第七章其它特殊电机1课件

单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院 .电子电气工程电子电气工程系系2024/7/151单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机7.5 测速电机测速电机 7.6 自整角机自整角机7.3 伺服电机伺服电机7.4 步进电机步进电机7.1 单相异步电机单相异步电机7.2 三三相异步电机相异步电机2024/7/152单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 7.1.1 7.1.1 单相异步电动机磁场单相异步电动机磁场一一个个空空间间轴轴线线固固定定而而大大小小按按正正弦弦规规律律变变化化的的脉脉动动磁磁场场，可可以以分分解解成成两两个个转转速速相相等等而而方方向向相相反反的的旋旋转转磁磁场场，磁磁感感应应强强度度的的幅幅度度相相等等，等等于肪动磁场的磁感应强度幅值的一半。于肪动磁场的磁感应强度幅值的一半。7.1 单相异步电机单相异步电机 2024/7/153单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 2024/7/154单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 7.1.2 7.1.2 单相异步电动机机械特性单相异步电动机机械特性单单相相绕绕组组通通入入单单相相交交流流电电后后，产产生生脉脉动动磁磁场场，可可以以分分解解为为正正、反反向向的的旋旋转转磁磁场场。因因此此，电电动动机机电电磁磁转转矩矩是是由由两两个个旋旋转转磁磁场场产产生生的的电电磁磁转转矩矩的的合合成成当当电电动动机机旋旋转转后后，正正反反向向旋旋转转磁磁场场产产生生电电磁磁转转矩矩，其其机机械械特特性性分分另另与与三三相相异异步电动机正、反序特性相同。步电动机正、反序特性相同。2024/7/155单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 曲线曲线1 1曲线曲线2 2曲线曲线3 3合成合成2024/7/156单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 转差率转差率 2024/7/157单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 （1 1）n=0n=0表表明明单单相相异异步步电电动动机机一一相相绕绕组组通通电电时时无无起起动动转矩，不能自行起动。转矩，不能自行起动。（2 2）旋旋转转方方向向不不固固定定，具具体体的的转转向向由由外外力力矩矩确确定定。起起动动时时，外外加加正正向向力力矩矩（往往正正向向拨拨动动），运运行行于于机机械械特特性性的的第第一一象象限限，电电机机正正转转；外外加加反反向向力力矩矩（往往反反向向拨拨动），运行于机械特性的第四象限，电机反转。动），运行于机械特性的第四象限，电机反转。（3 3）由由于于存存在在反反向向电电磁磁转转矩矩起起制制动动作作用用，因因此此，单单相相异步电动机的过载能力，效率、功率因数较低。异步电动机的过载能力，效率、功率因数较低。2024/7/158单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 7.1.3 7.1.3 单相异步电动机的起动单相异步电动机的起动由由于于单单相相异异步步电电动动机机不不能能自自行行起起动动，需需加加入入附附加加力力矩矩帮助才能起动运行，常用的方法有帮助才能起动运行，常用的方法有:分相式起动分相式起动罩极式起动罩极式起动2024/7/159单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 1.1.单相分相式起动单相分相式起动单相分相式异步电动机结构特点单相分相式异步电动机结构特点:定子上有两套绕组定子上有两套绕组:一相称一相称主绕组主绕组（工作绕组）（工作绕组）一相称一相称副绕组副绕组（辅助绕组）（辅助绕组）它们参数基本相同，在位置上相差它们参数基本相同，在位置上相差90900 0空间电角度，如果空间电角度，如果通入在相位上也相差通入在相位上也相差90900 0的电流。的电流。2024/7/1510单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 表达式表达式:2024/7/1511单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 两相电流旋转磁场两相电流旋转磁场 2024/7/1512四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 分相式单相异步电动机起动的必要条件方法分相式单相异步电动机起动的必要条件方法:定子具有空间不同相位的两套绕组。定子具有空间不同相位的两套绕组。两套绕组中通入不同相位的交流电流。两套绕组中通入不同相位的交流电流。通常可取两种方法：通常可取两种方法：副绕组中串入适当电阻。副绕组中串入适当电阻。副绕组采用的导线比主绕组的截面细，匝数比主绕组副绕组采用的导线比主绕组的截面细，匝数比主绕组少少 。2024/7/1513单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 电路及相量图电路及相量图电阻分相起动：电阻分相起动：电流的相位移较小，所以这种起动方式虽然较简单，但起动转矩较电流的相位移较小，所以这种起动方式虽然较简单，但起动转矩较小，不能带较大的负载。小，不能带较大的负载。2024/7/1514单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 2 2.单相电容分相起动单相电容分相起动 方法：方法：辅辅助助绕绕组组串串联联一一个个电电容容器器和和一一个个开开关关，如如果果电电容容器器选选择择适适当当，则则可可以以使使起起动动时时的的辅辅助助绕绕组组电电流流与与主主绕绕组组电电流流相相差差接接近近90900 0，这这样样就就可以得到较大的起动转矩。可以得到较大的起动转矩。2024/7/1515单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 单向电容分相起动电路及机量分析单向电容分相起动电路及机量分析 2024/7/1516单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 单相双值电容异步电动机单相双值电容异步电动机方法：方法：采采两两个个电电容容并并联联方方式式，起起动动的的时时候候，两两电电容容并并联联，起起动动电电容容大大，起起动动转转矩矩大大。当当进进入入运运行行后后，利利用用自自动动开开关关将将起起动动电电容容切切除除，保保留留运运行电容。行电容。2024/7/1517单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 2.2.单相罩极式异步电动机单相罩极式异步电动机按结构分：按结构分：凸极式凸极式稳极式稳极式2024/7/1518单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 凸级式单相异步电动机定子做工成凸极铁心，然后在凸级式单相异步电动机定子做工成凸极铁心，然后在凸极铁心上安装集中绕组，组成磁极，在每个磁极截面凸极铁心上安装集中绕组，组成磁极，在每个磁极截面的的1/31/3处开一个小槽，装上短路环，将部分铁心罩住。处开一个小槽，装上短路环，将部分铁心罩住。转子匀为笼式结构。转子匀为笼式结构。2024/7/1519单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 7.1.47.1.4单相异步电动机的调速单相异步电动机的调速常用的速调方法：常用的速调方法：变频调速变频调速串电容调速串电容调速和抽头调速和抽头调速 2024/7/1520单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机拖动及控制电机拖动及控制 （1 1）串电抗器调速）串电抗器调速 2024/7/1521四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 基本调速原理：基本调速原理：通过改变串入的电抗值来改变单相异步电动机主绕组的电压，通过改变串入的电抗值来改变单相异步电动机主绕组的电压，从而达到调速目的。串的电抗越大，主绕组电压越低，转速越小。从而达到调速目的。串的电抗越大，主绕组电压越低，转速越小。串电抗调速的优点：串电抗调速的优点：结构简单结构简单 调速方便调速方便2024/7/1522四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 （2 2）抽头法调速）抽头法调速 2024/7/1523四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 抽头法调速优缺点：抽头法调速优缺点：节省材料、较省电、绕组的嵌放较复杂。节省材料、较省电、绕组的嵌放较复杂。原理：原理：在在电电动动机机定定子子铁铁心心上上多多嵌嵌放放一一个个调调速速绕绕组组，由由调调速速开开关关改改变变串串入入主绕组的匝数，达到改变气隙磁场的目的，从而改变电动机转速。主绕组的匝数，达到改变气隙磁场的目的，从而改变电动机转速。返回目录返回目录2024/7/1524四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 同步电动机是指在其正常运行过程中的转速始终与同步速度一同步电动机是指在其正常运行过程中的转速始终与同步速度一致。致。由于运行稳定，作为一种恒速电动机多用于拖动大容量的恒速由于运行稳定，作为一种恒速电动机多用于拖动大容量的恒速机械。机械。它的功率因数可调，也用于补偿电网功率因数。它的功率因数可调，也用于补偿电网功率因数。7.2 三相同步电机三相同步电机 2024/7/1525四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.2.1 7.2.1 三相同步电机结构及工作原理三相同步电机结构及工作原理1 1同步电机的结构同步电机的结构2 2、同步电机的工作原理分析同步电机的工作原理分析 2024/7/1526四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 常分为：常分为：同步电动机同步电动机同步发电机同步发电机同步调相机同步调相机 2024/7/1527四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 1 1同步电机的结构同步电机的结构隐极式隐极式凸极式凸极式2024/7/1528四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 结构结构定子转子两大部分。定子转子两大部分。（1 1）定子：）定子：铁铁心心、定定子子绕绕组组（又又称称电电枢枢绕绕组组，为为三三相相对对称称绕绕组组，通通入入的的为为三相对称电流）、机座、及端盖等部件组成。三相对称电流）、机座、及端盖等部件组成。其其主主要要的的作作用用是是完完成成交交流流电电能能与与机机构构能能的的交交换换，也也要要产产生生旋旋转转磁场，故称电枢。磁场，故称电枢。（2 2）转子：）转子：由由主主磁磁极极、主主磁磁极极励励磁磁直直流流绕绕组组、及及鼠鼠笼笼型型起起动动绕绕组组、电电刷刷、及集电环等部件组成。及集电环等部件组成。同步电动机的主磁极分为隐极式和凸极式两种。同步电动机的主磁极分为隐极式和凸极式两种。隐极式的优级点是转子的气隙比较均匀，适用于高速电机；隐极式的优级点是转子的气隙比较均匀，适用于高速电机；凸凸极极式式转转子子呈呈圆圆柱柱形形，转转子子在在明明显显的的磁磁极极，气气隙隙不不均均匀匀，但但制制造较简单，适用于低速电机。造较简单，适用于低速电机。2024/7/1529四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 2.2.同步电动机基本工作原理同步电动机基本工作原理2024/7/1530四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 电电枢枢绕绕组组通通入入三三相相交交流流电电流流后后，气气隙隙中中产产生生电电枢枢旋旋转磁场，其旋转磁场的速度为同步速度：转磁场，其旋转磁场的速度为同步速度：当当转转子子励励磁磁绕绕组组通通入入直直流流电电流流后后，在在同同一一气气隙隙中中，双双呈呈现现出出一一个个转转子子磁磁场场，其其大大小小及及极极性性固固定定，极极对对数数与与电电枢枢旋旋转转磁磁场场相相同同，为为一一恒恒定定直直流流磁磁场场，这这两两个个磁磁场场相相互互作作用用（磁磁极极吸吸引引力力作作用用），从从而而使使转转子子被电枢旋转磁场拖着以相同的速度一起旋转。被电枢旋转磁场拖着以相同的速度一起旋转。2024/7/1531四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 同步电机的磁场：同步电机的磁场：一部分是由定子电流提供的（辅助磁场）一部分是由定子电流提供的（辅助磁场）另一部分是转子励磁绕组提供的（称主磁场）。另一部分是转子励磁绕组提供的（称主磁场）。由由于于转转子子转转速速与与同同步步转转速速相相同同，所所以以这这两两个个磁磁场场在在空空间间上上是是相相对对静静止止的的，气气隙隙磁磁场场是是这这两两个个磁磁场场的的合合成成。当当输输入入的的三三相相交交流流电电压压一一定定时时，这这个个合合成成磁磁场场也也基基本本上上是是恒恒定定的的。所所以以改改变变转转子子直直流流励励磁磁电电流流，使使转转子子磁磁通通的的大大小小相相应应改改变变，则则定定子子磁磁通通出出会会随随之之改改变变，定定子子励励磁磁电电流流也也要要随随之之作作相相应应改改变变。功功率率因因数数也也会会随之改变。随之改变。2024/7/1532四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 调调节节转转子子励励磁磁电电流流，同同步步电电机机的的励励磁磁全全部部由由转转子子励励磁磁提提供供，电电枢枢绕绕组组不不从从交交流流电电网网中中吸吸取取无无功功励励磁磁电电流流，定定子子电电流流与与外外加加电电压压同同相，同步电动机相当于一个纯电阻负载，称其为正常励磁。相，同步电动机相当于一个纯电阻负载，称其为正常励磁。当当转转子子直直流流励励磁磁小小于于正正常常励励磁磁，则则同同步步电电动动机机的的电电枢枢将将从从交交流流电电网网中中吸吸取取无无功功励励磁磁电电流流，使使交交流流电电流流滞滞后后交交流流电电压压，同同步步电电动动机机相当于一个感性负载，称欠励。相当于一个感性负载，称欠励。当当转转子子直直流流励励磁磁大大于于正正常常励励磁磁，则则多多余余的的无无功功能能量量时时会会通通过过电电枢枢交交流流绕绕组组馈馈回回电电网网，表表现现为为电电枢枢交交流流电电流流超超前前交交流流电电压压，同同步步电电动机相当于一个容性负载，称过励。动机相当于一个容性负载，称过励。根根据据过过励励这这一一基基本本原原理理，同同步步电电动动机机常常用用来来补补偿偿电电网网的的无无功功功功率率因数，使电网功率因数提高接近于因数，使电网功率因数提高接近于1 1。2024/7/1533四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.2.2.7.2.2.三相同步电机特性三相同步电机特性1 1同步电动机电压平衡方程式同步电动机电压平衡方程式 2024/7/1534四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 电磁功率电磁功率=输入的电功率输入的电功率-减去电枢绕组铜损减去电枢绕组铜损若忽略铜损，则：若忽略铜损，则：2024/7/1535四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 机械特性曲线机械特性曲线功角功角特性特性2024/7/1536四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 同步电机同步电机V V形曲线形曲线2024/7/1537四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 同步电机励磁分析同步电机励磁分析正常励磁：正常励磁：电压与电流同相，相当于纯电阻负载。电压与电流同相，相当于纯电阻负载。磁场全由转子提供。磁场全由转子提供。电机不从电网吸收无功电流。电机不从电网吸收无功电流。2024/7/1538四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 过励：过励：增大转子直流励磁；增大转子直流励磁；超前的容性无功能量返回电网；超前的容性无功能量返回电网；电流超前电压；电流超前电压；欠励：欠励：减小转子直流励磁；减小转子直流励磁；电机从电网吸收感性无功能量；电机从电网吸收感性无功能量；电流滞后电压；电流滞后电压；2024/7/1539四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.2.3.7.2.3.三相同步电机的起动三相同步电机的起动 问题：同步电机的欠排问题：同步电机的欠排2024/7/1540四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 异步起动法异步起动法常用的起动方法有以下几种：常用的起动方法有以下几种：辅助起动法、变频起动法、异步辅助起动法、变频起动法、异步起动法起动法2024/7/1541四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 异步起动法：异步起动法：即即在在转转子子磁磁极极极极掌掌上上装装上上和和鼠鼠笼笼绕绕组组相相似似的的启启动动绕绕组组，起起动动时时不不先先加加入入直直流流磁磁场场，只只在在定定子子上上加加入入三三相相对对称称电电压压以以主主生生旋旋转转磁场；鼠笼转子产生感生电流，使电机进入异步起动。磁场；鼠笼转子产生感生电流，使电机进入异步起动。当当起起动动速速度度接接近近同同步步转转速速时时，再再在在励励磁磁绕绕组组中中通通入入直直流流励励磁磁电电流流，产产生生固固定定极极性性的的磁磁场场，定定子子旋旋转转磁磁场场与与转转子子励励磁磁的的相相互互作作用，便可把转子拉入同步。用，便可把转子拉入同步。返回目录返回目录2024/7/1542四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 *7.3.1 7.3.1 直流伺服电机直流伺服电机 *7.3.2 7.3.2 交流伺服电机交流伺服电机 7.3 伺服电机伺服电机 2024/7/1543四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.3.17.3.1直流伺服电机直流伺服电机 1 1流伺服电动机结构流伺服电动机结构电磁式电磁式永磁式永磁式 2024/7/1544四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 直流伺服电动机工作原理直流伺服电动机工作原理直流伺服电动机工作原理与普通直流电机相同，不同点只是煞直流伺服电动机工作原理与普通直流电机相同，不同点只是煞费苦心做得比较细长一些，以满足快速响应的要求；电枢电阻费苦心做得比较细长一些，以满足快速响应的要求；电枢电阻较大，其转速特性较徒较大，其转速特性较徒 2024/7/1545四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 直流伺服电机控制特性直流伺服电机控制特性两种：两种：电枢控制电枢控制 所所谓谓电电枢枢控控制制，即即磁磁场场绕绕组组加加恒恒定定励励磁磁电电压压，电电枢枢绕绕组组加加控控制制电压，电枢电压磁高，转速增大电压，电枢电压磁高，转速增大磁场控制磁场控制 磁磁场场控控制制，保保持持电电枢枢电电压压恒恒定定，改改变变励励磁磁绕绕组组电电压压的的大大小小和和方方向，就能改变电动机的转速与转向。向，就能改变电动机的转速与转向。2024/7/1546四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 （1 1）机械特性：励磁电压一定时，电枢电压为一定值时）机械特性：励磁电压一定时，电枢电压为一定值时的电动机转速与电磁转矩之关系。的电动机转速与电磁转矩之关系。2024/7/1547四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 调节特性：调节特性：指电磁转矩恒定时，电机的转速随控制电压的变化情况指电磁转矩恒定时，电机的转速随控制电压的变化情况 2024/7/1548四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.3.2 7.3.2 交流伺服电机交流伺服电机 交流伺服电动机是两相异步电动机交流伺服电动机是两相异步电动机定子槽内嵌有两套相差定子槽内嵌有两套相差90900 0空间电角度的定子绕组，空间电角度的定子绕组，一套称为励磁绕组，一套称为励磁绕组，另一套称为控制绕组。另一套称为控制绕组。转子：转子：鼠笼式绕组鼠笼式绕组 空心杯转子两类空心杯转子两类2024/7/1549四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 交流伺服电动机结构交流伺服电动机结构交流杯形伺服电动机交流杯形伺服电动机1 1 励磁绕组；励磁绕组；2 2 控制绕组；控制绕组；3 3 内定子；内定子；4 4 处定子；处定子；5 5转子转子；2024/7/1550四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 2 2基本工作原理基本工作原理2024/7/1551四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 问题：问题：在于一但转动起来以后，当控制电压减到零时，此时相当于运在于一但转动起来以后，当控制电压减到零时，此时相当于运行中的单相异步电动机，电机不会停下来，称为行中的单相异步电动机，电机不会停下来，称为“自转自转”，这是交流，这是交流伺服电动机不允许的。伺服电动机不允许的。控制电压为零特性控制电压为零特性 控制电压不为零特性控制电压不为零特性交流伺服电机机械特性交流伺服电机机械特性2024/7/1552四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 3 3控制方式控制方式（1 1）幅幅值值控控制制，这这种种控控制制是是通通过过改改变变控控制制电电压压的的幅幅值值来来改改变变电电机机速速度度。而而控控制制电电压压与与励励磁磁电电压压的的相相位位与与差差始始终终保保持持在在90900 0。当当控控制制电压；随着控制电压增加，转速增大。电压；随着控制电压增加，转速增大。（2 2）相相位位控控制制，保保持持控控制制电电压压的的幅幅值值不不变变，改改变变控控制制电电压压的的相相位位，电电机机的的速速度度也也相相应应改改变变。当当控控制制电电压压与与励励磁磁电电压压的的相相位位差差；随随着着控制相位差增大，转速增大。控制相位差增大，转速增大。（3 3）幅）幅-相控制，同时改变幅值与相位来达到改变转速的目的。相控制，同时改变幅值与相位来达到改变转速的目的。返回目录返回目录2024/7/1553四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.4.1 7.4.1 7.4.1 7.4.1 步进电机的结构和分类步进电机的结构和分类步进电机的结构和分类步进电机的结构和分类7.4.2 7.4.2 7.4.2 7.4.2 反应式步进电机工作原理反应式步进电机工作原理反应式步进电机工作原理反应式步进电机工作原理 7.4 步进电机步进电机 2024/7/1554四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.4.1 7.4.1 步进电机的结构和分类步进电机的结构和分类（1 1）按运动方式可分为）按运动方式可分为 旋转步进电动机旋转步进电动机 直线步进电动机直线步进电动机 平面步进电动机平面步进电动机(2)(2)工作原理可分为工作原理可分为 反应式反应式 永磁式永磁式 2024/7/1555四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 三相反应式步时电机的结构三相反应式步时电机的结构 三相反应步进电机结构三相反应步进电机结构 三相反应步进电机原理三相反应步进电机原理 2024/7/1556四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 步进电机就可按一定步进角一步一步旋转步进电机就可按一定步进角一步一步旋转 从一相通电，换到另一相通电称做一拍。从一相通电，换到另一相通电称做一拍。这这三三相相（不不同同于于三三相相交交流流电电的的三三相相），依依次次通通电电的的运运行行方方式式，称称为为三相单三拍运行方式。即三相单三拍运行方式。即ABCABC（一周期通电三拍运行方式）。一周期通电三拍运行方式）。如如果果A A、B B两两相相同同时时通通电电，转转子子轴轴线线将将转转到到A A、B B两两相相的的合合成成轴轴线线上上，如如此此按按两两两两通通电电循循环环下下去去，称称为为三三相相双双三三拍拍运运行行方方式式。即即ABBCCAABBCCA（一周期通电三拍运行方式）。一周期通电三拍运行方式）。如如果果按按单单双双组组合合方方式式通通，即即AABBBCCCAAABBBCCCA，即即一一周周期期通通电电六六拍拍，有有三三个个单单拍拍，三三个个双双拍拍。其其步步距距角角为为三三拍拍的的一一半半，此此称称为为三三相六拍运行方式。相六拍运行方式。7.4.7.4.2 2 反应式步进电机的工作原理反应式步进电机的工作原理2024/7/1557四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 步矩角的计算步矩角的计算设设转转子子齿齿数数为为Z Z2 2，N N拍拍反反应应式式步步进进电电机机每每一一齿齿距距为为3603600 0/Z Z2 2，而而每每一一拍拍转过的角度是齿距的转过的角度是齿距的1/1/N N，因此可知步距角因此可知步距角 返回目录返回目录2024/7/1558四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 测速发电机是一种微型发电机，它的作用是将转速变为电压信号，测速发电机是一种微型发电机，它的作用是将转速变为电压信号，在理想状态下，测速发电机的输出电压与转速成正比在理想状态下，测速发电机的输出电压与转速成正比 7.5.1 7.5.1 直流测速电机直流测速电机 7.5.2 7.5.2 交流测速电机交流测速电机 7.5 测速电机测速电机 2024/7/1559四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 1 1基本结构及原理基本结构及原理（1 1）按按励励磁磁方方式式的的不不同同，可可分分为为永永磁磁式式测测速速发发电电机机和和他他励励直直流流发发电电机两种。机两种。（2 2）按按电电枢枢的的不不同同结结构构形形式式，可可分分为为无无槽槽电电枢枢、有有槽槽电电枢枢、空空心心杯杯电枢和圆盘形绕组等种类。电枢和圆盘形绕组等种类。7.5.7.5.1 1 直流测速电机直流测速电机2024/7/1560四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 2 2直流测速发电机特性直流测速发电机特性 2024/7/1561四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.5.2 7.5.2 交流测速电机交流测速电机1 1基本结构基本结构2.2.工作原理工作原理2024/7/1562四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 转子旋转切割直轴磁场，转子旋转切割直轴磁场，产生转子感应电势，产生转子感应电势，转子感应电流，转子感应电流，产生交轴磁场，产生交轴磁场，交轴磁场与输出绕组耦合，交轴磁场与输出绕组耦合，于是在输出绕组上产生感应电势于是在输出绕组上产生感应电势输出电压。它们之一的关系如下：输出电压。它们之一的关系如下：2024/7/1563四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 返回目录返回目录2024/7/1564四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.6.1 7.6.1 控制式自整角机控制式自整角机 7.6.2 7.6.2 力矩式自整角机力矩式自整角机自整角机被广泛用于角度的传输、变换、和指示自整角机被广泛用于角度的传输、变换、和指示 自整角机分为自整角机分为:力矩式自整角机力矩式自整角机 控制式自整角机控制式自整角机 7.6 自整角机自整角机 2024/7/1565四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 自整角机的结构自整角机的结构1.1.三相整步绕组；三相整步绕组；2.2.定子铁心；定子铁心；3.3.转子铁心；转子铁心；4 4转子励磁绕组；转子励磁绕组；5 5 转轴；转轴；6 6 滑环滑环2024/7/1566四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.6.17.6.1控制式自整角机控制式自整角机2024/7/1567四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 发送机侧发送机侧:2024/7/1568四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 接收定子绕组中产生的脉动磁场接收定子绕组中产生的脉动磁场 2024/7/1569四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 对其合成磁场进行正交分解，分为纵向分量与横向分量。其纵向对其合成磁场进行正交分解，分为纵向分量与横向分量。其纵向分量不与输出绕组耦合，不产生感生电动势；而横向分量与输出分量不与输出绕组耦合，不产生感生电动势；而横向分量与输出绕组耦合，产生感生电动势（设接收转子处于基准零位）。绕组耦合，产生感生电动势（设接收转子处于基准零位）。输出电压输出电压2024/7/1570四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 7.6.2 7.6.2 力矩式自整角机力矩式自整角机2024/7/1571四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 原理原理发送机与接收机的同步绕组对应相连接，它们的励磁绕组同接在发送机与接收机的同步绕组对应相连接，它们的励磁绕组同接在一单相交流源。发送机转子与接收机转子基准零位都设在与一单相交流源。发送机转子与接收机转子基准零位都设在与D D1 1轴轴线重合的位置。接收机转子带动负载。线重合的位置。接收机转子带动负载。2024/7/1572四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 第第7 7章章 小结小结本本章章主主要要介介绍绍了了工工业业控控制制中中常常用用的的一一些些特特殊殊电电机机，单单相相异异步步电电动动机机、三三相相同同步步电电机机、伺伺服服电电机机、步步进进电电机机、测测速速电电机机和和自自整整角角机机，分析了基本原理与基本特性，为其使用维护提供必要的理论基础。分析了基本原理与基本特性，为其使用维护提供必要的理论基础。单单相相异异步步电电动动机机以以基基简简单单的的结结构构及及方方便便维维护护而而被被广广泛泛用用用用家家电电、医医疗疗器器械械及及自自动动控控制制装装置置。对对于于通通入入的的单单相相电电流流，产产生生的的磁磁通通为为脉脉动动磁磁通通，无无起起动动转转矩矩，所所以以要要利利于于辅辅助助方方法法进进行行起起动动，常常采采用用分相起动和罩极起动方式。分相起动和罩极起动方式。2024/7/1573四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 三三相相同同步步电电机机仍仍属属于于交交流流电电机机范范畴畴，由由于于正正常常工工作作时时速速度度稳稳定定（转转差差为为零零），被被大大量量的的精精密密加加工工拖拖动动系系统统采采用用。由由于于三三相相同同步步电电机机可可以以通通过过调调节节励励磁磁电电流流的的大大小小，对对电电网网进进行行动动态态补补偿偿，收收到到较较好好的的效效果果，所所以以在在用用着着拖拖动动控控制制时时，也也兼兼用用物物功功率率因因数数的的补补偿偿。由由于于本本身身无无起起动动转转矩矩，不不能能自自行行起起动动，常常用用异异步步拖拖动动的的方方法法进进行行起起动动，起起动动时时，先先将将其其设设置置在在异异步步状状态态，当当起起动动运运行行接接近近同同步步转转速速时时（称称亚亚同同步步速速度度），再再投投入入直直流流励励磁磁，拖拖入入同同步步进进行行正正常常运运行。行。2024/7/1574四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 由于同步电机需要一套严格的投磁控制系统及异步起动控制系由于同步电机需要一套严格的投磁控制系统及异步起动控制系统，所动结构较复杂，价格较昂贵，对维护技术要求也较高。统，所动结构较复杂，价格较昂贵，对维护技术要求也较高。伺服电机作为控制系统中的执行元件，改变控制电压就能改变其伺服电机作为控制系统中的执行元件，改变控制电压就能改变其速度与转动方向。伺服电机不允许出现速度与转动方向。伺服电机不允许出现“自转自转”现象。交流伺服现象。交流伺服电机不需要电刷与换向器，转动惯量小，快速性好。但由于经常电机不需要电刷与换向器，转动惯量小，快速性好。但由于经常运行于两相不对称状态，存在着产生制动转矩的运行于两相不对称状态，存在着产生制动转矩的“反向磁场反向磁场”，故转矩小、损耗大。交流伺服电机有三种基本控制方式，即幅值故转矩小、损耗大。交流伺服电机有三种基本控制方式，即幅值控制、相位控制及幅控制、相位控制及幅-相控制。相控制。2024/7/1575四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 测测速速发发电电机机是是一一种种测测量量转转速速的的信信号号元元件件，将将输输入入的的机机械械转转速速转转换换成成电电压压信信号号输输出出，在在自自动动控控制制系系统统中中被被广广泛泛应应用用。测测速速发发电电机分为基本的两类，即交流测速发电机与直流测速发电机。机分为基本的两类，即交流测速发电机与直流测速发电机。步步进进电电机机是是将将脉脉冲冲信信号号转转换换成成角角位位移移的的电电动动机机，每每一一拍拍输输入入脉脉冲冲，转转子子便便转转过过一一个个步步矩矩角角，步步矩矩角角的的大大小小与与转转子子的的齿齿数数和和周周期期拍拍数成反比。同步电机的转速与脉冲频率成正比。数成反比。同步电机的转速与脉冲频率成正比。2024/7/1576四川机电职业技术学院四川机电职业技术学院.电子电气工程系电子电气工程系 第七章第七章 其它特殊电机其它特殊电机 电机与控制电机与控制 自自整整角角机机在在自自动动控控制制系系统统中中作作为为主主令令设设备备，实实现现角角度度的的运运程程传传输输、接接收收、变变换换。自自整整角角机机都都是是两两个个组组合合使使用用。按按使使用用不不同同，分分为为控控制制式式和和力力矩矩式式自自整整角角机机。力力矩矩式式自自整整角角机机只只适适用用于于接接收收机机轴轴上上的的负负载载较较轻轻，精精度度要要求求不不高高的的系系统统。控控制制式式自自整整角角机机，接接收收机机轴轴上上不不直直接接接接机机械械负负载载，必必需需将将输输出出电电压压放放大大后后再再经经放放大后再控制伺服机构。大后再控制伺服机构。返回目录返回目录2024/7/1577