电机与拖动基础及MATLAB仿真 教学课件 作者 陈亚爱 第6章 驱动和控制微电机.ppt

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1、电机与拖动基础及MATLAB仿真陈亚爱周京华编著李正熙主审Page2本课程的章节和内容绪论第1章变压器第2章三相交流电动机第3章三相交流电动机的电力拖动第4章直流电机第5章直流电动机的电力拖动第6章驱动和控制微电机第7章电动机容量的选择Page3第6章驱动和控制微电机本章内容6.1概述6.2单相异步电动机6.3测速发电机6.4伺服电动机6.5步进电动机6.6其他驱动和控制微电机Page4本章教学基本要求了解各种常用的驱动和控制微电机基本工作原理、特点、适用场合，掌握相应的工作特性，熟悉其控制或驱动方法。Page5微电机按其功能可分为三大类：控制微电机、驱动微电机和电源微电机。Page66.1概

2、述控制微电机的作用是在自动控制系统中作为检测、放大、执行和解算元件，用作对运动物体的位置或速度进行快速和精确的控制，这种电机着重于特性的高精度和快速反应，功率一般从数百毫瓦到数百瓦，机壳外径一般是12~130mm，但在地面设备和舰船设备中的大功率控制系统中，功率大的有近20kW，外径可达1m。驱动微电机作为小型和微动力，用作驱动各种要求的机械负载。其功率一般从数百毫瓦到数百瓦，高速情况下可达数千瓦，外壳直径一般不大于160mm或轴中心高不大于90mm。电源微电机作为独立的小型能量转换装置，用作将机械能转换成电能或将一种电能转换成另一种电能，其功率一般从数百瓦到数十千瓦。6.1概述微电机与普通电

3、机的区别在于：普通旋转电机的主要任务是进行机电能量转换，一般作为动力使用；微电机在控制系统中只是一个元件，其主要任务是完成控制信号的传递和转换，而能量转换是次要的，对其要求是运行可靠、动作迅速、准确性高，此外军用微电机还要求对工作环境有较高的适应性，而工业和民用微电机需成本低廉。本章重点讨论驱动微电机和控制微电机。Page7单相异步电动机的运行原理与三相异步电动机基本相同，但又有自身特点。单相异步电动机的定子有两个绕组，一个为起动绕组（又称副绕组），另一个为工作绕组（又称主绕组），转子为普通笼型。Page86.2单相异步电动机6.2.1单相异步电动机的基本工作原理基本工作原理为：给单相异步电动

4、机定子绕组通入单相交流电，便会产生旋转磁场，根据电磁感应定律，气隙旋转磁场切割转子绕组，并在转子绕组中产生感应电动势和电流，从而产生电磁转矩，使电动机旋转，实现机电能量转换。基本结构工作原理现假设工作绕组中通入的单相交流电为i=√2Icoswt，则产生的单相脉振磁动势的基波表达式为Page96.2单相异步电动机6.2.1单相异步电动机的基本工作原理上式表明单相脉振磁动势可分解成两个转速和幅值相等、转向相反的圆形旋转磁动势，每个旋转磁动势的幅值为脉振磁动势幅值的一半。工作原理（6-1）正转旋转磁动势表达式为反转旋转磁动势表达式为又设正、反转旋转磁动势产生的正、反转磁通分别为F+和F－，在转子绕组

5、中同时产生对应的感应电动势和电流，从而产生正、反转的电磁转矩，它们与三相笼型异步电动机在正转旋转磁动势（电源相序为正时）或反转旋转磁动势（电源相序为负时）分别作用下受的电磁转矩完全相似。Page106.2单相异步电动机6.2.1单相异步电动机的基本工作原理工作原理图6-1一相绕组接电源时单相异步机机械特性对应的正序和反序的机械特性T+=f（s+）和T－=f（s－）如图6-1曲线1和曲线2所示。由图可见，两条机械特性之间对原点对称。Page116.2单相异步电动机6.2.1单相异步电动机的基本工作原理工作原理图6-1一相绕组接电源时单相异步机机械特性因而单相脉振磁动势产生的电磁转矩为T=T++T

6、－，单相异步电动机的机械特性T=f(s)是曲线1和曲线2的合成，如图6-1曲线3所示。机械特性具有以下特点：Page126.2单相异步电动机6.2.1单相异步电动机的基本工作原理工作原理图6-1一相绕组接电源时单相异步机机械特性①曲线过原点，即n=0时，T=0，无起动转矩，若不采取措施，不能自行起动；②在s=1时，合成转矩是对称的，无固定转向，旋转方向由起动转矩方向决定；③由于反序T－=f(s－)的存在，使合成的电磁转矩T减小、最大转矩Tm、输出功率P2、效率η都相应减小，所以相同体积下的单相异步电动机容量为三相异步电动机的1/3~2/3。单相异步电动机定子上只有一相绕组是无法自行起动的，但可

7、以运行，必须解决起动问题。Page136.2单相异步电动机6.2.2单相异步电动机的起动图6-1一相绕组接电源时单相异步机机械特性在空间分布相差90º电角度的两相对称绕组中通入两相对称交流电时，会产生旋转磁动势，使电动机带负载转动。单相异步电动机能起动的必要条件为：定子应有在空间分布互差一定相位的两相绕组，同时通入两相绕组的交流电也要互差一定相位。实际单相异步电动机安装两套空间相差90º电角度的绕