1、1电机调速与控制技术项目六 常用特种电机控制常用特种电机控制线路参数的测定线路参数的测定项目六项目六常用特种电机控制线路参数的常用特种电机控制线路参数的测定测定返回 任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定 任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量 任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量知识拓展知识拓展 一、自整角机的选择和使用一、自整角机的选择和使用 二、直线电机的应用二、直线电机的应用返回u 项目描述 特种电机是电机中的一类，主要是指因为使用环境和制作工业的特殊而区别通用电机的名称。随着工业化发展以及自动化技术的提高，特种电机的使
2、用范围越来广泛，种类越来越多。本项目以一类新型特种电机(自整角机、直线电动机、测速发电机等之类的）为例，综述其原理，结构，性能，参数的测定以及研究热点。项目六项目六常用特种电机控制线路参数的常用特种电机控制线路参数的测定测定任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定返回 情境设计 舰艇上有一个火炮自动瞄准系统，能在设定好目标位置方位角1的情况下舰艇航向方位角2的不断变化自动调整火炮的瞄准角度，使火炮能一直不断正确瞄准目标。任务目标自整角机属于自动控制系统中的测位用微特电机。根据在系统中的作用不同自整角机可分为控制式和力矩式两大类。本任务实训的目标是：(1)测自整角变压器输出
3、电压与失调角的关系U2=f（）(2)测定比电压U和零位电压U0。任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定返回 相关知识 自整角机的介绍：控制式自整角机的功用是作为角度和位置的检测元件，它可将机械角度转换为电信号或将角度的数字量转变为电压模拟量，而且精密程度较高，误差范围仅有314。因此，控制式自整角机用于精密的闭环控制的伺服系统中是很适宜的。力矩式自整角机的功用是直接达到转角随动的目的，即将机械角度变换为力矩输出，但无力矩放大作用，接收误差稍大，负载能力较差，其静态误差范围为 0.52。因此，力矩式自整角机只适用于轻负载转矩及精度要求不太高的开环控制的伺服系统里。任务一任
4、务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定返回 相关知识 自整角的基本结构：任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定1-定子铁心；2-三相绕组；3-转子铁心；4-转子绕组；5-滑环；6-轴返回 相关知识 控制式自整角机的工作原理：定子绕组各相电流均产生两极的脉振磁场，该磁场的幅值位置就在各相绕组的轴线上，脉振磁通的交变频率等于定子绕组电流的频率(即电网频率)，并且各相脉振磁场在时间上是同相位的。但是个脉振磁场的幅值确实与转子的转角1有关。三相合成磁密的结论可以用空间矢量的分解、合成法来分析。结论：(1)定子合成磁场仍为脉振磁场；(2)合成磁场总是位于励磁绕组轴
5、线上，即与励磁磁场在同一轴线上,其幅值为 ；(3)合成磁场磁通密度的幅值为 3/2BmSinwt，合成磁场空间位置不变，磁场大小为时间的函数，所以定子合成磁场仍为脉振磁场。任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定mB23返回 任务实施1、测定控制式自整角变压器输出电压与失调角的关系U2=f（）按图6-15接线。发送机加额定电压，旋转发送机刻度盘至0o位置并固紧。用手缓慢旋转自整角变压器指针圆盘，接在L1、L2两端的数字电压表就有相应读数，找到输出电压为最小值的位置，即为起始零点。用手缓慢旋转自整角变压器指针圆盘，在指针每转过10 o时测量一次自整角变压器的输出电压U2。测
6、取各点U2及值并记录于表6-3中。任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定角度(deg)0 o10 o20 o30 o40 o50 o60 o70 o80 o90 o电压U2(V)角度(deg)100 o110 o120 o130 o140 o150 o160 o170 o180 o电压U2(V)返回 任务实施2、测定比电压U 比电压是指自整角变压器在失调角为1o时的输出电压，单位v/deg。在测定控制式自整角变压器输出电压与失调角关系的实验时，用手缓慢旋转自整角变压器的指针圆盘，使指针转过起始零点5 o，在这位置记录自整角变压器的输出电压U2值，计算失调角为1 o时的输
7、出电压。3、测定零位电压U0任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定T1T2T3AC220VVL1L2任务完成情况评价任务完成情况评价返回序号主要内容考核要求评分标准配分 扣分得分1负载分析 要求正确熟悉负载的类型与输出计算1)负载输出计算错误扣10分102类型选择 要求熟知不同类型变频器的使用场合选择错误扣30分303容量计算 能正确进行容量计算1)容量计算错误扣20分2)电流计算错误扣20分404安全文明生产能保证人身和设备的安全1)经提示后能规范操作2)不能文明生产，不符合操作规范20返回 思考与练习1各种自整角机的国内外代号分别是什么？自整角机的型号中各量含义是什
8、么？2.何为脉振磁场？它有何特点与性质？3.说明ZKF的定子磁密的产生和特点。如果将控制式运行的自整角机中定子绕组三根引出线改接，将D1和D2连接、D2与D3连接、D3仍然和D3连接，其协调位置和失调角又如何分析？任务一任务一 控制式自整角机参数的测定控制式自整角机参数的测定任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量返回 情境设计搜索飞机的时候，希望雷达天线能按照我们设想的要求在空间不断的旋转，使雷达发射机发出的强大的电磁波束跟着天线的转动在空中进行扫描。雷达天线又大又重，人是无法直接摇动的，我们要求在操作的时候只需要摇动某个手柄就可以轻松的使天线转动起来。在这个雷达天线自动控
9、制系统中，直流测速电机就是作为校正元件作用的。U1U2U3前置放大器直流放大器Uf直流伺服机直流测速机减速器天线自整角变压器自整角发送机返回 任务目标 测速发电机是将输入的机械转速变换成电压信号输出，因此它是一种反映转速信号的电器元件。在自动控制系统中测速发电机主要用作测速元件、阻尼元件(或校正元件)、解算元件和角加速度信号元件。(1)了解直流测速发电机的性能参数。(2)测试直流测速发电机的输出特性(3)测定交流测速发电机的剩余电压。(4)测定交流测速发电机带纯电阻负载时的输出特性n=f（U2）。(5)测定交流测速发电机带纯电容负载时的输出特性n=f（U2）。任务二任务二 测速发电机各参数的测
10、量测速发电机各参数的测量返回 相关知识 1、直流测速发电机的工作原理与结构直流发电机的工作是基于电磁感应定律，即运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝链线圈的磁通发生变化，在线圈中发生感应电势。测速发电机是一种测量转速信号元件，它将输入的机械转速变换成为电压信号输出。测速发电机可以分为直流式测速发电机和交流式测速发电机，直流测速发电机有电磁式和永磁式，交流测速发电机有异步电机和同步电机。任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量返回 相关知识 2、直流测速发电机的型式(1)永磁式永磁式直流测速发电机的定子磁极由永久磁钢做成，没有励磁绕组。(2)电磁式电磁式直流测速发
11、电机的定子励磁绕组由外部电源供电，通电时产生磁场。目前常用的是永磁式测速发电机。因为它结构简单，省去励磁电源，便于使用，并且温度变化对励磁磁通的影响也小。但永磁材料价格较贵。3、直流测速发电机的输出特性任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量图6-22 不同负载电阻时的理想输出特性返回 相关知识 4、直流测速发电机的误差及其减小的方法 (1)温度影响 (2)电枢反应影响 (3)延迟换向去磁 (4)波纹的影响 5、直流测速发电机主要性能参数 6、测速发电机的产品 7、测速发电机的应用 (1)速度伺服控制系统 速度闭环控制系统中的测速发电机要求输出斜率大，线性误差小，剩余电压低。
12、(2)位置伺服控制系统 位置伺服系统用测速发电机要求输出斜率小，线性误差小，剩余电压可稍大。(3)控制系统的积分运算 交流异步测速发电机往往带有温度补偿及剩余电压补偿电路。任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量返回 任务实施(一)永磁式直流测速发电机各参数的测量（1）绘制测试直流测速发电机输出特性的实训电路。参考电路如图6-28所示，并按该电路连接好线路。校正直流电机MG按照他励直流电动机方式工作，Rpf选用1800阻值，Rpa选用180阻值，RL选用5400阻值，按图接线。并把Rpf调至最小，Rpa和RL调至最大，直流电压表选用100V档，电枢电源输出电压调至最小，开关S
13、3断开。图6-28 直流测速发电机接线图任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量返回 任务实施2、先接通励磁电源，再接通电枢电源，并将电枢电源调至220V，使电动机运行，调节励磁电阻Rf1使转速达2400 r/min，然后减小励磁电阻Rf1和电枢电源输出电压使逐渐电机减速，每300 r/min记录对应的转速和输出电压。3、共测取89组，记录于表6-6中。4、合上双刀双掷开关S，重复上面步骤，记录89组数据于表6-7中。任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量n(r/min)U(V)n(r/min)U(V)任务完成情况评价任务完成情况评价返回序号考核内容考核要
14、求配分得分1技能训练的准备预习技能训练的内容102仪器、仪表的使用正确使用万用表、转速表、实验台等设备103直流测速发电机的接线电路绘制正确，接线速度快304直流测速发电机操作运行通电运行一次成功，操作规范 20 5测取输出特性U=f(n)操作规范，数据测量正确，206安全文明生产违反安全文明操作规程（视实际情况进行扣分）107合计得分8否定项发生重大责任事故、严重违反教学纪律者得0分返回思考与练习1.测速发电机的作用是什么？2.直流测速发电机的输出电压与转速有什么关系？若转向改变，其输出电压有什么影响？3.直流测速发电机使用时，为什么转速不能过高，负载电阻不能过小？4.直流测速发电机的主要性
15、能参数有哪些？5.交流异步测速发电机的输出电压与转速有什么关系？若转向改变，其输出电压有何变化？6.常用的国产测速发电机有哪些系列？分别有什么特点？任务二任务二 测速发电机各参数的测量测速发电机各参数的测量任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量返回 情境设计 有一台绘图仪，如图6-30所示动子在工作台上可以左右、上下移动，相当于两轴的移动平台，这两个轴的移动由直线电动机来驱动。1定子平板，2动子，3压缩空气管及引线，4绘图笔，5笔架，6平台返回 任务目标 直线电机是近年来国内外积极研究发展的新型电机之一。它是一种不需要中间转换装置，而能直接作直线运动的电动机械。在自动控制系
16、统中，采用直线电机作为驱动、指示和信号元件也更加广泛。实训目标(1).直线电机的运行观察；(2).推力的测定；(3).起动电压特性的测定 F=f(U)；I1=f(U)；P=f(U)；cos=f(U)；(4).气隙特性测定任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量图6-31 几种常见的直线电机返回 相关知识 直线电机的概述及基本结构从结构型式上来看，直线异步电动机有平板型、管型等。平板型直线异步电动机可以看做将普通鼠笼转子三相异步电动机沿径向剖开后展平而成，如图6-32所示。(二)直线电机的基本工作原理在直线异步电机初级三相绕组中通入三相对称电流时，其在气隙中产生的磁场也是运动的
17、，只是沿直线方向移动，称之为移行磁场或行波磁场。滑子也会因此而沿移行磁场运动的方向移动，移行磁场及滑子的移动方向也由三相电流的相序决定。任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量返回 相关知识 直线感应电动机的结构特点1.初级2.次级3.气隙电磁气隙=机械气隙(单纯的空气隙)+铜板或铝板厚度；直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低。任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量横 向法 向纵 向顶 部 导 条槽 内 导 条返回 任务实施(1)直线电机的运行观察 连接限位信号连线，启动HK92试验箱上的启动按钮，调节调压器电压为100V，操作左行或右行，观察次级运行
18、情况；调节调压器将电机的电源电压分别为200V，300V，380V，观察次级运行情况，分析在不同电压情况下电机运行速度的变化趋势。(2)直线感应电动机的推力测定实验时首先调节直线电机初级与次级板间的气隙为2mm，用称重传感器测量推力。检查试验线路正确无误后，调换电源相序使直线电机的运动方向与传感器的受力方向一致，然后调节调压器，记取测力计指示读数。在此试验装置中，直线电机产生的推力被两部分力平衡，一是传感器的拉力，另一是摩擦阻力，传感器指示的推力值比直线电机实际产生的推力值要小，所以直线电机实际推力值是上述两分力之和。任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量返回 任务实施(3
19、)直线感应电动机的起动特性试验 直线电机的起动特性试验主要是测试不同电压下，推力、电流、功率因数等的变化情况。试验前应根据被试直线电机的推力、电压、电流、功率等量值的大小，选取合适量程的仪表，试验的接线图如图6-43所示。对于直线电机来说，气隙在安装时是可以调整的，通过试验，可得到推力、电流、功率因数随气隙变化的特性曲线，这些特性曲线对我们在设计、制造、安装直线电机时，都是十分有用的。任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量任务完成情况评价任务完成情况评价返回序号考核内容考核要求配分得分1技能训练的准备预习技能训练的内容102仪器、仪表的使用正确使用万用表、转速表、实验台等设
20、备103直线电机的接线电路绘制正确，接线速度快304直线电机的操作运行通电运行一次成功，操作规范 20 5测取各值 操作规范，数据测量正确，206安全文明生产违反安全文明操作规程（视实际情况进行扣分）107合计得分8否定项发生重大责任事故、严重违反教学纪律者得0分返回思考与练习 1.直线感应电动机的工作原理 2.直线感应电机与旋转感应电机的区别。3.直线电机有哪些应用场合？任务三任务三 直线电机各种参数的测量直线电机各种参数的测量u知识拓展一、自整角机的选择和使用一、自整角机的选择和使用 力矩式和控制式自整角机各有不同的特点，选用时应根据电源情况、负载种类、精度要求、系统造价等方面综合考虑。项
21、 目控制式自整角机力矩式自整角机负载能力自整角变压器只输出信号，负载能力取决于系统中伺服电动机及放大器的功率接收机的负载能力受到精度及比整步转矩的限制，故只能带动指针、刻度盘等轻负载精 度较高较低系统结构较复杂，需要用伺服电动机、放大器、减速齿轮等较简单，不需要用其它辅助元件系统造价较高较低项目六项目六常用特种电机控制线路参数测常用特种电机控制线路参数测定定u知识拓展二、直线电机的应用二、直线电机的应用 利用直线驱动装置可以很容量地达到小于1m/s或高达5m/s的速度。直线驱动系统可以保证恒定的速度特性，速度偏差优于0.01%。在需要较高加速度的应用中，较小的直线电机可以方便地提供大于10g的
22、加速度，而传统电机一般产生的加速度在1g范围内。直线驱动电机的精度只受反馈分辨率、控制算法以及电机结构的限制。采用前馈控制的直线电机系统可以减少跟踪误差200倍以上，而传统的驱动系统却受前述各因素的制约，此外还受机械系统限制。直线电机结构简单，由很少组件组成，因此需要的润滑也较少（直线导轨需要定期润滑）。它的使用寿命较长、运行比较干净。相比而言，传统的驱动系统由20多个零部件组成，包括电机、联轴器、滚珠丝杠、U形块、轴承、枕块以及润滑系统。每个零部件都需要装配时间、调整时间以及预防性维护。相反，直线电机结构很简单，它是一个电磁执行机构，该执行机构是由两个支承在一个直线导轨上的刚体零件组成。项目六项目六常用特种电机控制线路参数测常用特种电机控制线路参数测定定32
