第3章變壓器與電動(dòng)機(jī)《電工電子技術(shù)》

第3章變壓器與電動(dòng)機(jī)3.1變壓器3.2三相異步電動(dòng)機(jī)3.3直流電動(dòng)機(jī)3.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3.5三相異步電動(dòng)機(jī)的控制學(xué)習(xí)目標(biāo)及考核標(biāo)準(zhǔn)1.理解磁場(chǎng)的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識(shí)及磁路的基本定律，會(huì)分析計(jì)算交流鐵心線圈電路；2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；3.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；5.了解直流電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理。6.了解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。7.了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制方法4.了解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動(dòng)原理。3.1變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按線圈組數(shù)分雙繞組變壓器三繞組變壓器自耦變壓器按冷卻方式不同分空氣自冷式（干冷式）變壓器油浸自冷式變壓器油浸風(fēng)冷式變壓器按制造方式殼式心式3.1.1變壓器的基本結(jié)構(gòu)繞組：一次繞組二次繞組變壓器的電路變壓器的磁路由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心變電壓：電力系統(tǒng)

變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

主要功能一次繞組鐵心二次繞組符號(hào)電力系統(tǒng)的輸配電方式電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：儀器36V降壓…實(shí)驗(yàn)室380/220V降壓發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓變電站10kV降壓降壓3.1.2變壓器的工作原理+–+–N1N2+–+–一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。用結(jié)構(gòu)原理圖表示的變壓器電路+–+–+–+–用圖形符號(hào)表示的變壓器電路二次繞組中其中R、X和Z為電阻、漏電抗和漏阻抗。提出漏阻抗后圖變?yōu)椋?–+–+–+–1.變壓作用電壓比k（變比或匝比）一、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)之比忽略Z1和Z2，且當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)（I2＝0），U2＝E2，U1≈E1，此時(shí)k>1時(shí)，變壓器降壓；k<1時(shí)變壓器升壓。結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。10000/230V表示高壓繞組為一次繞組，接10000交流電源，低壓繞組接230V，230V為空載電壓。+–+–+–+–2.變流作用有載時(shí)，鐵心中主磁通是由一次、二次繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通。+–|Z|+–+–+–有載運(yùn)行不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)?？梢?，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有空載：有載：磁勢(shì)平衡式：空載磁勢(shì)有載磁勢(shì)一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。或或結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。3.變阻抗作用+–+–N1N2+–由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的k2倍。(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號(hào)源R0RL+–R0+–+–解:［例3-1］

如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)U=120V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求:（1）若要負(fù)載上獲得最大功率，用變壓器進(jìn)行阻抗變換，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),信號(hào)源輸出多大功率？信號(hào)源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：一次、二次側(cè)千萬不能對(duì)調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。3.1.3常用變壓器1.自耦變壓器ABP+–+–二次側(cè)不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)高壓。使用注意事項(xiàng)：電壓表被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù)N1/N22.電壓互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測(cè)量高電壓VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）電流表被測(cè)電流=電流表讀數(shù)N2/N1二次側(cè)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。使用注意事項(xiàng)：3.電流互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測(cè)量大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i24.變壓器的外特性（1）概念在一次繞組電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)λ2=cosφ2保持不變的情況下，二次繞組電壓U2與電流I2之間的關(guān)系U2＝f(I2)稱為變壓器的外特性。cos2=0.8(感性）U2I2U2Ncos2=1Ocos2=0.8(容性）（2）變壓器的外特性曲線U2N：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次次側(cè)的輸出電壓。5.電壓調(diào)整率（電壓變化率）在一次繞組電壓為額定值，負(fù)載功率因數(shù)不變的情況下，變壓器從空載到滿載（電流等于額定電流），二次繞組電壓變化的數(shù)值（U2N－U2）與空載電壓（額定電壓）U2N的比值，叫電壓變化率。用ΔU%表示。一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2變化不大），電力變壓器的ΔU%

一般為2~3%。6.變壓器的功率損耗與效率(1)視在功率一次繞組：S1＝U1I1二次繞組：S2＝U2I2銘牌上給出的變壓器的容量是二次繞組的額定視在功率。通常一次繞組和二次繞組的視在功率相同。SN＝U2NI2N＝U1NI1N(2)有功功率電源輸入變壓器的有功功率

P1＝U1I1cosφ1變壓器向負(fù)載輸出有功功率

P2＝U2I2cosφ2變壓器的損耗

P＝P1－P2＝PCu+PFe而PCu＝R1I12＋R2I22PFe＝Ph＋Pe隨負(fù)載變化(電流變化）而變化，也稱可變損耗。

當(dāng)U1和f不變時(shí)，主磁通基本不變，PFe亦基本不變，又稱不變損耗。(3)變壓器的效率小型電力變壓器效率可達(dá)80%~90%，大型電力變壓器效率可達(dá)98%~99%。電動(dòng)機(jī)的分類：電機(jī)：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁裝置?？刂齐姍C(jī)：用作信號(hào)轉(zhuǎn)換的電機(jī)。動(dòng)力電機(jī)：用作能量轉(zhuǎn)換的電機(jī)。電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能電動(dòng)機(jī)：把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能電機(jī)動(dòng)力電機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，應(yīng)用十分廣泛。1.定子3.2三相異步電動(dòng)機(jī)鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。U1U2V1V2

W1W2三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵3.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)由固定不動(dòng)的定子和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩部分組成。端蓋：固定于機(jī)座2.轉(zhuǎn)子：由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成。鼠籠轉(zhuǎn)子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。按轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)造不同分為鼠籠式和繞線式兩種。(2)繞線式轉(zhuǎn)子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。轉(zhuǎn)子作用:在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較：鼠籠式：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。3.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組聯(lián)結(jié)成星形或三角形，接至三相電源，三相電流通過三相繞組將會(huì)產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，在其作用下，轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)U1U2V1V2W1W2o規(guī)定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出()電流入otU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2三相電流合成磁

場(chǎng)的分布情況:合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60°合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90°600oAU1U2W2V1W1V2AU1U2W2V1W1V2分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)

即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360°取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(電路如圖)0toU1U2V1V2W1W23.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即：otU1U2V2W1V1W2U1U2V1V2W1W2

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1U2V1V2W1極對(duì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1V2V1U2W10to4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速工頻：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p=1時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系3.2.3電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理U1U2V2W1V1W2定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E20旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF3.2.4轉(zhuǎn)差率

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s［例3-3］一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為3.3直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因此，對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1)調(diào)速性能好,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。(3)易于控制。應(yīng)用:1)軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型龍門刨床、礦山豎井提升機(jī)以及起重設(shè)備等調(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NS············NS3.3.1直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)極掌極心勵(lì)磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)的磁極和磁路直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機(jī)座等部分構(gòu)成。2.轉(zhuǎn)子(電樞)由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。1.磁極永磁式:

由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁:

磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。電樞鐵心：由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組：?jiǎn)蝹€(gè)繞組元件組成。用來在電機(jī)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。(1)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)

3.直流電機(jī)的分類直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。UaUfIaM+_+_If他勵(lì)勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。IaUM+_If+_IE并勵(lì)(2)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。(3)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。串勵(lì)UIa+_IfM(4)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)

復(fù)勵(lì)U+_IMIa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。3.3.2直流電機(jī)的基本工作原理IU–+SbNacdU–+U–+電刷換向片U–+IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的直流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。

直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。U–+EETnSbNdFFacII換向片電刷線圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反。CE:

與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n:

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：磁通1.電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=CEnU–+EETnSbNdFFacII換向片電刷由圖可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電動(dòng)勢(shì)。式中：U—外加電壓Ra

—繞組電阻2.電樞回路電壓平衡式–RaIaE+–+UMCT:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)

:線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流3.電磁轉(zhuǎn)矩單位:(韋伯)，Ia

(安)，T(牛頓?米)直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為T=CTIa4.轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即T2:機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩5.直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性特點(diǎn):

勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)由圖可求得IfIIaUM+_+_E由上分析可知：當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí),勵(lì)磁電流If和磁通不變，即=常數(shù)。則T=CT

Ia=CT

Ia

即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通=常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。

由以下公式IfIIaUM+_+_E求得令：式中：n0nNTNn0Tnn=f(T)

特性曲線并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大—硬機(jī)械特性（自然特性）。改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線[例3-4]有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下:P２=22KW,

UN=110V,

nN=1000r/min,

=0.84,并已知

Rf=27.5，Ra=0.04,試求:(1)額定電流I,額定電樞電流Ia及額定勵(lì)磁電流If

;(2)損耗功率PaCu,及PO

;(3)額定轉(zhuǎn)矩T;(4)反電動(dòng)勢(shì)E。解：(1)P2是輸出功率，額定輸入功率為額定電流額定勵(lì)磁電流額定電樞電流（2）電樞電路銅損勵(lì)磁電路銅損總損失功率空載損耗功率（3）額定轉(zhuǎn)矩（4）反電動(dòng)勢(shì)3.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn):

(1)來一個(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。

(3)改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機(jī)。每來一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。

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)子上沒有勵(lì)磁線圈。種類：勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組成一相。轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。定子轉(zhuǎn)子3.4.1單三拍CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。由于在磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子總是力圖旋轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置，故在這種情況下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對(duì)齊。CA'BB'C'A3412同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′

磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對(duì)齊。1C'342CA'BB'A

這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)過90°(一個(gè)齒距角)。3.4.2六拍按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對(duì)齊。

A、B相同時(shí)通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達(dá)左圖所示位置。CA'BB'C'A3412

B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對(duì)齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時(shí)通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅(qū)動(dòng)方式的步距角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。3.4.3雙三拍按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時(shí)通電。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似，雙三拍驅(qū)動(dòng)時(shí)每個(gè)通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過30(步距角)，一個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。

從以上對(duì)步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)方式的分析可得步距角計(jì)算公式：—步距角Zr

—轉(zhuǎn)子齒數(shù)m—每個(gè)通電循環(huán)周期的拍數(shù)實(shí)用步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3和1.5

。為了獲得小步距角，電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都做成多齒的.

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，如各種數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繪圖儀、機(jī)器人等。應(yīng)用：3.5三相異步電動(dòng)機(jī)的控制3.5.1電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制從異步電動(dòng)機(jī)接入電源，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過程，稱為起動(dòng)。在起動(dòng)開始的瞬間（n=0，s=1），轉(zhuǎn)子和定子繞組中都有很大的起動(dòng)電流。一、起動(dòng)控制一般中、小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)的定子起動(dòng)電流（線電流）大約是額定電流的4～7倍。過大的起動(dòng)電流會(huì)造成輸電線路的電壓降增大，容易對(duì)處在同一電網(wǎng)中的其它電器設(shè)備的工作造成危害，例如，使照明燈的亮度減弱，使鄰近異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小等。

為了改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程，要求電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)既要把起動(dòng)電流限制在一定數(shù)值內(nèi)，同時(shí)要有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以便縮短起動(dòng)過程，提高生產(chǎn)率二、起動(dòng)方法鼠籠式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。1.直接起動(dòng)直接起動(dòng)就是利用閘刀開關(guān)將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)使其在額定電壓下起動(dòng)。方法最簡(jiǎn)單，設(shè)備少，投資小，起動(dòng)時(shí)間短，但起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，一般只適用于小容量電動(dòng)機(jī)（7.5kW以下）的起動(dòng)。2.降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)的主要目的是為了限制起動(dòng)電流，但同時(shí)也限制了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，這種方法只適用于輕載或空載情況下起動(dòng)。(1)Y-△換接起動(dòng)只適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組作三角形連接的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)，先將定子繞組改接成星形，使加在每相繞組上的電壓降低到額定電壓的1/3，從而降低了起動(dòng)電；待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高后，再將繞組接成三角形，使其在額定電壓下運(yùn)行?？梢宰C明，星形起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流（線電流）僅為三角形直接起動(dòng)時(shí)電流（線電流）的1/3，即IYst=(1/3)I△st；其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也為后者的1/3。(2)自耦降壓起動(dòng)對(duì)容量較大或正常運(yùn)行時(shí)作星形連接的電動(dòng)機(jī)，可應(yīng)用自耦變壓器降壓起動(dòng)。Y-△換接起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，能量損失小。4~100kW的電動(dòng)機(jī)均設(shè)計(jì)成380V三角形連接。自耦變壓器降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方法的限制，可按照允許的起動(dòng)電流和所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，常用于起動(dòng)容量較大的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用高，不宜頻繁起動(dòng)。自耦變壓器上備有抽頭，以便根據(jù)所要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來選擇不同的電壓?？梢宰C明，自耦變壓器降壓起動(dòng)電流為直接起動(dòng)電流的1/K2；其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也為后者的1/K2。這里，K為變壓器的變壓比。(3)轉(zhuǎn)子串電阻的降壓起動(dòng)對(duì)于繞線式電動(dòng)機(jī)而言，只要在轉(zhuǎn)子電路串入適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)電阻，就可以限制起