機電傳動控制

1、控制電動機第五章 1了解常用的控制電機的結(jié)構(gòu)；掌握常用控制電機的工作原理、主要運行特性；了解各種控制電機應(yīng)用場所；學(xué)會正確選用和使用各種控制電機。本章要求2傳動電機：主要用來完成能量的變換，具有較高的力 能指標；控制電機：主要用來完成控制信號的傳遞和變換，要 求技術(shù)性能穩(wěn)定可靠、動作靈敏、精度 高、體積小、重量輕、耗電少。 控制電機一般用于自動控制、自動調(diào)節(jié)、遠距離測量、隨動系統(tǒng)以及計算裝置中的微特電機。它是構(gòu)成開環(huán)控制、閉環(huán)控制、同步連接等系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，根據(jù)它在自動控制系統(tǒng)中的職能可分為測量元件、放大元件、執(zhí)行元件和校正元件四類。控制電機一般是小功率電機。第一節(jié) 控制電機概述3第二節(jié) 交流

2、伺服電動機 交流伺服電動機與普通電動機相比具有如下特點：(1) 調(diào)速范圍寬，伺服電動機的轉(zhuǎn)速隨著控制電 壓改變，能在寬的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；(2) 轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟動、停轉(zhuǎn)；(3) 控制功率小，過載能力強，可靠性好；(4) 可控。 伺服電動機也稱為執(zhí)行電動機，在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，將電信號轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以帶動控制對象。4一、兩相交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)定子：勵磁繞組 WF，控制繞組 WC轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子（細長），或杯形轉(zhuǎn)子第二節(jié) 交流伺服電動機 51、啟動 當UC0，兩相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相同。 二、基本工作

3、原理第二節(jié) 交流伺服電動機 把UC 的相位改變180可改變伺服電動機的旋轉(zhuǎn)方向。 當UC =0，電動機應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，根據(jù)單相異步電動機的原理，電動機轉(zhuǎn)子一旦轉(zhuǎn)動以后，它將繼續(xù)轉(zhuǎn)動，即存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。62、消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施措施：伺服電動機的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有較大電阻，使電動機在失去控制信號，單相供電時的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，是一個制動轉(zhuǎn)矩。由于制動轉(zhuǎn)矩的存在可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動，保證了不會存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。第二節(jié) 交流伺服電動機 73、控制特性及應(yīng)用利用控制電壓UC的有無來進行啟、?？刂?；改變電壓UC大小來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的高低；改變UC的極性來改變電動機轉(zhuǎn)向。 第二節(jié) 交流伺服電動機 圖5.5

4、 幅值控制電路原理圖圖5.6 不同控制電壓下的機械特性8應(yīng)用： 控制系統(tǒng)中的原動機。例如，雷達系統(tǒng)中掃描天線旋轉(zhuǎn)，流量和溫度控制中閥門的開啟，數(shù)控機床中刀具運動，甚至連船舶方向舵與飛機駕駛盤控制都是用伺服電動機來帶動的。功率一般在0.1W100W，應(yīng)用于小功率的場合。第二節(jié) 交流伺服電動機 圖5.7 交流伺服電動機典型應(yīng)用原理框圖9第三節(jié) 直流伺服電動機 直流伺服電動機，通常用于功率稍大的系統(tǒng)中其輸出功率一般為1w一600w。 它的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流他勵電動機相同，不同點只是它做得比較細長一些， 以便滿足快速響應(yīng)的要求。 改變控制電壓UC或改變磁通都可以控制直流伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向

5、，前者稱為電樞控制，后者稱為磁場控制。由于電樞控制具有響應(yīng)迅速、機械特性硬、調(diào)速特性線性度好的優(yōu)點在實際生產(chǎn)中大都采用電樞控制方式。10第三節(jié) 直流伺服電動機特點：原理和直流電動機一樣；過載能力強；響應(yīng)速度快；一般是永磁式。圖5.8 直流伺服電動機的原理電路圖(a)他勵式 (b)永磁式11第三節(jié) 直流伺服電動機圖5.9 直流伺服電動機機械特性曲線12機電傳動控制系統(tǒng)中電動機選擇第六章 136.1 電動機容量選擇的原則6.2 電動機的種類選擇的原則6.3 電動機電壓選擇的原則6.4 電動機轉(zhuǎn)速選擇的原則6.5 電動機結(jié)構(gòu)型式選擇的原則基本內(nèi)容14三項基本原則： 發(fā)熱：電動機在運行時，必須保證 ;

6、 過載能力：所選電動機的最大轉(zhuǎn)矩 Tmax (對于異步電動機)或最大允許電流Imax (對于直流電動機)必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉(zhuǎn)矩 TLmax和最大負載電流 IL max ;3)啟動能力：鼠籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩一般較小，為使電動機可靠啟動，必須保證 ;第一節(jié) 電動機容量的選擇原則選擇電動機容量的方法有： 計算法、統(tǒng)計分析法和類比法。15基本依據(jù)： 滿足生產(chǎn)機械對拖動系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)特性要求前提下、力求結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉。 對不要求調(diào)速、對啟動性能無過高要求的生產(chǎn)機械，應(yīng)優(yōu)先考慮使用一般鼠籠式異步電動機；若要求啟動轉(zhuǎn)矩較大，可用高啟動轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動機。

7、對于要求經(jīng)常啟、制動，負載轉(zhuǎn)矩較大、又有一定調(diào)速要求生產(chǎn)機械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動機。第二節(jié) 電動機種類的選擇原則163) 對于只需要幾種速度，不要求無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，可選用多速異步電動機。 對于要求恒速穩(wěn)定運行的生產(chǎn)機械，且需要補償電網(wǎng)功率因數(shù)的場合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動機(如TD 型等)。 對于需要大的啟動轉(zhuǎn)矩，又要求恒功率調(diào)速的生產(chǎn)機械，常選用直流串勵或復(fù)勵電動機。對于要求大范圍無級調(diào)速，且要求經(jīng)常啟動、制動、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，則可選用帶調(diào)速裝置的直流電動機或鼠籠式異步電動機。第二節(jié) 電動機種類的選擇原則17 交流電動機額定電壓主要根據(jù)電動機運行場所供電電網(wǎng)的電壓等級而定。我國工

8、廠內(nèi)的交流供電電壓，低壓一般為380v，高壓一般為3kv或6kv。中等功率以下的交流電動機，額定電壓一般為380v；100kw以上大功率交流電動機額定電壓一般為3kv或6kv。鼠籠式異步電動機的額定電壓有兩種： 220380v，Y接法；380v，接法。 直流電動機一般由單獨電源供電，選擇電動機額定電壓時只需考慮供電電源電壓配合恰當即可。一般為110V、220V、440V。第三節(jié) 電動機電壓等級的選擇原則181)對于不需調(diào)速的高轉(zhuǎn)速與中轉(zhuǎn)速的機械，應(yīng)選相應(yīng)額定轉(zhuǎn)速的異步電機或同步電機，直接與機械相連；2)對于不需要調(diào)速的低速運轉(zhuǎn)的機械，一般是選用適當轉(zhuǎn)速的電動機通過減速機構(gòu)來傳動，但電動機額定轉(zhuǎn)速也不宜太高，否則減速機構(gòu)會很龐大；3)對于需要調(diào)速的機械，電動機的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速相適應(yīng)、采用直接傳動或通過減速機構(gòu)來傳動；4)對于經(jīng)常啟、制動和反轉(zhuǎn)的設(shè)備，要縮短過渡過程應(yīng)根據(jù)最小GD2n2的值來選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速。 第四節(jié) 電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇原則19開啟式：定子兩側(cè)和端蓋上有通風(fēng)口，散熱良好，僅適用于干燥和清潔的工作環(huán)境。防護式：通風(fēng)孔在機殼下部，通風(fēng)冷卻條件較好，可防止雜物從垂直方向或小于45角的方向落入，但不能防止灰塵和潮氣侵入，適用于比較干燥、灰塵不多、 無腐蝕性和爆炸性氣體的場所。封閉式：分