电机与拖动技术 刘爱民 第十章.ppt

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1、电机与拖动技术主讲人刘爱民第10章微特电机10.1单相异步电动机10.2伺服电动机10.3力矩电动机10.4测速发电机10.5步进电动机第10章微特电机10.6旋转变压器10.7自整角机10.8直线电动机10.9开关磁阻电机10.10无刷直流电动机第10章微特电机10.11盘式电动机第10章微特电机微特电机是自动控制系统、遥控和解算装置中重要的元件，在系统中具有执行、检测和解算的功能。从基本理论上讲，微特电机与普通电机没有本质上的区别，但其主要作用是完成控制信号的传递和转换，注重高精度和快速响应。各类微型驱动电机和控制电机主要包括：单相异步电动机、伺服电动机、测速

2、发电机、步进电动机、旋转变压器、自整角机、直线电动机、力矩电动机、开关磁阻电机、无刷直流电机以及盘式电动机。微特电机从总体上分为两大类：一类是驱动微电机：在电力拖动系统中作为执行机构使用，如单相异步电机、伺服电机、力矩电机、直线电机以及超声波电机等；另一类是控制电机：在电力拖动系统中以完成信号的转换和传递为目的，如测速发电机、自整角机以及旋转变压器等。第10章微特电机10.1单相异步电动机单相异步电动机是单相电源供电异步电动机的总称。它一般是由定子两相绕组和转子鼠笼绕组组成。10.1.1单相绕组通电时异步电动机的磁场与机械特性单相异步电动机的结构如图10-1所示。

3、定子包括两相绕组：一相为主绕组（又称为工作绕组）；另一相为起动绕组（又称为辅绕组），两相定子绕组空间互差90°，转子为鼠笼式结构。(a)结构(b)脉振磁势的分解图10-1单相异步电动机的结构图与磁场情况第10章微特电机10.1单相异步电动机对主绕组单独通电、起动绕组开路时异步电动机所产生电磁转矩进行分析：单相绕组通以单相正弦交流电流将产生脉振磁势。该脉振磁势可分解为两个幅值相等（大小为脉振磁势幅值的一半）、转速相同（均为同步速）且转向相反的旋转磁势。其解析表达式为两个旋转磁势、将分别产生两个转向相反的旋转磁场。定子旋转磁场与转子感应电流相互作用分别在转子上产生正、

4、反转的电磁转矩和。其中，对正向旋转磁场而言，转子的转差率为：对于反向旋转磁场而言，转子的转差率为第10章微特电机10.1单相异步电动机借助于三相异步电机的等效电路便可得到单相异步电动机的等效电路为图10-2单相异步电动机的等效电路根据图10-2的等效电路，同时忽略激磁电流，单相异步电动机的电磁转矩表达式为：转子电流为：第10章微特电机10.1单相异步电动机图10-3单相异步电动机的曲线与机械特性对于单相绕组，当转速为零时，合成电磁转矩为零。亦即单相绕组通电不会产生起动转矩。一旦在外力作用下转子沿某一方向开始旋转，则合成电磁转矩将不再为零。即使外力去掉，转子仍将沿该

5、方向继续旋转。因此，转子的转向取决于刚开始施加外力的方向。理想空载转速低于同步速，表明单相异步电动机的额定转差率高于普通三相异步电动机。第10章微特电机10.1单相异步电动机10.1.2两相绕组通电时异步电动机的磁场与机械特性理想空载转速低于同步速，表明单相异步电动机的额定转差率高于普通三相异步电动机。1.两相绕组通电时异步电动机的旋转磁场设单相异步电动机主、辅绕组空间互成90°，其有效匝数分别为、，主、辅绕组分别通入如下电流：主、副绕组所产生的定子基波磁势可分别表示为：第10章微特电机10.1单相异步电动机主、辅绕组脉振磁势的基波幅值分别为：定子基波合成磁势为：

6、正向旋转磁势的幅值为；反向旋转磁势的幅值为。由于两种旋转磁势的幅值不相等，且转向相反，其合成磁势为一幅值变化的椭圆形旋转磁势，如图10-4所示。图10-4定子电流产生的椭圆形旋转磁势第10章微特电机10.1单相异步电动机定子基波合成磁势的轨迹为：由此可知两相定子绕组通以两相对称电流所产生的定子基波合成磁势为椭圆形旋转磁势。2.两相绕组异步电动机的机械特性图10-5为两相绕组异步电动机当主、副绕组分别通以幅值不同（或相位不同）的电流，且时的机械特性。图10-5两相绕组异步电动机的机械特性当主、副绕组分别通以幅值不同（或相位不同）的电流时，两相绕组异步电动机则产生起动

7、转矩。第10章微特电机10.1单相异步电动机3.单相异步电动机的类型（1）电阻分相式单相电动机电阻分相式单相电动机的结构如图10-6所示，其具有如下特点：1）主、辅绕组（或起动绕组）空间互差90°。2）辅绕组的电阻与电抗的比值比主绕组高，以确保同一电压作用下两绕组所流过的电流相位不同。图10-6电阻分相式单相异步电动机图10-7电阻分相式单相异步电动机的典型机械特性曲线第10章微特电机10.1单相异步电动机（2）电容起动式单相电动机电容单相起动式异步电动机的主、辅绕组的匝数一般相等（也可以不同）；副绕组是通过与电容C以及离心开关K串联后与电源并联。如下图所示。图1

8、0-8电容