电机及拖动基础_吴玉香_微控电机.ppt

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1、本章主要教学内容1.单相异步电动机2.伺服电动机3.测速发电机4.步进电动机5.开关磁阻电动机6.力矩电动机7.直线电动机8.无刷直流电动机9.超声波电机8.1单相异步电动机由单相电源供电的异步电动机即为单相异步电动机。8.1.1基本结构单相异步电动机的接线如右图。结构特点：1）通常定子有主、辅两绕组，主绕组占2/3槽，辅绕组占1/3槽；2）转子制成笼型。主要类型：1)分相式：电阻分相或电容分相；2)罩极式。单相异步电动机的接线示意图8.1.2单相异步电动机的工作原理单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考虑基波分量时，其表达式为脉振磁动势的分解转子转速为，转子对正向

2、旋转磁场的转差率为，则转子对反向旋转磁场的转差率为正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电磁转矩；两者之和构成电动机的合成电磁转矩，如下图。特点：(1)时，合成电磁转矩为零，说明它无起动转矩；(2)左右两边，合成转矩对称，说明它无固定的转向；(3)工作时的转向由起动时的转动方向决定。单相异步电动机T-s曲线8.1.3单相异步电动机的等效电路特点：1）当转子不动时，转差率，和大小相等；2）当转子旋转时，故单相异步电动机的等效电路8.1.4单相异步电动机的起动和调速一.起动方法1.分相式起动接线如右图起动原理：(1)两

3、个空间互差900电角度的不对称绕组通以不对称电流，在气隙中形成椭圆形旋转磁场，产生一定的起动转矩；(2)适当选择电容分相的电容，可在气隙中建立接近于圆形的旋转磁场，产生较大起动转矩，同时使起动电流减小；注意：工作绕组或起动绕组接电源的两出线端对调可改变电动机的转向。分相启动接线图2.罩极式起动罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结构如右图结构特点：在每个定子磁极上装有工作绕组。在磁极极靴的1/3处开有小槽，槽内嵌有短路铜环，把部分磁极“罩”起来，此铜环也称为罩极线圈；(2)转子仍为普通鼠笼式转子起动原理：(1)工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部分磁通

4、不通过铜环，另一部分磁通则通过铜环。由于和在空间上有一定的相位差，在时间上也有一定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形旋转磁场。(2)在椭圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。注意：罩极式起动的单相异步电动机，电机的转向总是从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。二.调速方法调压调速调速原理如图：实现办法：用电子开关做调压器，或采用串联电抗器，以控制电机端电压。调压调速原理图电容分相的单相异步电动机也常用工作绕组或起动绕组抽头的接法实现调速，典型接法有L形接法和T形接法。(a)(b)(a)(b)(a)高速接法(b)低速接法

5、8.2伺服电动机伺服电动机的功能是将输入的电信号转换为电动机转轴上的角位移或角速度。分为直流和交流伺服电动机。8.2.1直流伺服电动机1.基本结构和工作原理直流伺服电动机实际上就是微型他励直流电动机，由装有磁极的定子、可以转动的电枢和换向器组成。按励磁方式的不同，可分为电磁式和永磁式两种。直流伺服电动机的工作原理与普通直流电动机的工作原理相同，电磁转矩公式为，当或时，电动机能自动停止转动。2.直流伺服电动机的控制电枢控制：改变电枢绕组电压的方向与大小的控制方式。磁场控制：改变励磁绕组电压的方向与大小的控制方式(永磁直流伺服电动机无，电磁式直流伺服电动机也较少用）。电枢控制的直流

6、伺服电动机机械特性表达式为机械特性曲线：如右图。调节特性：指电动机在一定的负载转矩下，稳态转速随控制电枢电压的变化关系。它反应了电机在带负载情况下转速随控制信号的变化情况。(1)负载恒定的情况调节特性方程式：调节特性曲线：如右图。起始电压：(2)负载变化的情况负载变化时，直流伺服电动机的调节特性不再是一条直线了。由于在不同的转速条件下转矩会有所不同，因此电枢电流也会发生相应的变化，随着转速的增大，电阻上的压降也增大，电枢电动势的增量逐渐减小，此时直流伺服电动机的调节特性接近于一种近似饱和的特性，如右图。调节特性总结：电枢控制的直流伺服电动机的机械特性和负载恒定时的调节特性都是线

7、性的，而且不存在“自转”现象(控制信号消失后，电机仍不停止转动的现象称为“自转”现象)，在自动控制系统中是一种很好的执行元件。但电枢控制的直流伺服电动机并不是在任何情况下都能迅速准确反应控制电压的变化。由于摩擦及电机结构等原因，在电压降到一定程度时，直流伺服电动机的转速会时快时慢，很不均匀，出现低速爬行状态。在使用中要设法排除低速爬行状态的出现。8.2.2交流伺服电动机1.基本结构和工作原理交流伺服电动机实际上就是两相异步电动机，其原理电路如右图。交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机有相