控制電機(jī)的應(yīng)用

一、控制電機(jī)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作測(cè)量和比較元件、放大元件、執(zhí)行和計(jì)算元件的旋轉(zhuǎn)電機(jī)統(tǒng)稱為控制電機(jī)。

1、控制電機(jī)的分類(lèi)

控制電機(jī)分為直流控制電機(jī)和交流控制電機(jī)。直流控制電機(jī)有測(cè)速發(fā)電機(jī)、電機(jī)放大機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)；交流控制電機(jī)有伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和自整角機(jī)。

2、控制電機(jī)的應(yīng)用

1）生產(chǎn)過(guò)程中和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2）遙控和遙測(cè)系統(tǒng)。

3）同步隨動(dòng)系統(tǒng)。

4）生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)。

5）自動(dòng)儀表和自動(dòng)化記錄裝置。

6）模擬計(jì)算裝置。

根據(jù)用途和功能不同，控制電機(jī)分為訊號(hào)元件和功率元件兩大類(lèi)。凡是用于轉(zhuǎn)換訊號(hào)的屬于訊號(hào)元件，例如把角位移轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)的旋轉(zhuǎn)變壓器、自整角變壓器以及把速度轉(zhuǎn)換成電壓訊號(hào)的測(cè)速發(fā)電機(jī)等。

凡是把電訊號(hào)轉(zhuǎn)換成功率的都屬于功率元件，如把較小的電訊號(hào)放大并控制較大功率的電機(jī)放大機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的指示式自整角機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。

二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將輸入的脈沖訊號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角度或直線位移的控制電機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖訊號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)固定角位移或移動(dòng)一個(gè)直線位移，因運(yùn)動(dòng)是斷續(xù)的，故又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，其結(jié)構(gòu)和工作原理各不相同。按其結(jié)構(gòu)不同，可分為反應(yīng)式和勵(lì)磁式，而勵(lì)磁式又分為供電勵(lì)磁式和永久勵(lì)磁式兩種。按供電相數(shù)分有單相式、兩相式和三相式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)，因此廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)記錄儀表等。

三、伺服電動(dòng)機(jī)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,伺服電動(dòng)機(jī)是用作執(zhí)行元件。把輸入的電訊號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度。按其供電電源的不同，可分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流服電動(dòng)機(jī)。

1、直流伺服電動(dòng)機(jī)

直流伺服電動(dòng)機(jī)一般是微型直流電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)與普通直流電動(dòng)機(jī)相似，其勵(lì)磁方式為他勵(lì)式或永磁式。有兩種控制方式，磁場(chǎng)控制和電樞控制。直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁路一般不飽和，無(wú)需考慮磁化曲線非線性和電樞反應(yīng)的影響

2、交流伺服電動(dòng)機(jī)

交流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與一般的兩相異步電動(dòng)機(jī)基本相同，但也有其特點(diǎn)。

對(duì)交流伺服電動(dòng)機(jī)的要求是:

1）可控性好

當(dāng)訊號(hào)電壓為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)停轉(zhuǎn)，要求無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象；

2）運(yùn)行穩(wěn)定

當(dāng)控制訊號(hào)改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)能在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行；

3）快速響應(yīng)

要求對(duì)訊號(hào)反應(yīng)靈敏，接到控制訊號(hào)時(shí)能快速起動(dòng)，失去訊號(hào)后能自行制動(dòng)，迅速停轉(zhuǎn)。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與一般異步電動(dòng)機(jī)相似，有兩個(gè)定子繞組即勵(lì)磁繞組和控制繞組，兩者在空間上相差90^0^電角度。勵(lì)磁繞組接供電電源，控制繞組接控制電路。其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有鼠籠型和非磁性杯型兩種。鼠籠型與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相似,這種電動(dòng)機(jī)具有勵(lì)磁電流小、體積小、機(jī)械強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于小功率自控系統(tǒng)中。

在快速響應(yīng)性能要求較高的場(chǎng)合下，多采用非磁性空心杯轉(zhuǎn)子，由于它慣性小，摩擦力矩小，所以工作時(shí)反應(yīng)靈敏，改變轉(zhuǎn)向迅速，無(wú)噪音，并且調(diào)速范圍大，因此廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中。