驱动和控制微电机

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,泸州职业技术学院电子工程系,驱动和控制微电机,单相异步电动机,伺服电机,测速发电机,自整角机,旋转变压器,1,单相异步电动机,一、概述,1、 应用情况,广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设备中。,2,2、 优缺点,优点：结构简单，成本低廉，噪音小。,缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率因数及过载能力都较低。,故单相感应电动机只能作成小容量：,微型：几瓦750瓦；,小型：550瓦3700瓦。,3,3,、,结构,与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌有定子绕组。,单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的电动机没有起动转矩。,为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副绕组）。两个绕组在空间相距90,0,或一定的电角度。,4,5,二、基本工作原理,1 、单相绕组通入单相交流电时的情况,单相交流绕组通入单相交流电流将产生脉动磁势，一个脉动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁势。分别用F,+,、F,-,表示，建立起正转和反转磁场,+,、,-,，这两个磁场切割转子导体，产生感应电动势和感应电流，从而形成正反向电磁转矩Tem,+,、Tem,-,，叠加后即为推动转子转动的合成转矩Tem。,6,单相绕组磁动势,一、整距集中绕组的基波磁动势,设一台两极交流电机，气隙是均匀的，将正弦交流电流 通入一个整距绕组U1、U2，线圈在某个瞬间磁动势分布下：,7,8,矩形波脉振磁势的分解,按照富立叶级数分解的方法可以把矩形波分解为基波和一系列谐波；,根据高等数学的理论，基波幅值为：,高次谐波的幅值为：,9,10,Fc（x，t）既是空间变量x的函数，又是时间变量t的函数；,3、5、7次谐波的幅值分别为基波磁势分量的1/3、1/5、1/7 ，在总磁通中占有相当大的比重。,这种谐波磁通势建立的磁场，将在定子、转子绕组中感应相应的谐波电势，恶化电机的运行性能，因此必须采用一定的措施来尽可能减少这种谐波电势，使各相绕组产生的磁通势在空间上成近似正弦分布。,实际电机的定子绕组一般采用“分布”和“短距”这两种措施,结 论,11,单相脉动磁动势,整距分布绕组的磁动势,一组双层短距分布绕组的基波磁动势,相绕组的磁动势,12,单相脉动磁动势的分解,即一个脉动磁动势可以分解成两个幅值大小相等的磁动势。,先分析,取幅值点分析,13,可见,(1)单相绕组的基波磁动势为脉动,它可以分解为大小相等、转速相同而转身相反的两个旋转磁场。,(2)反之,满足上述性质的两个旋转磁动势的合成即为脉动磁动势。,（3）由于正方向或反方向的旋转磁动势在旋转过程中，大小不变，两矢量顶点的轨迹为一圆形，所以这两个磁动势为圆形旋转磁动势。,14,15,设电动机转速为n，则对正转磁场而言，转差率s,+,为,对反转磁场而言，转差率s,-,为,16,单相异步电动机的,T=f(s),17,分析：,1）,转子静止时，,n=0,S=1,，合成转矩为,0,。单相感应电动机无起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。,三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动机，故不能起动。,2）,当,s,1,时，,T,0,，且,T,无固定方向，取决于,s,的正负。一旦旋转，转向依外力方向而定，即在外力矩作用下，电机可朝外力方向旋转。,三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。,3）,由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力低，,T,F,不变，,n,下降,S,上升,I,2,上升,I,1,上升温升增加。,18,单相异步电动机的主要类型,根据获得旋转磁场方式的不同，主要分为分相电动机和罩极电动机,一、分相起动电动机,分相起动电动机包括电容起动电动机、电容电动机和电阻起动电动机,1、电容起动电动机,特点：,）起动绕组和电容按短时工作设计；,）电容起分相和提高功率因数的作用。,由于起动绕组和电容按短时工作设计，因此，当,n,达,75,80%n,1,时，离心开关自动打开。,19,20,21,2、电容电动机,电容电动机实质是一台两相异步电动机，起动绕组和电容应按长期工作设计。,22,特点：,）起动绕组和电容器按长期工作设计；,）过载能力、功率因数和效率均较高；,）容量能做到五十瓦至几千瓦；,）应用比较广泛，如应用于压气机、空调等。,23,3 电阻起动电动机,在起动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，电抗大；起动绕组电阻大，电抗小。,二、罩极电动机,1、,结构特点：,定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面1/31/4处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如下图：,24,25,2、工作原理,在时间上滞后 一个角度，而两个绕组在空间也相隔一个角度，产生旋转磁场，转向由未罩极部分转向罩极部分。电机转向也由未罩极部分转向罩极部分。,3、改变转向的方法：,1） 定子上绕制两套起动绕组；,2） 将定、转子反向安装。,4、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。,5、应用: 用于小容量电动机中。如应用于小型风扇、电动模型和电唱机中。,26,小 结,1、单相异步电动机的结构特点、优缺点及应用情况，单相异步电动机广泛应用于家电、医疗器械、轻工设备中；,2、单相感应电动机的工作原理，为什么没有起动转矩？,3、单相感应电动机的的起动方法与类型,1）分相起动电动机；2） 罩极电动机。,27,