电机与拖动基础 第2版 教学课件 作者 汤天浩 第11章－特种电机.ppt

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1、-1-第十一章特种电机*电机与拖动基础（第2版）第一节单相异步电动机第三节磁阻式同步电动机第四节磁滞式同步电动机第五节步进电动机第六节直线电动机第二节异步伺服电动机-2-引言前面介绍的直流电机、变压器、异步电机和同步电机统称为普通电机。在日常生活和生产实际中还广泛使用着各种特殊结构和特殊用途的电机，特别是随着新技术的不断发展和新材料的不断涌现，新型特种电机的研究和应用还处在不断发展之中。由于特种电机大都用于控制系统中，且功率较小，所以又称为控制电机。从本质上讲，特种电机的基本理论和分析方法与普通电机是一致的，但又有

2、其特殊性。本章主要介绍目前基本理论业已成熟，同时又应用比较广泛的特种电机。第十一章特种电机-3-第一节单相异步电动机第十一章特种电机一、概述所谓单相异步电动机是指正常情况下用单相交流电源供电的异步电动机。单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小等优点。由于只需要单相电源供电，使用方便，广泛应用于工业、农业和人民生活的各个方面，尤其以家用电器、电动工具、医疗器械等使用较多。与同容量的三相异步电动机相比较，单相异步电动机的体积较大，因此一般只做成小容量的。单相异步电动机的运行原理和普通三相异步电动机基本相同，但有其

3、自身的特点。单相异步电动机通常在定子上有两相绕组，转子是普通鼠笼型的。两相绕组在定子上的分布以及供电情况的不同，可以产生不同的起动特性和运行特性。-4-二、工作原理1.一相绕组通电时单相异步电动机定子两相绕组是主绕组m及副绕组a，它们一般是相差90空间电角度的两个分布绕组，通电时主绕组及副绕组都要产生空间分布的磁动势。定子绕组所产生的磁动势实际上是两相绕组产生的磁动势的叠加。由于副绕组是用于单相异步电动机的起动及改善运行性能，所以首先分析只有主绕组一相绕组通电时的机械特性，在此基础上再讨论定子两相绕组同时通电时的

4、机械特性。第十一章特种电机-5-根据交流电机的旋转磁场理论，若单相异步电动机只有主绕组m通入单相交流电，将产生空间正弦分布的脉振磁动势。该脉振磁动势可分解为转速相同、转向相反的两个圆形旋转磁动势，一个是正转磁动势，一个是反转磁动势。第十一章特种电机根据三相异步电机原理，可以将单相异步电动机视为两台完全一样的三相异步电动机分别作正相序运行及负相序运行时的叠加。对于正相序运行的三相异步电动机，其转差率为（11-1）-6-但对于反转磁动势而言，即负相序运行的三相异步电动机，其转差率应该为第十一章特种电机正转电磁转矩与正转

5、转差率的关系，以及反转电磁转矩与反转转差率的关系如图11-1中曲线1和曲线2所示。单相异步电动机的曲线就是曲线1、2的叠加，如图中曲线3所示。（11-2）-7-单相异步电动机的曲线具有下列特点：1）当即时，电磁转矩，即无起动转矩，电机不能够起动；2）当即时，电磁转矩。如果由于其它原因使电动机正转后，电磁转矩能使电动机继续正转运行。如果电动机反转了，也能继续反转运行。所以，对于单相异步电动机，定子上如果只有主绕组，则无起动转矩。第十一章特种电机-8-2.两相绕组通电时当单相异步电动机主绕组与副绕组同时通入不同相位的两

6、相交流电流时，一般情况下将产生椭圆形旋转磁动势。一个椭圆旋转磁动势同样可以分解成一个正转磁动势与一个是反转磁动势。第十一章特种电机此时合成的机械特性是一条不过原点的曲线。当时，电动机的、及3条曲线如图11-2所示。-9-可见，当时，若，则，电动机可以正向起动；同理，当时，若，则，电动机可以反向起动。第十一章特种电机根据上述分析可知，单相异步电动机若能起动必须具备：①定子具有空间不同相位的两个绕组；②两个绕组中通入不同相位的交流电。-10-第十一章特种电机三、单相异步电动机的分类单相异步电动机的主要优点是使用单相交流

7、电源，但是单相异步电动机起动时又要求在两相绕组中通入相位不同的两相电流。如何把定子绕组中的电流相位分开即“分相”是单相异步电动机必须解决的首要问题。根据分相方法的不同就有不同类型的单相异步电动机。-11-第十一章特种电机1.电阻分相起动异步电动机电阻分相起动异步电动机的副绕组通过一个离心开关和主绕组并联接到单相电源上，如图11-3所示。为使定子两相绕组中电流存在相位差，在设计上使两相绕组的阻抗不等，接在同一电源上可导致副绕组中电流的相位超前主绕组中电流的相位，达到分相的目的。这种异步电动机由于受到绕组的制约两相绕组

8、中电流的相位差不大，因而起动转矩不大。-12-2.电容分相起动异步电动机电容分相起动异步电动机是在副绕组中串联电容再通过一个离心开关和主绕组并联接到单相电源上，如图11-4所示。由于电容的作用副绕组回路的阻抗呈容性，而主绕组回路的阻抗呈感性，从而导致两相绕组中电流的相位差较大。因此，电容分相起动异步电动机具有较大的起动转矩。电容分相起动异步电动机改变转子旋转