控制電機的應用

一、控制電機

在自動控制系統中，作測量和比較元件、放大元件、執行和計算元件的旋轉電機統稱為控制電機。

1、控制電機的分類

控制電機分為直流控制電機和交流控制電機。直流控制電機有測速發電機、電機放大機和伺服電動機；交流控制電機有伺服電動機、測速發電機、步進電動機、旋轉變壓器和自整角機。

2、控制電機的應用

1）生產過程中和科學實驗中的自動控制、自動調節系統。

2）遙控和遙測系統。

3）同步隨動系統。

4）生產過程中的自動監視系統。

5）自動儀表和自動化記錄裝置。

6）模擬計算裝置。

根據用途和功能不同，控制電機分為訊號元件和功率元件兩大類。凡是用于轉換訊號的屬于訊號元件，例如把角位移轉換成電訊號的旋轉變壓器、自整角變壓器以及把速度轉換成電壓訊號的測速發電機等。

凡是把電訊號轉換成功率的都屬于功率元件，如把較小的電訊號放大并控制較大功率的電機放大機，將電能轉換成機械能的指示式自整角機和伺服電動機等。

二、步進電動機

步進電動機是一種將輸入的脈沖訊號轉換成機械角度或直線位移的控制電機。每輸入一個脈沖訊號，步進電動機轉過一個固定角位移或移動一個直線位移，因運動是斷續的，故又稱為脈沖電動機。

步進電動機的種類很多，其結構和工作原理各不相同。按其結構不同，可分為反應式和勵磁式，而勵磁式又分為供電勵磁式和永久勵磁式兩種。按供電相數分有單相式、兩相式和三相式步進電動機。

由于步進電動機可作旋轉運動、直線運動和平面運動，因此廣泛應用于數控機床、自動記錄儀表等。

三、伺服電動機

在自動控制系統中,伺服電動機是用作執行元件。把輸入的電訊號轉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機和交流服電動機。

1、直流伺服電動機

直流伺服電動機一般是微型直流電動機。其結構與普通直流電動機相似，其勵磁方式為他勵式或永磁式。有兩種控制方式，磁場控制和電樞控制。直流伺服電動機的磁路一般不飽和，無需考慮磁化曲線非線性和電樞反應的影響

2、交流伺服電動機

交流伺服電動機的基本結構和工作原理與一般的兩相異步電動機基本相同，但也有其特點。

對交流伺服電動機的要求是:

1）可控性好

當訊號電壓為零時，電動機能自動停轉，要求無自轉現象；

2）運行穩定

當控制訊號改變時，電動機能在寬廣的轉速范圍內穩定運行；

3）快速響應

要求對訊號反應靈敏，接到控制訊號時能快速起動，失去訊號后能自行制動，迅速停轉。

交流伺服電動機的定子結構與一般異步電動機相似，有兩個定子繞組即勵磁繞組和控制繞組，兩者在空間上相差90^0^電角度。勵磁繞組接供電電源，控制繞組接控制電路。其轉子結構有鼠籠型和非磁性杯型兩種。鼠籠型與一般籠型異步電動機的轉子相似,這種電動機具有勵磁電流小、體積小、機械強度高的優點，廣泛用于小功率自控系統中。

在快速響應性能要求較高的場合下，多采用非磁性空心杯轉子，由于它慣性小，摩擦力矩小，所以工作時反應靈敏，改變轉向迅速，無噪音，并且調速范圍大，因此廣泛應用于自動控制系統中。