相交流電機(jī)課件

1、相交流電機(jī)第七章第七章直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)相交流電機(jī)第七章第七章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 7.2 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)7.2.1 概述概述7.2.2 工作原理工作原理7.2.3 電樞電動(dòng)勢(shì)及電壓平衡關(guān)系電樞電動(dòng)勢(shì)及電壓平衡關(guān)系7.2.4 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩7.2.5 機(jī)械特性機(jī)械特性7.2.6 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.2.7 直流電動(dòng)機(jī)的使用和額定值直流電動(dòng)機(jī)的使用和額定值7.3單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)7.4步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)相交流電機(jī)本課作業(yè)7-137-147-1810相交流電機(jī)7.2.1 概述概述與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流

2、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和維護(hù)不如異步機(jī)方便，而且要使用直流電源。用和維護(hù)不如異步機(jī)方便，而且要使用直流電源。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速性能好）調(diào)速性能好:調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。（2）起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、停車。）起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、停車。（3）易于控制。）易于控制。應(yīng)用：應(yīng)用：（1）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、無(wú)軌電車、中大型龍門刨床等）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、無(wú)軌電車、中大型龍門刨床等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。（3）家庭：電動(dòng)縫紉機(jī)、電

3、動(dòng)自行車、電動(dòng)玩具）家庭：電動(dòng)縫紉機(jī)、電動(dòng)自行車、電動(dòng)玩具相交流電機(jī)7.2.2 工作原理工作原理 一、一、 工作原理工作原理 U+NS電刷電刷換向片換向片直流電源直流電源電刷電刷換向器換向器線圈線圈II相交流電機(jī)注意：注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場(chǎng)的作用下，由左手定則，通電線圈在磁場(chǎng)的作用下，使線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。使線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。FFU+NS電刷電刷換向片換向片II相交流電機(jī)FFU+NS電刷電刷換向片

4、換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中由右手定則，線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。方向相反。相交流電機(jī)直流發(fā)電機(jī)用右手定則判用右手定則判感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea的方向的方向U+NSEEIa電樞繞組電樞繞組電阻電阻RanKEE感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)aaRIEU輸出電壓輸出電壓相交流電機(jī)二、二、 直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座機(jī)座磁極磁極勵(lì)磁勵(lì)磁繞組繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相交流電機(jī)1. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

5、子（又稱電樞）（又稱電樞） 由鐵芯、繞組（線圈）、換向器組成。由鐵芯、繞組（線圈）、換向器組成。2. 定子定子定子的分類：定子的分類：永磁式：由永久磁鐵做成。永磁式：由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中勵(lì)磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中 通過(guò)直流電，形成電磁鐵。通過(guò)直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁的定義：勵(lì)磁的定義：磁極上的線圈通以直流電磁極上的線圈通以直流電 產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。相交流電機(jī)根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的直流電機(jī)又可細(xì)分為：直流電機(jī)又可細(xì)分為：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。勵(lì)

6、磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在 同一電源上。同一電源上。M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)并勵(lì)UIfM串勵(lì)串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)U相交流電機(jī)7.2.3 7.2.3 電樞電動(dòng)勢(shì)及電壓平衡關(guān)系電樞電動(dòng)勢(shì)及電壓平衡關(guān)系電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。通電線圈在

7、磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)在線場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（用圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（用E表示）。表示）。一、一、 電樞中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEE相交流電機(jī)根據(jù)右手定則知，根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，和原通入的電流方向相反，其大小為：其大小為：nKEEKE：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ：磁通：磁通單位：?jiǎn)挝唬?（韋伯），（韋伯），n（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/每分），每分），E（伏）（伏）FFU+NS電刷電刷換向片換向片IIEE相交流電機(jī)二、二、 電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系電樞繞組中電壓的平衡

8、關(guān)系因?yàn)橐驗(yàn)镋與通入的電流方向相反，所以叫反電勢(shì)。與通入的電流方向相反，所以叫反電勢(shì)。aaRIEUU：外加電壓：外加電壓Ra:繞組電阻繞組電阻MRaIaE+U以上兩公式反映的概念：以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通、轉(zhuǎn)速成正比，若想電樞反電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通、轉(zhuǎn)速成正比，若想 改變改變E，只能改變，只能改變 或或 n。(2)若忽略繞組中的電阻若忽略繞組中的電阻Ra，則，則 ， 可見，當(dāng)外加電壓一定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁通成反可見，當(dāng)外加電壓一定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁通成反 比，通過(guò)改變比，通過(guò)改變 可調(diào)速?？烧{(diào)速。nKEUEnKEE相交流電機(jī)7.2.4 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩aTIKT KT：與

9、線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù) （與線圈大小，磁極的對(duì)數(shù)等有關(guān)）（與線圈大小，磁極的對(duì)數(shù)等有關(guān)） ：線圈所處位置的磁通：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流：電樞繞組中的電流一、電磁轉(zhuǎn)矩一、電磁轉(zhuǎn)矩單位：?jiǎn)挝唬?（韋伯），（韋伯），Ia（安培），（安培），T（牛頓（牛頓 米）米）由轉(zhuǎn)矩公式可知：由轉(zhuǎn)矩公式可知：(1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵(lì)磁磁通和電樞電流。產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵(lì)磁磁通和電樞電流。(2)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者 改變磁通的方向。改變磁通的方向。相交流電機(jī)二、二、 轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩電磁

10、轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須和外為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須和外加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即0TTTLTL： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0 ：空載轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩平衡過(guò)程：轉(zhuǎn)矩平衡過(guò)程：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TL）發(fā)生變化時(shí)，）發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢(shì)、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)新的平衡。轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)新的平衡。相交流電機(jī)例：例：設(shè)外加電樞電壓設(shè)外加電樞電壓 U 一定，一定，T=TL+ T0(平衡平衡)，這時(shí)，這時(shí)，若若TL突然增加，則調(diào)整過(guò)程為：突然增加，則調(diào)整過(guò)程為：與原平

11、衡點(diǎn)相比，新的平衡點(diǎn)：與原平衡點(diǎn)相比，新的平衡點(diǎn)：Ia 、 P入入 TL n E Ia T 最后達(dá)到新的平衡點(diǎn)。最后達(dá)到新的平衡點(diǎn)。aTIKT aaRIEU相交流電機(jī) 機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)和串勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明。下邊以他勵(lì)和串勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性一樣。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性一樣。7.2.5 機(jī)械特性機(jī)械特性一、一、 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性即：即：TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，aTEaaIKTnKERIEUTKKRKUnETaE2M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaU相交流

12、電機(jī)n0： 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速, ,即即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。（實(shí)際工作時(shí)的轉(zhuǎn)速。（實(shí)際工作時(shí)時(shí), ,由于有空載損耗，電機(jī)的由于有空載損耗，電機(jī)的T不會(huì)為不會(huì)為0 0。）。）當(dāng)當(dāng) T 時(shí)時(shí)n ，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻Ra很小，很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，所以在負(fù)載變化時(shí)， 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n 的變化不大的變化不大，屬硬機(jī)械，屬硬機(jī)械特性。特性。根據(jù)根據(jù) n-T 公式公式畫出特性曲線畫出特性曲線n0nNTNTn nTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，相交流電機(jī)串勵(lì)的特點(diǎn)：勵(lì)磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。串勵(lì)的特點(diǎn)：勵(lì)磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、二、

13、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性設(shè)磁通和電流成正比，即設(shè)磁通和電流成正比，即 =K Ia ,則則據(jù)此公式做出據(jù)此公式做出 T-n 曲線曲線aaaTaTaEERIEUIKKIKTnIKKnKE2nTEaETKKRTKKUKnM串勵(lì)串勵(lì)UIa相交流電機(jī)(1) (1) T=0時(shí)，在理想情況下，時(shí)，在理想情況下，n。但。但實(shí)際上負(fù)實(shí)際上負(fù) 載轉(zhuǎn)矩不會(huì)為載轉(zhuǎn)矩不會(huì)為 0 0，不會(huì)工作在，不會(huì)工作在 T=0 的狀態(tài)，的狀態(tài)， 但空載時(shí)但空載時(shí) T 很小，很小，n 很高。串勵(lì)不允許空載很高。串勵(lì)不允許空載 運(yùn)行，以防轉(zhuǎn)速過(guò)高。運(yùn)行，以防轉(zhuǎn)速過(guò)高。串勵(lì)特性：串勵(lì)特性：(2) (2) 隨轉(zhuǎn)矩的增大，隨轉(zhuǎn)

14、矩的增大，n 下降得很快，這種特性屬下降得很快，這種特性屬 軟機(jī)械特性。軟機(jī)械特性。nT相交流電機(jī)(2) (2) 恒功率負(fù)載（恒功率負(fù)載（P 一定時(shí)，一定時(shí)，T 和和 n 成反比），成反比）， 要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。直流電動(dòng)機(jī)特性類型的選擇直流電動(dòng)機(jī)特性類型的選擇: :(1) (1) 恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械( (TL一定，和轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)）要一定，和轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)）要 選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如： 金屬加工、起重機(jī)金屬加工、起重機(jī) 械等。械等。相交流電機(jī)7.2.6 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

15、復(fù)雜，價(jià)與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。下面以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。下面以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。（1 1）調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速。）調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速。（2 2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200 200 （他勵(lì)式）以上（他勵(lì)式）以上 （調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：相交流電機(jī)由該式可知，由該式可知，n 和和 有關(guān)，在有關(guān)，在 U

16、一定的情一定的情況下，改變況下，改變 可改變可改變 n 。在勵(lì)磁回路中串。在勵(lì)磁回路中串上電阻上電阻Rf，改變，改變Rf大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而改變改變 的大小。的大小。一、改變磁通（調(diào)磁）一、改變磁通（調(diào)磁）1.原理原理TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaU其中：其中： =K If相交流電機(jī) Rf If n ，但在額定情況下，但在額定情況下， 已接已接 近飽和，近飽和，If 再加大，對(duì)再加大，對(duì) 影響不大，所以這種增加影響不大，所以這種增加 磁通的辦法一般不用。磁通的辦法一般不用。 Rf If n ，減弱磁通是常用的調(diào)速方減弱磁通是常用的調(diào)

17、速方 法。法。If的調(diào)節(jié)有兩種情況：的調(diào)節(jié)有兩種情況：概念：概念：改變磁通調(diào)速的方法改變磁通調(diào)速的方法 減小磁通，減小磁通，n只能上調(diào)。只能上調(diào)。TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，相交流電機(jī)2.2.特性的變化特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因?yàn)椋阂驗(yàn)椋簄1021n （ 減小減?。?n 0n0nTLRf增增加加Tn TKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，相交流電機(jī)調(diào)速過(guò)程調(diào)速過(guò)程: : U一定一定, ,則則Rf E E Ia T n Ia E 暫時(shí)暫時(shí)T TLTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，最后達(dá)到

18、新的平衡最后達(dá)到新的平衡T =TL相交流電機(jī)（1 1）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)， 受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。不能太高。（2 2）調(diào)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多），）調(diào)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多）， 調(diào)節(jié)控制方便。調(diào)節(jié)控制方便。3.減小減小 調(diào)速的特點(diǎn)：調(diào)速的特點(diǎn)：相交流電機(jī)二、改變電樞電壓調(diào)速二、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一所以調(diào)速特性是一組平行曲線。組平行曲線。1.特性曲線特性曲線nn0n0n0

19、電電壓壓降降低低TTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，相交流電機(jī)2.2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1 1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超 過(guò)過(guò)UN，而，而 n U，所以調(diào)速只能向下調(diào)所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2 2）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速。）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速。（3 3）調(diào)速幅度較大。）調(diào)速幅度較大。MUfIfIaU變壓變壓整流整流220V整流整流調(diào)壓調(diào)壓220VUf=110V固定固定U=0110V可調(diào)可調(diào)改變電樞電壓調(diào)速方案舉例：改變電樞電壓調(diào)速方案舉例：相交流電機(jī)例：例：已知他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的已知他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的 PN=2

20、.2KW, UN=220V ,IaN=12.4A Ra=0.5 , nN=1500r/min。 求：求：（1）TL=0.5TN 時(shí)時(shí), n=? （2） =0.8 N 時(shí)時(shí), n=? 解：（解：（1） TL=0.5TN 時(shí)時(shí)aaERIUnKE143. 015004 .125 . 0220NaaEnRIUnEKNm1415002.295509550NNNnPTaTNIKT13.14 .1214aNTITKTKKRKUnETaE2相交流電機(jī)min)/ r (8 .151666.2146.153821413. 1143. 05 . 0143. 022022TKKRKUnTEaE（2） =0.8 N 時(shí)

21、時(shí)min)/ r (188984.331923148 . 013. 1143. 05 . 0143. 08 . 02202n相交流電機(jī)這種調(diào)速方法耗能較大，只用于小型直流機(jī)。這種調(diào)速方法耗能較大，只用于小型直流機(jī)。串勵(lì)電機(jī)也可用類似的方法調(diào)速。串勵(lì)電機(jī)也可用類似的方法調(diào)速。三、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速三、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速在電樞中串入電阻，在電樞中串入電阻，使使 n 、 n0不變，即不變，即電機(jī)的特性曲線變陡電機(jī)的特性曲線變陡（斜率變大），在相（斜率變大），在相同力矩下，同力矩下，n nn0RaRa + RTTKKRnETa2KUnE0nnn0其中其中，相交流電機(jī)7.2.7 直流電動(dòng)機(jī)的使用和額定值直流

22、電動(dòng)機(jī)的使用和額定值限制限制Iast的措施：的措施：（1）啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串電阻。）啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串電阻。（2）啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓。）啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓。一、使用一、使用1.啟動(dòng)啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí),n= 0 Ea=0，若加入額定電壓，則，若加入額定電壓，則aNaNastIRUIIast太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換向器。一般向器。一般Iast限制在限制在 (2-2.5)IaN 內(nèi)。內(nèi)。相交流電機(jī)(1)若電動(dòng)機(jī)原本靜止，由于勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩若電動(dòng)機(jī)原本靜止，由于勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩 T = KT Ia， 而而 0 ，電機(jī)將不能啟動(dòng)，因此，反電動(dòng)勢(shì)電機(jī)將不能啟動(dòng)，因此，反電動(dòng)

23、勢(shì) 為零，電樞電流會(huì)很大，電樞繞組有被燒毀為零，電樞電流會(huì)很大，電樞繞組有被燒毀 的危險(xiǎn)。的危險(xiǎn)。直流機(jī)在啟動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通，直流機(jī)在啟動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通，不能讓它斷開，而且啟動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁不能讓它斷開，而且啟動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生以下事故：路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生以下事故：注意：注意：相交流電機(jī)（2）如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)磁路突然斷開，）如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)磁路突然斷開， 則則 E ，Ia ，T 和和 ，可能不滿可能不滿 足足TL的要求，電動(dòng)機(jī)必將減速或停轉(zhuǎn)，使的要求，電動(dòng)機(jī)必將減速或停轉(zhuǎn)，使 Ia更大，也很危險(xiǎn)。更大，也很

24、危險(xiǎn)。（3）如果電機(jī)空載運(yùn)行，可能造成飛車。）如果電機(jī)空載運(yùn)行，可能造成飛車。 E Ia T T0 n 飛車飛車相交流電機(jī)措施：措施：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一定要有他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一定要有失磁保護(hù)失磁保護(hù)。一般在勵(lì)磁繞組加失壓繼電器或欠一般在勵(lì)磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時(shí)，自動(dòng)流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時(shí)，自動(dòng)切斷電樞電源切斷電樞電源U U。M他勵(lì)他勵(lì)UfIfIaU相交流電機(jī)2.2.反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1 1）改變勵(lì)磁電流的方向。）改變勵(lì)磁電流的方向。（2 2）或改變電樞電流的方向。）或改變電樞電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的

25、方法：改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：相交流電機(jī)（1 1）反接制動(dòng)）反接制動(dòng)3.3.制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：制動(dòng)的所采用的方法： 反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電回饋制動(dòng)反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電回饋制動(dòng)MUUfIf+R運(yùn)行運(yùn)行制動(dòng)制動(dòng)電阻電阻 R 的作用的作用是限制電源反是限制電源反接制動(dòng)時(shí)電樞接制動(dòng)時(shí)電樞的電流過(guò)大。的電流過(guò)大。相交流電機(jī)（2 2）能耗制動(dòng)）能耗制動(dòng) 電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf+R運(yùn)行運(yùn)行制動(dòng)制動(dòng)K停車時(shí)，電樞從停車時(shí)，電樞從電源斷開電源斷開,接到電接到電阻上，這時(shí)：由阻上，這時(shí)：由于慣性電樞仍保于慣性電樞仍保持原方向運(yùn)動(dòng)，持原方向運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)

26、勢(shì)方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也不變，電動(dòng)機(jī)也不變，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用。同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用。相交流電機(jī)特殊情況下，例如汽車下坡時(shí)、吊車重物下降時(shí)，特殊情況下，例如汽車下坡時(shí)、吊車重物下降時(shí)， 在重力的作用下在重力的作用下 n n0（ n0理想空載轉(zhuǎn)速），這理想空載轉(zhuǎn)速），這時(shí)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從時(shí)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)分升高。而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)分升高。(3) (3) 發(fā)電回饋制動(dòng)發(fā)電回饋制動(dòng)相交流電機(jī)直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞

27、組、勵(lì)磁繞組直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過(guò)標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小各兩個(gè)，可通過(guò)標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。區(qū)別。4.4.連接連接（1）繞組的阻值范圍）繞組的阻值范圍 電樞繞組電樞繞組的阻值在的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到零點(diǎn)幾歐姆到12歐姆歐姆。 他勵(lì)他勵(lì)/并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值有的阻值有幾百歐姆幾百歐姆。 串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值的阻值與電樞繞組的相當(dāng)與電樞繞組的相當(dāng)。自學(xué)自學(xué)相交流電機(jī)（2）繞組的符號(hào)）繞組的符號(hào)S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組電樞繞組他勵(lì)繞組他勵(lì)繞組并勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組串勵(lì)

28、繞組換向極繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組補(bǔ)償繞組啟動(dòng)繞組啟動(dòng)繞組始端始端繞組名稱繞組名稱末端末端相交流電機(jī)二、額定值二、額定值1. 額定功率額定功率PN :電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2. 額定電壓額定電壓UN ：額定工作情況下的電樞上加的額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：直流電壓。（例：110V，220V，440V） 3. 額定電流額定電流IN ： 額定電壓下，軸上輸出額定功率額定電壓下，軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：三者關(guān)系：PN=UNIN （ ：效率）：效率）相交流電機(jī)注意：注意：調(diào)速時(shí)對(duì)于沒

29、有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速調(diào)速時(shí)對(duì)于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速 不能超過(guò)不能超過(guò) 1.2nN 。4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：在在PN，UN，IN 時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電 機(jī)的轉(zhuǎn)速等級(jí)一般在機(jī)的轉(zhuǎn)速等級(jí)一般在 500500r/min 以上。特殊的直以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘或很高（每分鐘30003000轉(zhuǎn)以上）。轉(zhuǎn)以上）。相交流電機(jī)7.3 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)一、一、 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：定子放單相繞組（其中通定子放單相繞組（其中通220V單相交流電）

30、單相交流電） 轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子繞組繞組相交流電機(jī)1it220V1i NS 當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在電流正半周在電流正半周在電流負(fù)半周在電流負(fù)半周？相交流電機(jī)轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方 向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。其原理分析如下：其原理分析如下： 定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)（定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)

31、磁場(chǎng)（ ），可用），可用正、反兩個(gè)正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成而等效。即：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成而等效。即：- + -t m = + -= m/2相交流電機(jī)脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解 - + + - 相交流電機(jī)02s121ss1T2T正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特性正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩s起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零。為零。01s22s21s（正向）（正向）（反向）（反向）正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反反相交流電機(jī)電容分相式起動(dòng)電容分相式起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)KDU1I2ICWSTW: 主繞組（工作繞組）主繞組（工作繞組）ST：?jiǎn)?dòng)繞組：?jiǎn)?dòng)繞組K：離心開關(guān)：離心開關(guān)AXAXWSTA

32、XAX相交流電機(jī)KDU1I2ICWSTU1I2I12接近接近90電容分相式單相異步電容分相式單相異步 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理1it2i相交流電機(jī)1it2iKDU1I2ICWSTAXAX WSTAXAXt=t0 NS相交流電機(jī)1it2it=t0WSTAXAX NSWSTAXAXNSt=t1 磁場(chǎng)逆時(shí)針磁場(chǎng)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)t=t0t=t1相交流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)開關(guān)啟動(dòng)時(shí)開關(guān)K閉合，使兩繞組電流相位差約閉合，使兩繞組電流相位差約為為90，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)；，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷，而電機(jī)仍按原方

33、向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。切斷，而電機(jī)仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理工作原理KDU1I2ICWSTAXAX相交流電機(jī)罩極式單相電機(jī)罩極式單相電機(jī)定子定子磁極磁極轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子短路短路環(huán)環(huán) 定子通入電流以后，部分磁定子通入電流以后，部分磁通穿過(guò)短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生通穿過(guò)短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)。 圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁

34、通比有短路環(huán)部分的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先。磁通領(lǐng)先。相交流電機(jī) 單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。 三、單相電機(jī)的使用三、單相電機(jī)的使用 三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行 三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，若其中一相和電三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣

35、，源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣，電機(jī)仍會(huì)按原來(lái)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電機(jī)仍會(huì)按原來(lái)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過(guò)熱。使電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過(guò)熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過(guò)熱，時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過(guò)熱，必須趕快排除故障。必須趕快排除故障。相交流電機(jī)第7章 控制電機(jī) 概述概述7 .4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 7.4.1

36、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 7.4.2 工作方式工作方式 7.4.3 小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)7.5 伺服電動(dòng)機(jī) 7.5.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 7.5.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)相交流電機(jī) 前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本章介紹控制電機(jī)。轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本章介紹控制電機(jī)。 概述概述如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速； 步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或

37、線位移。 控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)。控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)?？刂齐姍C(jī)的種類很多，本章主要介紹控制電機(jī)的種類很多，本章主要介紹步進(jìn)機(jī)、伺服機(jī)。步進(jìn)機(jī)、伺服機(jī)。 對(duì)控制電機(jī)的主要要求：對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。相交流電機(jī)7.4 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)理機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè) 電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移 動(dòng)

38、一小段距離。動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。 (2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速?？刂泼}沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 (3)改變脈沖順序，改變方向。改變脈沖順序，改變方向。相交流電機(jī)種類種類： 有勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。兩種的區(qū)別在于勵(lì)磁式步有勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。兩種的區(qū)別在于勵(lì)磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁線圈，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁線圈，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有勵(lì)磁線圈。上沒有勵(lì)磁線圈。應(yīng)用：應(yīng)用： 步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng) 繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)

39、用。 下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。工作原理。相交流電機(jī)7.4.1 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極 。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組相交流電機(jī) 定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。組成一相。 注意：注意：這里的相和三相交流電中的這里的相和三相交流電中的“相相”的概念的概念不同。步進(jìn)機(jī)通的是直流電脈沖，這主要是指線圖不同。步進(jìn)機(jī)

40、通的是直流電脈沖，這主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。ABC定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子IAIBIC相交流電機(jī)7.4.2 工作方式工作方式 步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。雙六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍一、三相單三拍（1 1）三相繞組聯(lián)接方式：）三相繞組聯(lián)接方式：Y 型型（2 2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋海┤嗬@組中的通電順序?yàn)椋篈 相相 B 相相 C 相相通電順序也可以為：通電順序也可以為： A 相相 C 相相 B 相相 相交流電機(jī)（3）工作過(guò)程）工作過(guò)程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁化，吸引

41、轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。A 相通電，相通電，A 方向的磁方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線方向若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線方向原有一定角度，則在磁原有一定角度，則在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁A A 相通電使轉(zhuǎn)子相通電使轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和 AA 對(duì)齊。對(duì)齊。CABBCA3412相交流電機(jī)CABBCA3412同理，同理，B相通電，轉(zhuǎn)子相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相軸線對(duì)齊，相軸線對(duì)齊，相對(duì)相對(duì)A相通電位置轉(zhuǎn)相通電位置轉(zhuǎn)30 ；C相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)30 。1C3

42、42CABBA相交流電機(jī) 這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相單三拍。單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 30 。此角稱為。此角稱為步距角，用步距角，用 S表示。表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。相交流電機(jī)二、三相單雙六拍二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?/p>

43、 AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。工作過(guò)程：工作過(guò)程：A相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和A相對(duì)齊。相對(duì)齊。CABBCA3412相交流電機(jī)所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA 通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15。（1）BB 磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)對(duì) 2、4 齒有磁拉力，該拉力使齒有磁拉力，該拉力使 轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。A、B相同時(shí)通電相同時(shí)通電（2）AA 磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)1、3齒有拉力。齒有拉力。CABBCA3412相交流電機(jī)總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步

44、距角為為三相六拍，步距角為15 。CABBCA3412B相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了15 。相交流電機(jī)三、三相雙三拍三、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AB BC CA AB 共三拍。共三拍。AB通電通電CABBCA3412CABBCA3412BC通電通電相交流電機(jī)以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三工作方式為三相雙三拍時(shí)，每通入一個(gè)電拍時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30 ，即，即 S

45、 = 30 。CA通電通電CABBCA3412相交流電機(jī)7.4.3 小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3度和度和1.5度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子圖中轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，定子仍是個(gè)齒，定子仍是 6個(gè)磁極，但每個(gè)磁個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有五個(gè)齒。極上也有五個(gè)齒。相交流電機(jī)轉(zhuǎn)子的齒距轉(zhuǎn)子的齒距等于等于360 / 40=9 ，齒寬、齒槽各，齒寬、齒槽各4.5 。 為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，為使轉(zhuǎn)、定子的

46、齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。相交流電機(jī)工作原理：工作原理：假設(shè)是單三拍通電工作方式。假設(shè)是單三拍通電工作方式。（1）A 相通電時(shí)，定子相通電時(shí)，定子A 相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)齊。此時(shí)，齊。此時(shí)，B 相和相和 A 相空間差相空間差120120 ，含，含 120120 /9/9 = = 齒齒 A 相和相和 C 相差相差240240 ，含，含240240 / / 9 9 = = 個(gè)個(gè)齒。所以，齒。所以，A 相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)齊時(shí)，齊時(shí)，B 相、相、C 相不能對(duì)齊，相不能對(duì)齊，B相的轉(zhuǎn)子、相的轉(zhuǎn)子、定子相差定

47、子相差 1/3 1/3 個(gè)齒（個(gè)齒（3 3 ），），C相的轉(zhuǎn)子、定相的轉(zhuǎn)子、定子相差子相差2/32/3個(gè)齒（個(gè)齒（6 6 ）。）。31133226相交流電機(jī)若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn) 1.5 。異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍由相序決定。異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍由相序決定。同理，同理，C 相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)3 （2）A 相斷電、相斷電、B 相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過(guò)相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過(guò)1/3個(gè)個(gè) 齒（齒（3 ），使），使 B 相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。相交流電機(jī)f：電脈沖的頻率電脈沖的頻率 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速36060sfn 步進(jìn)機(jī)通過(guò)一個(gè)

48、電脈沖步進(jìn)機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度,稱為稱為步距角。步距角。m:一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)：轉(zhuǎn)子齒數(shù)mZrS360如：如：Zr=40 , m=3 時(shí)時(shí)3340360S步距角步距角相交流電機(jī)7.5 伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類伺服電動(dòng)機(jī)分類： 伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方

49、向也跟著變化變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用伺服電動(dòng)機(jī)的作用相交流電機(jī)7.5.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 原理原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組繞組 勵(lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90 ?？刂评@組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子相交流電機(jī)勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線：接線：勵(lì)磁繞組的接線勵(lì)磁繞組的接線UCU1I1U放放大大器器控制繞組的接線控制繞組的接線檢檢測(cè)測(cè)元元件件控制信號(hào)控制信號(hào)2U2IU相交流電機(jī) 適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近相位差接近9090 ，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 1UCU1I1U例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。流的相量關(guān)系如圖所示。勵(lì)磁繞組的接線勵(lì)磁繞組的接線UCU1I1U相交流電機(jī)放放大大器器控制繞組的接線控制繞組的接線檢檢測(cè)測(cè)元元件件控制信號(hào)控制信號(hào)2U2