信息与通信微控电机.pptx
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1、第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.1 7.1 伺服电动机伺服电动机7.8 7.8 直线异步电动机直线异步电动机7.57.5 微型微型同步电动机同步电动机7.2 7.2 测速电动机测速电动机7.3 7.3 自整角机自整角机7.4 7.4 旋转变压器旋转变压器 本章主要介绍伺服电动机、测速电动机、自整角机、旋转变压本章主要介绍伺服电动机、测速电动机、自整角机、旋转变压器、微型同步电动机和步进电动机,除此之外,还将介绍两种新型器、微型同步电动机和步进电动机,除此之外,还将介绍两种新型电机:开关磁阻电动机和直线电动机。电机:开关磁阻电动机和直线电动机。7.7 7.7 开关磁阻电动机开关磁阻电动机
2、7.6 7.6 步进电动机步进电动机 第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.1 伺服电动机伺服电动机7.1.1 直流伺服电动机直流伺服电动机 一、直流伺服电机的结构一、直流伺服电机的结构分类:普通型直流伺服电机;盘型电枢直流伺服电动机;空心杯直流伺服电动机;无槽直流伺服电动机。第8章 电力拖动系统中电动机的选择图7.1.1 盘型电枢直流伺服电机结构第8章 电力拖动系统中电动机的选择图7.1.2 空心杯永磁直流伺服电机结构图7.1.3 无槽直流伺服电机结构第8章 电力拖动系统中电动机的选择二、直流伺服电动机的运行特性二、直流伺服电动机的运行特性1 1、机械特性、机械特性定义:指在控制电压保持不变
3、的情况下,直流伺服电定义:指在控制电压保持不变的情况下,直流伺服电 动机的转速动机的转速n n随转矩变化的关系。随转矩变化的关系。式中:式中:第8章 电力拖动系统中电动机的选择 当转速为零时,电机转矩仅与电枢电压有关,此时的当转速为零时,电机转矩仅与电枢电压有关,此时的转矩称为堵转转矩转矩称为堵转转矩 当转矩为零时,电机转速仅与电枢电压有关,此时的转当转矩为零时,电机转速仅与电枢电压有关,此时的转速称为理想空载转速速称为理想空载转速第8章 电力拖动系统中电动机的选择直流伺服电动机的机械特性如下:直流伺服电动机的机械特性如下:2、调节特性、调节特性定义:指负载转矩恒定时,电机转速与电枢电压的关系
4、。定义:指负载转矩恒定时,电机转速与电枢电压的关系。直流伺服电动机的调节特性如上图所示。直流伺服电动机的调节特性如上图所示。图7.1.4 电枢控制的直流伺服电机机械特性图7.1.5 直流伺服电机调节特性第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.1.27.1.2 交流伺服电动机交流伺服电动机 一、交流伺服电机的工作原理一、交流伺服电机的工作原理 交流伺服电动机一般为两相交流电机,由定子和转子两部分组成。交流伺服电动机一般为两相交流电机,由定子和转子两部分组成。转子有笼形和杯形两种。定子为两相绕组,并在空间相差转子有笼形和杯形两种。定子为两相绕组,并在空间相差90电角度,一个为电角度,一个为励磁绕组,
5、另一个为控制绕组。如下图所示:励磁绕组,另一个为控制绕组。如下图所示:图7.1.4 交流伺服电机工作原理图第8章 电力拖动系统中电动机的选择“自转自转”现象及避免现象及避免“自转自转”现象方法:现象方法:“自转自转”现象:当励磁电压不为零,控制电压为零时,伺现象:当励磁电压不为零,控制电压为零时,伺服电动机相当于一台单相异步电动机,若转子电阻较小,服电动机相当于一台单相异步电动机,若转子电阻较小,则电机仍然旋转。则电机仍然旋转。避免避免“自转自转”现象方法:增大转子电阻值。现象方法:增大转子电阻值。第8章 电力拖动系统中电动机的选择二、二、交流伺服电机的控制方式交流伺服电机的控制方式 交流伺服
6、电机的控制方式有三种:幅值控制、相位控制和幅值交流伺服电机的控制方式有三种: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 控制电压和励磁电压保持相位差控制电压和励磁电压保持相位差90,只改变控制电压幅值,这种控制方,只改变控制电压幅值,这种控制方法称为幅值控制。法称为幅值控制。2、相位控制相位控制 控制电压和励磁电压幅值均为额定值,通过改变控制电压和励磁电压控制电压和励磁电压幅值均为额定值,通过改变控制电压和励磁电压相位差,实现对伺服电动机的控制,这种控制方法称为相位控制。相位差,实现对伺服电动机的控制,这种控制方法称为相位控制。3、幅值幅值相位控制相位控制 通过改变控制电
7、压的幅值及控制电压与励磁电压的相位差控制伺服电通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压的相位差控制伺服电机的转速,这种控制方法称为幅值机的转速,这种控制方法称为幅值相位控制。相位控制。第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.2 测速发电机 分类:直流测速发电机和交流伺服电动机分类:直流测速发电机和交流伺服电动机 分永磁式和电磁式两种。分永磁式和电磁式两种。7.2.1 直流测速发电机一、直流测速发电机的输出特性直流测速发电机的输出特性 输出电压与转速之间的关系,称为输出特性,如图所示。输出电压与转速之间的关系,称为输出特性,如图所示。第8章 电力拖动系统中电动机的选择减少误差的方法:减少误差的方
8、法:纹波的影响产生误差的原因电枢反应电枢反应电刷接触电阻的影响二、直流测速发电机的误差及减少误差的方法二、直流测速发电机的误差及减少误差的方法第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.2.2 7.2.2 交流异步测速发电机交流异步测速发电机 分为同步测速发电机和异步测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机一、空心杯转子异步测速一、空心杯转子异步测速发电机的工作原理发电机的工作原理图7.2.3 异步测速发电机工作原理第8章 电力拖动系统中电动机的选择切割电动势切割电动势计算公式计算公式1、n=0电机不转 输出电压 U2=02、n 0 电机旋转切割电动势大小切割电动势大小:即:输出绕组的感应电动势
9、的幅值正比于电机的转速。第8章 电力拖动系统中电动机的选择二、异步测速发电机的误差主要包括幅值及相位误差和剩余电压误差主要包括幅值及相位误差和剩余电压误差1、幅值及相位误差幅值及相位误差 产生原因:励磁绕组存在漏电感。产生原因:励磁绕组存在漏电感。减小该误差的方法:增大转子电阻。减小该误差的方法:增大转子电阻。第8章 电力拖动系统中电动机的选择2 2、剩余电压误差、剩余电压误差 产生原因:由于加工、装配过程中存在机械上产生原因:由于加工、装配过程中存在机械上 的不对称及定子磁性材料性能的不一致性,使得测的不对称及定子磁性材料性能的不一致性,使得测速发电机转速为零时,实际输出电压并不为零,此速发
10、电机转速为零时,实际输出电压并不为零,此时的电压称为剩余电压,剩余电压引起的误差称为时的电压称为剩余电压,剩余电压引起的误差称为剩余电压误差。剩余电压误差。减小剩余电压误差的方法:选择高质量的各方向减小剩余电压误差的方法:选择高质量的各方向特性一致的磁性材料,在机加工和装配过程中提高特性一致的磁性材料,在机加工和装配过程中提高机械精度以及装配补偿绕组。机械精度以及装配补偿绕组。第8章 电力拖动系统中电动机的选择7.3 7.3 自整角机自整角机分类:控制式自整角机和力矩式自整角机分类:控制式自整角机和力矩式自整角机一、力矩式自整角机的结构与工作原理 自整角机是一种能对角位移或角速度的偏差自动整步
11、的感应式控制电机。一般成对或多台组合使用。7.3.1 7.3.1 自整角机的结构与工作原理自整角机的结构与工作原理 通常采用两极结构,绝大部分采用凸极式结构,频率高、尺寸大的力矩式自整角机采用隐极式结构第8章 电力拖动系统中电动机的选择 力矩式自整角机的三种结构:图7.3.1 力矩式自整角机的基本结构第8章 电力拖动系统中电动机的选择图图7.3.2 为自整角机的工作原理图为自整角机的工作原理图图7.3.2 力矩式自整角机工作原理第8章 电力拖动系统中电动机的选择发送机的转子位置为发送机的转子位置为1,接收机的转子位置为,接收机的转子位置为2,失调角,失调角为为 =1-2力矩式自整角机整步绕组中
12、的电动势与电流力矩式自整角机整步绕组中的电动势与电流 每相整步绕组中的感应电动势:每相整步绕组中的感应电动势:发送机:发送机:接收机:接收机:第8章 电力拖动系统中电动机的选择各相绕组中的总电动势:第8章 电力拖动系统中电动机的选择各相绕组中的电流:第8章 电力拖动系统中电动机的选择2力矩式自整角机整步绕组的磁动势:力矩式自整角机整步绕组的磁动势:第8章 电力拖动系统中电动机的选择发送机的交轴磁动势分量发送机的交轴磁动势分量:发送机的直轴磁动势分量发送机的直轴磁动势分量:合成磁动势的幅值合成磁动势的幅值:第8章 电力拖动系统中电动机的选择同理可求得接收机的整步磁动势为:3力矩式自整角机的转矩:
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