子有籠形和杯形兩種。定子為兩相繞組，并在空間相差轉(zhuǎn)子有籠形和杯形兩種。定子為兩相繞組，并在空間相差90電角度，一個電角度，一個為勵磁繞組，另一個為控制繞組。如下圖所示：為勵磁繞組，另一個為控制繞組。如下圖所示：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī) “自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象及避免現(xiàn)象及避免“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象方法：現(xiàn)象方法：“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象：當(dāng)勵磁電壓不為零，控制電壓為零時，伺現(xiàn)象：當(dāng)勵磁電壓不為零，控制電壓為零時，伺服電動機(jī)相當(dāng)于一臺單相異步電動機(jī)，若轉(zhuǎn)子電阻較小，服電動機(jī)相當(dāng)于一臺單相異步電動機(jī)，若轉(zhuǎn)子電阻較小，則電機(jī)仍然旋轉(zhuǎn)。則電機(jī)仍然旋轉(zhuǎn)。避免避免“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象方法：增大轉(zhuǎn)子電阻值?，F(xiàn)象方法：增大轉(zhuǎn)

15、子電阻值。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、二、交流伺服電機(jī)的控制方式交流伺服電機(jī)的控制方式 交流伺服電機(jī)的控制方式有三種：幅值控制、相位控制和幅值交流伺服電機(jī)的控制方式有三種：幅值控制、相位控制和幅值相位控制相位控制 1、幅值控制、幅值控制 控制電壓和勵磁電壓保持相位差控制電壓和勵磁電壓保持相位差90，只改變控制電壓幅值，這種控制，只改變控制電壓幅值，這種控制方法稱為幅值控制。方法稱為幅值控制。 2、相位控制相位控制 控制電壓和勵磁電壓幅值均為額定值，通過改變控制電壓和勵磁電壓控制電壓和勵磁電壓幅值均為額定值，通過改變控制電壓和勵磁電壓相位差，實(shí)現(xiàn)對伺服電動機(jī)的控制，這種控制方法稱為相位控制。相位

16、差，實(shí)現(xiàn)對伺服電動機(jī)的控制，這種控制方法稱為相位控制。 3、幅值幅值相位控制相位控制 通過改變控制電壓的幅值及控制電壓與勵磁電壓的相位差控制伺服電通過改變控制電壓的幅值及控制電壓與勵磁電壓的相位差控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種控制方法稱為幅值機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種控制方法稱為幅值相位控制。相位控制。 第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.5 測速發(fā)電機(jī) 分類：直流測速發(fā)電機(jī)和交流伺服電動機(jī)分類：直流測速發(fā)電機(jī)和交流伺服電動機(jī) 分永磁式和電磁式兩種。分永磁式和電磁式兩種。7.5 直流測速發(fā)電機(jī)一、直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性 輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱為輸出特性，如圖所示。輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系

17、，稱為輸出特性，如圖所示。CnRRELaa1U2第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)減少誤差的方法：減少誤差的方法：紋波的影響產(chǎn)生誤差的原因電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)電刷接觸電阻的影響二、直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及減少誤差的方法二、直流測速發(fā)電機(jī)的誤差及減少誤差的方法第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.5.2 7.5.2 交流異步測速發(fā)電機(jī)交流異步測速發(fā)電機(jī) 分為同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)分為同步測速發(fā)電機(jī)和異步測速發(fā)電機(jī)一、空心杯轉(zhuǎn)子異步測速一、空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)的工作原理第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)切割電動勢切割電動勢計(jì)算公式計(jì)算公式1、n=0電機(jī)不轉(zhuǎn) 輸出電壓 U2=02、n 0 電機(jī)旋轉(zhuǎn)切割電動勢

18、大小切割電動勢大小: :nCEdrrnEFFrrrqqnEq2即：輸出繞組的感應(yīng)電動勢的幅值正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、異步測速發(fā)電機(jī)的誤差主要包括幅值及相位誤差和剩余電壓誤差主要包括幅值及相位誤差和剩余電壓誤差1、幅值及相位誤差幅值及相位誤差 產(chǎn)生原因：勵磁繞組存在漏電感。產(chǎn)生原因：勵磁繞組存在漏電感。 減小該誤差的方法：增大轉(zhuǎn)子電阻。減小該誤差的方法：增大轉(zhuǎn)子電阻。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2 2、剩余電壓誤差、剩余電壓誤差 產(chǎn)生原因：由于加工、裝配過程中存在機(jī)械上產(chǎn)生原因：由于加工、裝配過程中存在機(jī)械上 的不對稱及定子磁性材料性能的不一致性，使得測的不對稱及定子磁性材料性

19、能的不一致性，使得測速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時，實(shí)際輸出電壓并不為零，此速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時，實(shí)際輸出電壓并不為零，此時的電壓稱為剩余電壓，剩余電壓引起的誤差稱為時的電壓稱為剩余電壓，剩余電壓引起的誤差稱為剩余電壓誤差。剩余電壓誤差。 減小剩余電壓誤差的方法：選擇高質(zhì)量的各方減小剩余電壓誤差的方法：選擇高質(zhì)量的各方向特性一致的磁性材料，在機(jī)加工和裝配過程中提向特性一致的磁性材料，在機(jī)加工和裝配過程中提高機(jī)械精度以及裝配補(bǔ)償繞組。高機(jī)械精度以及裝配補(bǔ)償繞組。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.6 7.6 自整角機(jī)自整角機(jī)分類：控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)分類：控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)一、力矩式自整角機(jī)的結(jié)

20、構(gòu)與工作原理 自整角機(jī)是一種能對角位移或角速度的偏差自動整步的感應(yīng)式控制電機(jī)。一般成對或多臺組合使用。 7.6.1 7.6.1 自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 通常采用兩極結(jié)構(gòu)，絕大部分采用凸極式結(jié)構(gòu)，頻率高、尺寸大的力矩式自整角機(jī)采用隱極式結(jié)構(gòu)第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī) 力矩式自整角機(jī)的三種結(jié)構(gòu)：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)圖圖7.6.2 為自整角機(jī)的工作原理圖為自整角機(jī)的工作原理圖第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子位置為發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子位置為1，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子位置為，接收機(jī)的轉(zhuǎn)子位置為2，失調(diào)角，失調(diào)角為為 = 1- 2力矩式自整角機(jī)整步繞組中的電動勢與電流力矩式自整角機(jī)整步繞組中

21、的電動勢與電流 每相整步繞組中的感應(yīng)電動勢：每相整步繞組中的感應(yīng)電動勢：發(fā)送機(jī)：發(fā)送機(jī)： 接收機(jī)：接收機(jī)：)120cos()120cos(cos111111EEEEEEcba)120cos()120cos(cos222222EEEEEEcba第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)各相繞組中的總電動勢：2sin)1202sin(22sin)1202sin(22sin2sin221212112EEEEEEEEcbaaa第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)各相繞組中的電流：2sin)1202sin(2sin)1202sin(2sin2sin2212121IIIIIZEIcbaaa第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2力矩式自整角機(jī)整步繞

22、組的磁動勢：力矩式自整角機(jī)整步繞組的磁動勢：2sin)1202sin(2sin)1202sin(2sin2sin2sin2sin224211211212111FFFFFpINkFcbwa第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)發(fā)送機(jī)的交軸磁動勢分量發(fā)送機(jī)的交軸磁動勢分量：sin43FFFFFqcqbqaq發(fā)送機(jī)的直軸磁動勢分量發(fā)送機(jī)的直軸磁動勢分量：)cos1 (43FFFFFdcdbdad合成磁動勢的幅值合成磁動勢的幅值：sin23221FFFFdq第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)同理可求得接收機(jī)的整步磁動勢為：sin232FF 3力矩式自整角機(jī)的轉(zhuǎn)矩：力矩式自整角機(jī)的轉(zhuǎn)矩：cos1dqFkT式中：k1為轉(zhuǎn)矩系數(shù)，

23、為直軸磁通與交軸磁動勢間的夾角。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、控制式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理 控制式自整角機(jī)與力矩式自整角機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同。 圖7.6.3為控制式自整角機(jī)的工作原理圖第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.6.2 7.6.2 自整角機(jī)的誤差分析與選用時應(yīng)注意的問題自整角機(jī)的誤差分析與選用時應(yīng)注意的問題 力矩式自整角機(jī)的誤差：力矩式自整角機(jī)的誤差： 主要有零位誤差和靜態(tài)誤差。主要有零位誤差和靜態(tài)誤差。 控制式自整角機(jī)的誤差：控制式自整角機(jī)的誤差： 主要有電氣誤差和零位電壓誤差。主要有電氣誤差和零位電壓誤差。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.7 7.7 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器是自動裝置中的一

24、類精密控制微電機(jī)。分類： 按有無電刷和滑環(huán)之間的滑動接觸來分：接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器和非接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器。 按電機(jī)的極對數(shù)多少來分：單極對旋轉(zhuǎn)變壓器和多極對式旋轉(zhuǎn)變壓器。 按使用要求來分：用于解算裝置的旋轉(zhuǎn)變壓器和用于隨動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器。一、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理7.7.1 7.7.1 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)與工作原理第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)1.正弦繞組) 142cos(3coscos241ZZZZNNNcmzici第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)2.2.正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 定子上放置兩套互差定子上放置兩套互差9090 空間角度的匝數(shù)、型式完全相空間角度的匝數(shù)、型式完全相同

25、的正弦繞組，一個作為勵磁同的正弦繞組，一個作為勵磁繞組，另一個作為交軸繞組。繞組，另一個作為交軸繞組。勵磁勵磁繞組上施加交流繞組上施加交流勵磁電壓，定義勵磁繞組的軸線方向勵磁電壓，定義勵磁繞組的軸線方向?yàn)闉閐 d軸，在氣隙中產(chǎn)生軸，在氣隙中產(chǎn)生d d軸磁通軸磁通d d，勵磁繞組中，勵磁繞組中的感應(yīng)電動的感應(yīng)電動勢為：勢為：dwssfkfNE44. 4（1）正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的空載運(yùn)行 轉(zhuǎn)子上也有兩套完全相同的的正弦繞組，兩套兩套繞組的空間位置也空間位置也互差互差9090 ，d d軸磁通與轉(zhuǎn)子交鏈，產(chǎn)生變壓器軸磁通與轉(zhuǎn)子交鏈，產(chǎn)生變壓器電動勢，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動勢大小和轉(zhuǎn)子與勵磁繞組電動勢，轉(zhuǎn)子

26、繞組中的感應(yīng)電動勢大小和轉(zhuǎn)子與勵磁繞組的相對位置有關(guān)。的相對位置有關(guān)。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)將將d d分解為兩個分量：分解為兩個分量：與正弦繞組軸線方向一致的磁通與正弦繞組軸線方向一致的磁通r1r1和與正弦繞組軸線相和與正弦繞組軸線相垂直的磁通垂直的磁通r2r2。cossin21drdr第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)cos44. 444. 4sin44. 444. 422201110dwrrrwrrrrdwrrrwrrrrkfNkfNEUkfNkfNEUcoscos44. 444. 4sinsin44. 444. 4220110fufwsswrrrrfufwsswrrrrUkEkfNkfNEUUk

27、EkfNkfNEU正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器輸出繞組的開路輸出電壓分別為：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)（2）正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載運(yùn)行第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)rLrZZErI1.1.1為負(fù)載阻抗。為轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗；式中：1LrZZ2211211.1cos)1 (sinuLmLsumsLLrfurkZjXZZkjXZZZZUkU第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)一次補(bǔ)償與二次補(bǔ)償?shù)母拍畹?章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二、線性旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理 輸出電壓的大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角 成正比關(guān)系成正比關(guān)系第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)正弦繞組的開路輸出電壓：) 1 (cos1sin110ufurrkUkEU! 6! 4! 21cos! 7! 5

28、! 3sin642753進(jìn)行級數(shù)展開：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)設(shè)ku=0.5,將級數(shù)展開式代入（1）式中，得：)15121801 (316410frUU忽略轉(zhuǎn)角的高次項(xiàng)時，上式可寫為：frUU3110第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)二次補(bǔ)償?shù)木€性旋轉(zhuǎn)變壓器：第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)7.7.2 7.7.2 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的誤差及其改進(jìn)方法1、產(chǎn)生誤差的原因2、改進(jìn)方法7.7.3 7.7.3 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī) 步進(jìn)電動機(jī)用電脈沖信號進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過步進(jìn)電動機(jī)用電脈沖信號進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程或設(shè)備的數(shù)字控制。程或設(shè)備的數(shù)字控制。7.8 7.8 步進(jìn)電動機(jī)

29、步進(jìn)電動機(jī)7.8.1 7.8.1 步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理根據(jù)作用原理和結(jié)構(gòu)不同，分為兩大類型：根據(jù)作用原理和結(jié)構(gòu)不同，分為兩大類型：（1 1）電磁型步進(jìn)電機(jī)，僅靠電磁作用不能使電機(jī)的轉(zhuǎn)子作）電磁型步進(jìn)電機(jī)，僅靠電磁作用不能使電機(jī)的轉(zhuǎn)子作步進(jìn)運(yùn)行，必須加上相應(yīng)的機(jī)械部件，才能產(chǎn)生步進(jìn)的效步進(jìn)運(yùn)行，必須加上相應(yīng)的機(jī)械部件，才能產(chǎn)生步進(jìn)的效果；果；（2 2）定子和轉(zhuǎn)子之間僅靠電磁作用就可以產(chǎn)生步進(jìn)作用的）定子和轉(zhuǎn)子之間僅靠電磁作用就可以產(chǎn)生步進(jìn)作用的電機(jī)。電機(jī)。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī) 在第2類步進(jìn)電機(jī)中，根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，分為永磁式轉(zhuǎn)子電機(jī)和反應(yīng)式轉(zhuǎn)子電機(jī)。 二、反應(yīng)

30、式步進(jìn)電機(jī)的工作原理 圖圖7.8.1為一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。為一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，它由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。在定子上有三對磁極，磁極上裝有勵磁繞組。轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，在轉(zhuǎn)在定子上有三對磁極，磁極上裝有勵磁繞組。轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成，在轉(zhuǎn)子上均勻分布四個凸極，極上步裝繞組，轉(zhuǎn)子的凸極也稱為轉(zhuǎn)子的齒。子上均勻分布四個凸極，極上步裝繞組，轉(zhuǎn)子的凸極也稱為轉(zhuǎn)子的齒。 第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)步距角：步進(jìn)電機(jī)每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)步距角：步進(jìn)電機(jī)每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn) 過的角度稱為步距角。過的角度稱為步距角。步距角的計(jì)算公式：步距角的計(jì)算公式：

31、CmZrse360式中：式中：m m為步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)；為步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)；C C為通電狀態(tài)系數(shù)，單拍或雙為通電狀態(tài)系數(shù)，單拍或雙拍工作時拍工作時C=1C=1，單雙拍混合方式工作時，單雙拍混合方式工作時C=2C=2；Z Zr r為步進(jìn)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。步進(jìn)電機(jī)的控制方式分三種：步進(jìn)電機(jī)的控制方式分三種：（1）三相單三拍工作方式，）三相單三拍工作方式，A-B-C-A; (2) 三相單、雙六拍三相單、雙六拍工作方式，工作方式， A-AB-B-BC-CA-A; (3)三相雙三拍三相雙三拍工作方式，工作方式， AB-BC-CA-AB;第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)一、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的靜特性一、反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的靜特性(1)(1)矩角特性矩角特性7.8.2 7.8.2 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的特性反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的特性步進(jìn)電機(jī)的矩角特性是指在不改變通電狀態(tài)的條件下，步步進(jìn)電機(jī)的矩角特性是指在不改變通電狀態(tài)的條件下，步進(jìn)電機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的關(guān)系。用進(jìn)電機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的關(guān)系。用T=f(T=f() )表示。表示。sin2kIT步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：CmZfnr60 式中：式中：f f為步進(jìn)電機(jī)每秒的拍數(shù)，稱為步進(jìn)電機(jī)通電脈為步進(jìn)電機(jī)每秒的拍數(shù)，稱為步進(jìn)電機(jī)通電脈沖頻率。沖頻率。第7章 驅(qū)動和控制微電機(jī)步進(jìn)電動機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：步進(jìn)電動機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定