其他驱动和控制电机

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1、第七章其他驱动和控制电机第一节单相感应电动机第二节伺服电动机第三节测速发电机第三节步进电动机第五节无刷直流电动机随着科学技术的发展，微电机已经成为现代工业自动化、办公自动化、家用电器和现代军事装备中不可缺少的重要元件。微电机是在普通旋转电机的基础上发展起来具有特殊性能的小功率电机。按其作用可分为两大类：驱动微电机和控制微电机。驱动微电机用于驱动小功率负载，常用的有无刷直流电机、步进电机、单向感应电动机、交直流伺服电动机和低速同步电动机。控制微电机主要作信号的变换和传递，常用的有交直流测速发电机、旋转变压器和自整角机等。控制电机是用来实现信号转换

2、的电机。在自动控制系统中用作检测、执行和校正等元件使用。其功率一般从数毫瓦到数百瓦。控制电机是在动力电机（普通电机）的基础上发展起来的，从基本原理来说，与动力电机并无本质区别。动力电机的主要任务是完成能量的转换，对它们的要求主要是提高效率等经济指标及起动、调速等性能。而控制电机的主要任务是完成控制信号的传递和转换。所以，对它的基本要求是高精确度、高灵敏度和高可靠性。第一节单相感应电动机单相感应电动机又称单相异步电动机。由于单相电动机具有结构简单、价格低廉、运行可靠及维护使用方便等一系列优点，只需单相交流电源供电，因而被广泛地应用于小型机床、轻工

3、设备、商业机械、食品加工机械、医疗卫生器械、家用电器、日用机电用具等。一.概述例如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、吸尘器、电动工具、仪器仪表、农用水泵等。单相异步电动机定子绕组是单相绕组，转子为笼型。工作时，定子绕组接在单相交流电源上。单相感应电动机的定子绕组并非只有一相绕组，因为这样的电动机并不能产生起动转矩。为了产生起动转矩，单相感应电动机定子上必须安放两个绕组，一个为工作绕组（也称主绕组），另一个为起动绕组（也称副绕组），转子与其它电机完全一样。（两相对称绕组，相位互差90º电角度。）当定子绕组接到单相交流电源上时，在气隙中便产生旋转磁场，

4、依靠电磁感应作用，使转子绕组产生感应电势和电流，从而产生电磁转矩，以实现电能到机械能的转换。二.单相感应电动机的工作原理通常单相感应电动机起动绕组只是在起动时接入电源，当转速达到75％~80％同步转速时，将它从电源上脱开，故运行时只有一个绕组接在电源上。下面分析只有一个工作绕组接在电源上的单相感应电动机的工作原理。当工作绕组通以单相交流电流i=Icosωt时将产生磁势，这是一个单脉振磁势：f(x,t)=Fcosxcosωt。（基波）利用三角公式将式改写成：f(x,t)=cos(x-ωt)+cos(x+ωt)公式表示f(x,t)为一个脉振电势，其

5、特征是磁势的轴线在空间固定不变，但各点磁势的大小随时间变化，公式表示f(x,t)由两个旋转磁势组成。其中一个为正向旋转磁势：f+(x,t)=cos(x-ωt)另一个为反向旋转磁势：f-(x,t)=cos(x+ωt)若转子借助某一外力向任一方向旋转，例如沿T+方向旋转，设转速为n，则对正转磁场而言，转子的转差率为：S+==S而对反转磁场，则有：S-==2-S跟普通的三相感应电动机一样，T+和T-与转差率的关系曲线如图所示，单相感应电动机的电磁转矩是两台三相感应电动机转矩之和，即T=T++T-。如图所示给出了单相感应电动机的n=f(T)曲线。由如图

6、所示的n=f(T)曲线可以得到单相感应电动机的几个重要结论：（1）当转速n=0时，T+与T—大小相等方向相反，合成电磁转矩为零。所以单相感应电动机是没有起动转矩的，如果不采用其他措施，它是不能自行启动的。（2）在n=0，S=1的两边，合成转矩是对称的，因此单相感应电动机没有固定转向，究竟朝那个方向旋转由启动转矩方向决定。由此可以得到一个重要结论：一个空间按正弦分布，振幅随时间作正弦变化的脉振磁势，可以分解成两个转速和幅值相等，转向相反的圆形旋转磁势，每一个圆形旋转磁势的幅值为原有的脉振磁势幅值的一半。根据这一结论，我们可以把单相感应电动机看成两

7、台同轴连接的三相感应电动机，如图7-1所示，两台三相感应电动机通入相同的电流，但相序相反，因而两套三相定子绕组产生的旋转磁势幅值相等，转向相反。由三相感应电动机基本原理可知，正转磁势最终产生正的电磁转矩T+，反转磁势最终产生负的电磁转矩T-。由如图所示的n=f(T)曲线可以得到单相感应电动机的几个重要结论：（1）当转速n=0时，T+与T—大小相等方向相反，合成电磁转矩为零。所以单相感应电动机是没有起动转矩的，如果不采用其他措施，它是不能自行启动的。（2）在n=0，S=1的两边，合成转矩是对称的，因此单相感应电动机没有固定转向，究竟朝那个方向旋转

8、由启动转矩方向决定。（3）负序转矩的存在，使电机的总转矩减小，最大转矩也随之减小，因而输出功率减小，效率较低。（4）在体积相同的情况下，单相感应电动机