学习情境8常用控制电机.ppt

学习情境8常用控制电机,教学目标：,直流伺服电机使用；,交流伺服电机使用；,教学重点和难点：,1、直流伺服电机使用；,2、交流伺服电机使用；,教学方法：,项目教学法：,1、引出问题；,2、项目分析；,3、行为引导法；,4、学练结合,电机及机床电气控制,学时、教具、课前准备：,学时：6学时,教具：交流伺服电机、直流伺服、控制装备、万用表等,课前准备：学生预习相关课程知识；设备调试；规范标准准备；,教学过程：,一、项目提出,控制电机已成为现代工业自动化系统、现代科学技术和现代军事装备中必不可少的重要设备。它的使用范围非常广泛，如机床加工过程的自动控制和自动显示，阀门的遥控，火炮和雷达的自动定位，舰船方向舵的自动操纵，飞机的自动驾驶，遥远目标位置的显示，以及电子计算机、自动记录仪表、医疗设备、录音、录像、摄影等方面的自动控制系统等。本章仅讨论机械工业常用的执行用控制电动机，即交、直流伺服电动机和步进电机，以及测速用控制电机即交、直流测速发电机。,电机及机床电气控制,二、项目分析,控制电机从工作原理方面与普通电机相同。从控制电机应用场合和性能指标与普通电机不同上进行分析和学习。,三、项目计划及决策,1、控制设备的准备：,DZSZ-1D型电机及电器自动控制实验装置。万用表的准备。,2、工作准备,直流电机控制的启动、停止、运行线路方案准备。,3、电源配备,电机及机床电气控制,四、项目实施,知识点一 伺服电动机,伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件。它将输入的电压信号转换成转矩或速度输出，以驱动控制对象。输人的电压信号称为控制信号或控制电压，改变控制电压的极性和大小，便可改变伺服电动机的转向和转速。,按伺服电动机使用电源性质不同，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。,一）直流伺服电动机,直流伺服电动机就是一台微型他励直流电动机。,按励磁方式的不同可分为他励式和永磁式两种。,采用电枢控制时，直流伺服电动机机械特性与他励直流电动机改变电枢电压时的人为机械特性相似，其机械特性方程为,电机及机床电气控制,直流伺服电动机具有可控性。,电枢控制式直流 直流伺服电动机Uf为,伺服电动机原理图 常数时的机械特性,常用的有SZ系列直流伺服电动机。,电机及机床电气控制,二）、交流伺服电动机,1、结构,如图所示。,a)笼型转子,1、5一轴承 2-机壳 3一定子 4-转子 6-接线板 7一铭牌,b)杯型转子,1一杯型转子 2-定子绕组 3一外定子 4-内定子 5一机壳 6-端盖,2、工作原理,3、控制方式,电机及机床电气控制,三）、伺服电动机的应用,介绍交流伺服电动机在测温 仪表电子电位差计中的应用。,图示为电子电位差计原理图。该系统主要由热电偶、电桥电路、变流器、电子放大器与交流伺服电动机等组成。,电机及机床电气控制,在测温前，将开关SA扳向a位，将电动势为E,0,的标准电池接入；然后调节R3，使I,0,(R,1,+R,2,)=E,0,，U=0，此时的电流I,0,为标准值。在测温时，要保持I,0,为恒定的标准值。,在测量温度时，将开关SA扳向b位，将热电偶接人。,当被测温度上升或下降时，U的极性不同，亦即控制电压的相位不同，从而使得伺服电动机正向或反向运转，电桥电路重新达到平衡，测得相应的温度。,知识点二 测速发电机,介绍直流测速发电机的工作过程。,直流测速发电机是一种微型直流发电机，其定子和转子结构与直流发电机基本相同，按励磁方式可分为他励式和永磁式两种，其中以永磁式直流测速发电机应用最为广泛。,在恒定磁场0中，当发电机以转速n旋转时，发电机空载电动势为,E0=Ce0n,可见空载运行时，直流测速发电机空载电动势与转速成正比，电动势的极性与转动方向有关。空载时直流测速发电机输出电压U0=E0，因此空载输出电压与转速也成正比。,电机及机床电气控制,当负载电阻为RL时，其输出电压U为,U=E0 IR0,而 I=U/RL,则可以导出 U=k n,可见，直流测速发电机输出电压U与转速n仍成正比。只不过对于不同的负载电阻RL，测速发电机的输出特性的斜率有所不同，它随负载电阻RL的减小而降低，如图所示。使用时RL尽可能取大些。在直流测速发电机技术数据中给出了“最小负载电阻和最高转速”，以确保控制系统的精度。,直流测速发电机的工作原理图,电机及机床电气控制,直流测速发电机的输出特性,电机及机床电气控制,二）、测速发电机的应用,图中直流伺服电动机SM拖动旋转的机械负载。,系统工作时，先调节给定电压Ug，使直流伺服电动机的转速恰为负载要求的转速。若负载转矩由于某种因素减小时，伺服电动机的转速上升，与其同轴的测速发电机转速也将上升，输出电压Uf增大，Uf将反馈送人系统输人端，并与Ug比较，使差值电压Ud=UgUf减小，经放大器放大后的输出电压随之减小，且作为伺服电动机电枢电压，从而使直流伺服电动机转速下降，使系统转速基本不变。,反之当负载转矩由于某种原因有所增加时，系统的转速将下降，测速发电机的输出电压Uf减小，因而差值电压Ud=UgUf增大，经放大后加在伺服电动机上的电枢电压也增大，电动机转速上升。由此可见，该系统由于测速发电机的接入，具有自动调节作用，使系统转速近似于恒定值。,电机及机床电气控制,电机及机床电气控制,五、项目检查,检查掌握伺服电机的工作过程情况，掌握伺服电机工作线路的搭接，在此基础上掌握伺服电动机工作过程、实例。,检查线路搭接。,六、教学评估,1 为什么交流伺服电动机的转子电阻值要相当大?,2 当直流伺服电动机励磁电压和控制电压不变时，若将负载转矩减小，试问此时电枢电流、电磁转矩、转速将如何变化?,3 如何改变两相交流伺服电动机的转向?为什么能改变其转向?,4 为什么直流测速发电机使用时不宜超过规定的最高转速?负载电阻又不能低于规定值?,电机及机床电气控制,