4.1 伺服电动机（课件）-高一《电机与电气控制技术》同步精品课堂(人邮版·第2版)

《电机与电气控制技术》（第2版）中国工业出版社及人民邮电出版社 同步精品课程——中职专业课 第4章 磁路与变压器 4.1 伺服电动机 知识目标 1. 了解伺服电动机的基本概念、结构组成、工作原理等； 2.掌握交流伺服电动机和直流伺服电动机的原理及应用范围； 3.熟悉伺服电动机的控制系统，如位置控制模式、速度控制模式、转矩控制模式等； 4.了解伺服电动机的常见故障及处理方法，例如电机过热、磁铁短路等故障。 能力目标 1. 能够分析伺服电动机控制系统，设计并实现伺服电机的控制策略； 2.能够选择合适的伺服电动机控制器和编码器，并调节相关参数； 3.能够运用伺服电动机实现各种位置和速度控制任务； 4.能够处理伺服电动机的常见故障，并采取相应的维修和处理措施。 情感目标 1.培养学生对伺服电动机技术的兴趣和热情； 2.培养探索精神和创新思维，促进学生在实践中发现问题，解决问题； 3.培养学生对工程实践的责任心和使命感，强化学生的工程师道德和职业素养。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是一个伺服电动机的实际应用案例 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 1.直流伺服电动机 ①直流伺服电动机的分类 直流伺服电动机按照励磁方式的不同可分为永磁式直流伺服电动机和电磁式直流伺服电动机： 永磁式直流伺服电动机的磁极由永久磁铁制成，不需要励磁绕组和励磁电源。 电磁式直流伺服电动机一般采用他励结构，磁极由励磁绕组构成 通过单独的励磁电源供电。 因此，直流伺服电动机实质上就是一台微型的他励直流电动机 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 1.直流伺服电动机 按照转子结构的不同，直流伺服电动机分直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机。 空心杯形转子直流伺服电动机由于其性能指标较低，现在已很少采用；无槽电枢直流伺服电动 机的转子是直径较小的细长型圆柱铁心，通过耐热树脂将电枢绕组固定在铁心上，具有散热好、 性能指标高、快速性好的特点。 图4所示为直流伺服电动机产品外形及无槽电枢直流伺服电动 机结构示意图 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 ②直流伺服电动机的控制原理 工程中采用直流电压信号控制伺服电动机的转速和转向，其控制方式有两种： 一种称为电枢控制，在电动机的励磁绕组上加上恒压励磁，将控制电压作用于电枢绕组进行控制： 另一种称为磁场控制，在电动机的电枢绕组上施加恒压，将控制电压作用于励磁绕组进行控制由于磁场控制性能不如电枢控制，因此工程实际中多采用电枢控制。 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 伺服电动机的机械特性，指控制电压一定时转速 随转矩变化的关系。当作用于电枢回路 的控制 电压U。不变时，转矩T越大，电动机的转速n越 低，转矩T与转速n之间呈线性关 系，不同控 制电压作用下的机械特性如图4.3所示 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 由图4.3可知，在负载转矩T一定，磁通不变时，控制电压U高，转速n也高，转速n 的增加与控 制电压的增加成正比；当U0时，n=0，电动机停转。要改变直流伺服电动机的 转向，可通过 改变控制电压U。的极性来实现，所以直流伺服电动机具有可控性 自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，由于同一主磁通穿过两绕组，所以一 次侧、二 次侧电压的变比仍等于一次侧、二次侧绕组的匝数比自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，由于同一主磁通穿过两绕组，所以一 次侧、二 次侧电压的变比仍等于一次侧、二次侧绕组的匝数比 实验室使用的自耦变压器通常做成可调式的。它有一个环形的铁心，线圈绕在环形的铁 心上。转 动手柄时，带动滑动触点来改变二次侧绕组的匝数 从而均匀地改变输出电压，这种可以平滑调节 输出电压的自 耦变压器称为调压器。所示为单相和三相自耦调压器 外形图 实验室使用的自耦变压器通常做成可调式的。它有一个环形的铁心，线圈绕在环形的铁 心上。转 动手柄时，带动滑动触点来改变二次侧绕组的匝数 从而均匀地改变输出电压，这种可以平滑调节 输出电压的自 耦变压器称为调压器。所示为单相和三相自耦调压器 外形图 新知学习 02 一、伺服电动机的基本结构 2.交流伺服电动机 ①交流伺服电动机的结构 交流伺服电动机结构上类似于单相异步电动机，其定子铁心中安放着空间相差90°电角度的两 相绕组：一相称为励磁绕组，一相称为控制绕组。电动机工作时励磁绕组接单相交流电压，控 制绕组接控制信号电压，要求两相电压要同频率。 交流伺服电动机的转子有两种结构形式：一 种是如图4.4 所示的笼型转子，另一种是如图（b）所示的非磁性空心杯转子。 自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器一样，由于同一主磁通