1、电机学第8章控制电机8.1控制电机的特点和分类8.2伺服电动机8.3步进电动机8.4测速发电机8.5旋转变压器8.6自整角机8.1控制电机的特点和分类1.控制电机的特点2.控制电机的分类1.控制电机的特点(1)高可靠性由于控制电机的可靠性，在很大程度上决定着整个控制系统的可靠性，所以控制电机在机械上应有较强的抗冲击能力、防爆或密封性好，尽可能做到无刷、无滑动触点，电磁干扰小、抗干扰能力强，噪声小。(2)高精度由于控制电机的精度直接决定着整个系统的精度，为此要求在测量、信号传递或转换时，具有较高的分辨能力(对机械转角信号达到角秒级，线性位移信号达到微米级，对电气信号达到毫伏级)；各种特性具有良好
2、的线性度；尽量小的静态和动态误差，能降低或消除环境温度、电源频率变化等因素对各种特性的影响。(3)高灵敏度即具有快速的响应能力。1.控制电机的特点(4)耗能小、体积小、重量轻许多自动控制系统常常对所用元件的重量和体积具有一定的限制，不能因为一台或几台控制电机的加入，影响或改变整个系统的工况。2.控制电机的分类根据不同的用途，控制电机可以分成伺服电动机、测速发电机、回转变压器和自整角机等四类。8.2伺服电动机对伺服电动机的主要要求是：(1)具有可控性，即施加控制信号时，电动机便有转矩输出；一旦信号消失，输出转矩便变为0。(2)具有线性的机械特性和调节特性。(3)能快速响应。1.直流伺服电动机2.
3、交流伺服电动机8.2伺服电动机1.直流伺服电动机图8-1直流伺服电动机1.直流伺服电动机1.直流伺服电动机1.直流伺服电动机1.直流伺服电动机1.直流伺服电动机图8-2电枢控制时直流伺服电动机的机械特性和控制特性a)机械特性b)控制特性1.直流伺服电动机图8-3信号系数从增大到时，电动机的机电瞬态过程a)控制电压的变化b)、和n的变化1.直流伺服电动机1.直流伺服电动机图8-4空心杯形转子伺服电动机的结构示意图1.直流伺服电动机图8-5无刷直流电动机原理图2.交流伺服电动机(1)幅值控制保持激磁电压f 的幅值和相位不变，控制电压c的相位由移相器始终保持与f 成90电角的相位差，用改变c的幅值来
4、改变电动机的转速，其原理接线图如所示。(2)相位控制保持激磁电压f 的相位和幅值不变，控制电压c的幅值不变，通过移相器用改变控制电压c与激磁电压f之间的相位差来实现控制，如图8-8b所示。(3)电容控制此时激磁绕组串联电容后接到电源，当改变控制电压的幅值时，激磁回路中的电流也将发生变化，导致电源电压在激磁绕组和电容器上的电压分配发生变化，使激磁电压的大小和它与控制电压之间的相位角同时发生变化，所以这种方法又称为幅值-相位控制，如图8-8c所示。2.交流伺服电动机(4)双相控制采用移相器，使加在激磁和控制两个绕组上的电压和之间的相位角固定为90电角度，激磁电压和控制电压的幅值保持，使不论控制电压
5、为多大，；由控制电压的大小，使气隙磁场的幅值不同，以控制电机的转速，其原理接线图如图8-8d所示。2.交流伺服电动机图8-6空心杯形转子交流伺服电动机的结构2.交流伺服电动机图8-7不同椭圆度的气隙磁场下，电动机的-s曲线1圆形旋转磁场时；2椭圆形旋转磁场时；3单相工作时图8-8交流伺服电动机控制电路的原理接线图a)幅值控制b)相位控制c)电容控制d)双相控制2.交流伺服电动机图8-9单相运行时伺服电动机的(s)曲线a)转子电阻较小时b)转子电阻加大使=1时2.交流伺服电动机图8-10交流伺服电动机的机械特性a)幅值控制b)相位控制c)电容控制2.交流伺服电动机图8-11交流伺服电动机的控制特
6、性a)幅值控制b)相位控制c)电容控制2.交流伺服电动机8.3步进电动机(1)三相单三拍运行(2)三相双三拍运行(3)三相六拍运行8.3步进电动机图8-12三相反应式步进电动机a)A相通电时b)B相通电时(1)三相单三拍运行图8-13定子三相、转子为4齿极的步进电动机a)A相通电时b)B相通电时(2)三相双三拍运行图8-14图8-13中的步进电动机当AB两相同时通电时(3)三相六拍运行(3)三相六拍运行图8-15小步距角反应式三相步进电动机(3)三相六拍运行图8-16图8-15中定、转子齿的相对位置a)A相通电b)B相通电(3)三相六拍运行图8-17转子为永磁式的步进电动机(3)三相六拍运行(
7、3)三相六拍运行图8-18步进电动机的矩角特性a)=f()b)从-到时电磁转矩的方向定子1号齿；、转子1号、2号和Q号齿8.4测速发电机1.直流测速发电机2.同步测速发电机和脉冲测速发电机3.交流异步测速发电机1.直流测速发电机工作原理直流测速发电机实质是一台微型直流发电机。由他励直流发电机的原理可知，电枢电动势Ea为1.直流测速发电机图8-19直流测速发电机1.直流测速发电机图8-20不同的负载电阻时，直流测速发电机的理想输出特性()1.直流测速发电机图8-21直流测速发电机的实际输出特性2.同步测速发电机和脉冲测速发电机2.同步测速发电机和脉冲测速发电机图8-22一种脉冲测速发电机的原理图
8、3.交流异步测速发电机图8-23异步测速发电机的工作原理a)转子不转时(n=0)b)转子旋转时(n0)3.交流异步测速发电机3.交流异步测速发电机3.交流异步测速发电机图8-24U=f()1时2电感负载3电阻负载4电容负载图8-24U=f()1时2电感负载3.交流异步测速发电机8.5旋转变压器图8-25旋转变压器示意图8.5旋转变压器8.5旋转变压器图8-26正弦旋转变压器a)空载时b)负载时8.5旋转变压器8.5旋转变压器8.5旋转变压器8.5旋转变压器图8-27旋转变压器中交轴磁场的补偿a)二次侧补偿b)一次侧补偿8.5旋转变压器8.5旋转变压器图8-28原方补偿的线性旋转变压器8.5旋转变压器8.5旋转变压器8.6自整角机图8-29单相同步联系装置的电路图8.6自整角机8.6自整角机8.6自整角机图8-30自整角机的并联运行8.6自整角机图8-31同步绕组的输出电动势与位置角之间的关系8.6自整角机图8-32自整角机的变压器式运行8.6自整角机图8-33两台自整角机和一台差动式自整角机组成的同步联系装置a)装置的接线图b)差动式接收机中由定子电流所产生的磁动势
