电工技术第6章-电动机械-电动机课件.ppt

1、接线盒接线盒转轴转轴机座机座定子定子铁心铁心定子定子绕组绕组接线盒接线盒端盖端盖罩壳罩壳风扇风扇转子转子主要部件是由定子和转子两大部分组成。主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。转轴转轴定子绕组定子绕组机座机座铁心铁心U1U2机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁铁心铁心转子绕组转子绕组转轴转轴（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）（转子铁心槽内嵌有三相绕组）（转子铁心槽内嵌有三相绕组）转子铁心转子铁心转子绕转子绕 组组转轴转轴 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机

2、的机械特性。变电动机的机械特性。结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。VVWUUW三相异步机的结构三相异步机的结构定子定子转子转子 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n规定规定 i:“+”首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t

3、 0n60 90t 600mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：2.0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 极对数极对数2p旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZAiBiCiAX X

4、NSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0分分）转转/(6010fn 工频：工频：Hz501 f分分）转转/(30000 np=1时时0mICiBiAi tiomINSAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiCiAiit mI0分分）转转/(150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/(6010分分转转pfn 2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz

5、501 3p120分）转/(00014p分分）转转/(75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。AXYCBZ分分）转转/(6010pfn BlvBliFvF0nNS0nn 如果如果:0nn%s)91(转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得0)(1nns%10000 nnns 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=1460 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机在。试求电动机在额定负载下的转差率。额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子

6、转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1500 r/min,2.7%100%150046011500%10000nnns变压器：变压器：变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2 11 44.4NfUi1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2i2R1R2i1u1e1e2等效电路（单相）等效电路（单相）：主磁通产：主磁通产生的感应电动势。生的感应电动势。e1e2、转子电路转子电路定子电路定子电路2222111110 RieeRieeu转子边：定子边：mmNfNfUE222111144.4E 44.4同理222221111110 RIIXjERIIjXEU

7、异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e，U1 E1=4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通111444Nf.U 1U 旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0，所以，所以16001pnf 感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应

8、电势频率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同 E20=4.44 f 1N2 即即E2=s E20 2122222LfsLfX X20=2 f1L 2即即X2=sX20 222222XREI 2202220)(sXRsE )(0002nnIs 2202220max21XREIs 220222222222)(cossXRRXRR 202SXRs 很很小小时时1cos2 202XRss 较较大大时时s1cos2 2202220222222)(XREXREIss 2202222)(cosXRRs 变变化化

9、曲曲线线随随、SI cos22)(2 Isn)cos(2 sn 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,2cos O22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数ilBF 22cos,IT 21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)(XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21

10、220222)(UsXRsRKT 21UmaxTmSNSOTS曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn 根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲线：得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NTNnNT)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT OnT0n(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功的额定功率为率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7.4914405.795509550NNN nPT21220222UsXRsRKT)(202

11、1max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得 max121max,)1(TUUT2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为2.28.1 12 II(2)sm与与 R2 有关，有关，R2 sm n 。绕线式电。绕线式电机改变转子附加电阻机改变转子附加电阻R 2 可实现调速。可实现调速。22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。起动时起动时n=0 时时，s=1 st12

12、1st,)1(TUUT(2)Tst与与 R2 有关，有关，适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2,可使可使Tst=Tmax。0nOnTNststTTK 起动能力起动能力正常工作条件：正常工作条件：TLTL 否则电动机不能启动。否则电动机不能启动。T2 sT2 TT=T2n T T 2达到新的平衡达到新的平衡T20nnTOnU Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0nR2 Tst n maxT2T22022212stXRURKT 2021m2XUKT

13、202mXRs 机械特性的软硬机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。硬特性硬特性 （R2小）小）软特性软特性（R2大）大）0Tn 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。电机；重载起动则选软特性电机。磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)例如：例如：Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸

14、和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号接线盒接线盒。通常。通常联结联结电机容量电机容量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。表示星形表示星形联结联结下电机的线电流为下电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电下线电流为流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两

15、种接法下相电流均为 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压

16、、额定负载下运行时的转速。P2cos O 0N0Nnnns 额额定定转转差差率率指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。AEBFH最高允许温度最高允许温度/C10512013015518010.工作方式工作方式连续工作、短时工作、断续周期工作。连续工作、短时工作、断续周期工作。11.其他其他可从电工手册中查得可从电工手册中查得功率因数、效率、功率因数、效率、N NT TT Tm mN NT TT TS ST TN NI II IS ST T9.频率频率 fN 我国电

17、网频率为我国电网频率为50HZ。电源频率电源频率50HZ，试求，试求额定状态下的转差率额定状态下的转差率sN,电流电流I1N和转距和转距TN,以及起动电流以及起动电流I st、起动转矩、起动转矩T st和最大转矩和最大转矩 Tmax功率功率转速转速电压电压效率效率功率因数功率因数5.5KW1440r/min380V0.8550.84Ist/INTst/TNTm/TN72.22.5例例 已知已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：型三相异步电动机的额定技术数据如下：NstII17转差率转差率%10011nnnNNS04.0cos32NNIUP cos32LUPNIA64.11)/(

18、)(9550分转千瓦NNNnPTmN.48.3614405.59550A5.81NstTT2.2A3.80NTT5.2maxA2.91问题：问题：。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。直接起动。星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动3)转子串电阻起动转子串电阻起动先减小定子电压先减小定子电压-减小启动电流，减小启动电流，待启动完毕后再加上额定电压待启动完毕后再加上额定电压M3 Q直接起动线路直接

19、起动线路起动电流大。起动电流大。控制电路简单，投资少，起控制电路简单，投资少，起动时间短。动时间短。因为起动电流大，引起的线路因为起动电流大，引起的线路压降就大，可能影响到其他设备的压降就大，可能影响到其他设备的正常工作，所以大容量电动机不允正常工作，所以大容量电动机不允许直接起动。许直接起动。）电电动动机机容容量量（）电电源源容容量量（k kW Wk kV VA A3 34 41 1I IK KI IK K ：电动机起动电流倍数电动机起动电流倍数ZUIll3:Y 星形联结时星形联结时ZUIll3 三三角角形形联联结结时时：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+

20、ZU1U2V1V2W1W2L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。)(2StUT(b)Y 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合SYtst31TT Ul

21、U1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT M3M3 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求：A284

22、9230880380310453.1)NNN3N2Ncos310 UPI 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2（四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013.015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm,试试问在问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y-换接起动时

23、，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？(1)Tst=551.8Nm 510.2 N.m mN2510mN 4478551902st .T (2)Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U=0.9UN 时时132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918385513131ststY .TT(3)对上对上例中的电动机采用自耦变压

24、器降压起例中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流，求这时的线路起动电流Ist和电动机的起和电动机的起动转矩动转矩Tst。设电动机的起动电压为设电动机的起动电压为U，电动机的起动，电动机的起动电流为电流为Ist stNst640640I.ZU.ZUI 依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，可求得线路起动电流可求得线路起动电流Ist。64.0Nstst UUIIA424145890.64 6406406406402st2ststst.I.I.I.I 2 UT

25、 又又22Nstst640 .UUTT mN 226 8551640640 2st2st .T.Tst2stIxI st2stTxT pfsnsn106011 f=50HzM3+变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳

26、跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SNTn0no22RR2R2R(变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTLTLs sTs2R2Ro制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三

27、相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。nF转子转子T n0=0+-运转运转制动制动RP 制动准确、平稳、能量消耗小。但制动力较弱制动准确、平稳、能量消耗小。但制动力较弱,且需要有直流电源且需要有直流电源。QRM3 运行运行制动制动n制动原理制动原理Tem旋转旋转磁场磁场 将电源的任意两相将电源的任意两相对调，产生反向旋转磁对

28、调，产生反向旋转磁场，产生制动转矩。场，产生制动转矩。方法简单，制动效果好，方法简单，制动效果好，但能耗大。但能耗大。制动限制动限流电阻流电阻 电动机转速电动机转速n大于大于旋转磁场转速旋转磁场转速n1。如起。如起重机重物下放时。重机重物下放时。n制动原理制动原理Tem旋转旋转磁场磁场n n1电动机处于发电运行状态。电动机处于发电运行状态。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起，引起 。2I

29、1I注意：注意：转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NSiAABBA iBtIi sinAmA)90sin(BmB tIi 正弦波形如图所示。正弦波形如图所示。iBiAmIit O 45t 0 t ABBAo0 t ABBA 90t 0 t ABBA两相旋转磁场两相旋转磁场动画动画450900iBiAmIit OABBiAiBA 12 将开关将开关S合在位置合在位置1，电容，电容C与与B绕组串联，电流绕组串联，电流 iB较较iA超前近超前近90；当；当将将S切换到位置切换到位置2，电容，电容C与与A绕组串联，电流绕组串联，电流iA 较较iB 超超前近前近90。

30、这样就改变了旋转磁。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的场的转向，从而实现电动机的反转。反转。i 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)当电流当电流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁流过定子绕组时，产生了一部分磁通通 1，同时产生的另一部分磁通与短路环作用，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通生成了磁通 2。由于短路环中感应电流的阻碍。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得作用，使得 2在相位上滞后在相位上滞后 1，从而在电动机，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动

31、转矩。使转子获得所需的起动转矩。罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。故常用于洗衣机等电器中。解：解：电动机电磁转矩电动机电磁转矩T U12，当电源电压下降低，当电源电压下降低时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转子电流和定子电流子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但都会增大。稳定时电磁转矩等于机

32、械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：TIISnUTU12211)(使使T=TC。例例 三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？变化？前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量转换，例如将电能动力使用的，其主要任务是能量转换，例如将电能转换为机械能。本章介绍控制电机。转换为机械能。本章介绍控制电机。如：伺服机将电压信号转换为转矩和

33、转速；如：伺服机将电压信号转换为转矩和转速；步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移。步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移。控制电机的主要功能是转换和传递信号。控制电机的主要功能是转换和传递信号。控制电机的种类很多，本节主要介绍控制电机的种类很多，本节主要介绍伺服机、步进机。伺服机、步进机。对控制电机的主要要求：对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。一、交流伺服电动机一、交流伺服电动机 交流伺服电动机和直流伺服电动机。交流伺服电动机和直流伺服电动机。伺服电动机分类伺服电动机分类：伺服电动机的作用是驱动控制对象。

34、被控对象伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化变化。伺服电动机的作用伺服电动机的作用 交流伺服电机的输出功率一般为交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100 W，电，电源频率分源频率分50Hz、400Hz等多种。它的应用很广泛，等多种。它的应用很广泛，如用在自动控制、温度自动记录等系统中。如用在自动控制、温度自动记录等系统中。原理原理与两相交流异步电机相同，定子上装有两个与两相交流异步电机相同，定子上装有两个绕组绕组 励磁

35、绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组在空间相隔励磁绕组和控制绕组在空间相隔90。控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组转子转子励磁绕组中串联电容励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋的目的是为了产生两相旋转磁场。转磁场。接线：接线：励磁绕组的接线励磁绕组的接线UCU1I1U放放大大器器控制绕组的接线控制绕组的接线检检测测元元件件控制信号控制信号2U2IU 适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近相位差接近9090，因此便产生旋转磁场，在旋转磁，因此便产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。场的作用下，转子便转动起来

36、。1UCU1I1U例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的电压电流的相量关系如图所示。流的相量关系如图所示。励磁绕组的接线励磁绕组的接线UCU1I1U放放大大器器控制绕组的接线控制绕组的接线检检测测元元件件控制信号控制信号2U2IU 工作时两个绕组中产生的电流工作时两个绕组中产生的电流 和和 的相的相位差近位差近90，因此便产生旋转磁场。在旋转磁场因此便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子转动起来。的作用下，转子转动起来。1I2I控制电压控制电压 与与电源电压电源电压 两两者频率相同，相者频率相同，相位相同或反相。位相同或反相。2UU（1）U2=0=

37、0 时，转子停止。时，转子停止。这时，虽然这时，虽然U2=0V，U1仍存在，似乎成单仍存在，似乎成单相运行状态，但和单相异步机不同。相运行状态，但和单相异步机不同。若单若单相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺服电机不同，单相电压时设备不能转。服电机不同，单相电压时设备不能转。交流伺服电动机的特点：交流伺服电动机的特点：原因：原因：交流伺服电机交流伺服电机 R2设计得较大。所以设计得较大。所以在在U2=0时，交流伺服电机的时，交流伺服电机的T=f(s)曲线如下曲线如下页图：页图：当当U2=0V时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场

38、产生的转距的转距T、T 的合成转矩的合成转矩 T 与单相异步机不同。合与单相异步机不同。合成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在U2=0V时，时，能立即停止，体现了控制信号的作用能立即停止，体现了控制信号的作用(有控制电压时有控制电压时转动，无控制电压时不转转动，无控制电压时不转)，以免失控。，以免失控。交流伺服电动机的交流伺服电动机的T=f(s)T=f(s)曲线（曲线（U U2 2=0=0时）时）sT210sTTT021反转反转正转正转（3 3）控制电压）控制电压 U2 大小变化时，转子转速相应变大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压化，转速与电压 U

39、2 成正比。成正比。U2 的极性改变的极性改变时，转子的转向改变。时，转子的转向改变。（2）交流伺服电机交流伺服电机 R2设计得较大，使设计得较大，使Sm1，Tst大，大，启动迅速，稳定运行范围大。启动迅速，稳定运行范围大。交流伺服电动机的机械特性曲线交流伺服电动机的机械特性曲线(U1=const)nTU20.8 U20.6 U20.4 U2Tn二、二、步进电动机步进电动机机理机理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移电脉冲，电机转动一个角度，带动

40、机械移 动一小段距离。动一小段距离。特点特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。来一个脉冲，转一个步距角。(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。控制脉冲频率，可控制电机转速。(3)改变脉冲顺序，改变方向。改变脉冲顺序，改变方向。种类种类：有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。上没有励磁线圈。应用：应用：步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动 绘图仪等设备中都得到应用。绘图仪等设备中都得到应用。下面

41、以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。工作原理。1.结构结构 步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极 。定子定子转子转子定子绕组定子绕组 定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。组成一相。注意：注意：这里的相和三相交流电中的这里的相和三相交流电中的“相相”的概念的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线图不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线图的联接和

42、组数的区别。的联接和组数的区别。ABC定子定子转子转子IAIBIC2.工作方式工作方式 步进电机的工作方式可分为：步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。双六拍、三相双三拍等。(1)(1)三相单三拍三相单三拍1 1）三相绕组联接方式：）三相绕组联接方式：Y 型型2 2）三相绕组中的通电顺序为：）三相绕组中的通电顺序为：A 相相 B 相相 C 相相通电顺序也可以为：通电顺序也可以为：A 相相 C 相相 B 相相 3）工作过程）工作过程化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动

43、。路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。A 相通电，相通电，A 方向的磁方向的磁通经转子形成闭合回路。通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁场的作用下，转子被磁A A 相通电使转子相通电使转子1 1、3 3齿和齿和 AA 对齐。对齐。CABBCA3412CABBCA3412同理，同理，B相通电，转子相通电，转子2、4齿和齿和B相轴线对齐，相轴线对齐，相对相对A相通电位置转相通电位置转30；C相通电再转相通电再转30。1C342CABBA 这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，这种工作方式，因三相绕组中

44、每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。单三拍。三相单三拍的特点：三相单三拍的特点：（1）每来一个电脉冲，转子转过）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为。此角称为步距角，用步距角，用 S表示。表示。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。改变通电顺序即可改变转向。(2)(2)三相单双六拍三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为：AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。工作过程：工作过程：A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿和齿

45、和A相对齐。相对齐。CABBCA3412所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电，转子转了通电，转子转了15。（1）BB 磁场对磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使齿有磁拉力，该拉力使 转子顺时针方向转动。转子顺时针方向转动。A、B相同时通电相同时通电（2）AA 磁场继续对磁场继续对1、3齿有拉力。齿有拉力。CABBCA3412总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为为三相六拍，步距角为15。CABBCA3412B相通电，相通电，转子转子2、4齿和齿和B相对齐，又转了相对齐，又转了15。(3)(3)三相双三拍三相双三拍三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为：AB BC CA AB 共三拍。共三拍。AB通电通电CABBCA3412CABBCA3412BC通电通电