船舶电气第六章控制用电机.ppt
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1、第六章 控制用电机,61伺服电动机 62测速发电机 63自整角机 64旋转变压器 65步进电动机,学习第六章应该注意的点,第六章学习应注意的几个问题: 1.控制电机的特点和要求是什么 ? 2.伺服电动机是怎么工作的?它与单相异步电动机有什么差异? 3.测速发电机的用途是什么?如何工作? 4.自整角机的结构如何?控制式和力矩式自整角机分别是怎样工作的 ?整步绕组的电流是单相还是三相? 5.各种控制电机在什么场合使用?有什么特点? 本章主要是原理性的概念不要求计算。 相对比较难的点: 1.交流伺服电机“自转”问题的克服;2.自整角机的工作原理。,控制用电机: 用途: 主要用于自动控制系统,检测、比
2、较、放达和执行。 要求: 精度、灵敏度、稳定、可靠高,体小重轻,耗电少。 特点: 尺寸相对较大(不饱和),电流密度小(误差小),功率小(不是以能量转换为主,而是以控制为主)。,6-1.伺服电动机,本节主要内容有两大部分: 交流伺服电动机: 主要点:结构、特点,“自转”现象的克服。 直流伺服电动机: 主要点:结构、特点。,伺服电动机定义: 伺服: 跟随(执行用),输出信号跟随控制输入信号。也叫执行电动机。 控制系统根据对系统的检测、比较后按照一定的控制规律进行调节,输出所需进行的调节信号就是通过伺服电动机实现的。 伺服电动机有交流、直流两种。,伺服电动机的定义,一、交流伺服电动机,结构: 实质:
3、两单相异步电动机(与单相异步机相似)。 组成:定子(励磁、控制绕组),转子(细长形,减小转动惯量) 。 杯形转子:可看成无数导条组成的鼠笼转子 。,纵横剖面图,系统的组成,在单相异步电动机工作原理中,当起动结束后,单相电流产生的脉振磁场仍然使电机产生电磁转矩。如果交流伺服电机工作时将控制绕组断电,此时按伺服电机用途要求电机停止转动,但若电机的结构与单相异步电动机完全相同时,伺服电机就不可能停止转动,这就是所谓“自转”问题。,“自转”问题,单相异步电动机的机械特性,单相则“自转”,通过对机械特性的分析,当转子电阻足够大时,则Sm1。此时,单相脉振磁场分解成两个旋转磁场,其中反向磁场产生的电磁转矩
4、比正向磁场产生的大,因此,电机总的电磁转矩就为负值(制动转矩),电机就能快速停转。,“自转”问题的克服,二、直流伺服电动机,原理: 与普通直流电机完全相同。所不同的是电枢电阻大,机械特性软、线性(电阻大,可弱磁起动、可直接起动)。 控制方式: 1.电枢控制(主要);2.磁极控制(少用)。,直流伺服电动机的两种控制方式,直流伺服电动机的特点:电阻大,机械特性软。与交流比较,特性是线性的。 交流与直流伺服电动机的特点: 交流: 非线性(由控制解决);反应灵敏;体小;便宜;用广。 直流: 线性;滑动接触;火花干扰;惯性大;体大;相对价高。 伺服电机特点:. 反应迅速;. 精度高。, 第一节要点 :要
5、求;结构原理(交流“自转”的克服);特点。,机械特性,6-2.测速发电机,本节主要内容有两大部分: 交流测速发电机: 主要点:测速原理(转动才有电压),结构、特点。 直流测速发电机: 主要点:测速原理(n与U的关系),结构、特点。,测速发电机现在有被单片机系统取代的趋势。,一、交流测速发电机,结构:,原理:,结构与交流伺服电动机相同,只是绕组名称不同:1. 励磁绕组;2. 输出绕组。,转子静止: 励磁绕组产生的磁通在转子绕组上感应电势,产生电流。转子磁势不与输出绕组交链,所以,输出绕组不感应电势,即:输出电压为零,U2=0。,转子正向转动:,转子反向转动:,交流测速发电机的特点:简单 、便宜
6、,但精度较低 。,转子转动:转子绕组不仅有(静止感应)的变压器电势,还存在(切割产生)的电动机电势,电动机电势产生电流和磁势与定子的输出绕组交链,使输出U2n ; 转子反转:电动机电势相位变反,输出绕组感应的电压,U2相位也变反。,转子转动后的情况,电压反向,二、直流测速发电机,直流测速发电机结构:与普通直流发电机的结构相同。不同点:磁路不饱和,电枢绕组电阻较大。,原理:励磁绕组接电源,当转子转动时,电枢绕组感应电动势正比于转速,若测速发电机的输出绕组(电枢)接上负载,则发电机将向负载提供电压信号,输出电压U2与转速成正比(磁路不饱和)。,特点:精度高,线性;但价格较贵 。, 第二节要点 :工
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