電機、伺服、步進、變頻器介紹

1、電機的種類1按工作電源分類 根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 2按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 根據(jù)電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。 同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。 直流電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁

2、直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。 3按起動與運行方式分類 根據(jù)電動機按起動與運行方式不同，可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。 4按用途分類 可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。 驅(qū)動用電動機又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設(shè)

3、備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。 控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。 5按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不同，可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。6按運轉(zhuǎn)速度分類 根據(jù)電動機按運轉(zhuǎn)速度不同，可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。 低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機、力矩電動機和爪極同步電動機等。 調(diào)速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調(diào)速電動機、直流調(diào)速電動機、PWM變頻調(diào)速電動機和開關(guān)磁阻調(diào)速

4、電動機。 異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。 同步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。無刷電機無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性，在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護和顯示等

5、等。 由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。 中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。 近三十年來針對異步電動機變頻調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。 無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的

6、運轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關(guān)注.本產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過55kW,可設(shè)計到400kW,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動的需求。 無刷電機在我國的發(fā)展時間較短,便隨著技術(shù)的日益成熟與完善得到了迅猛發(fā)展。已在航模、醫(yī)療器械、家用電器、電動車等多個領(lǐng)域得到廣泛應用，并在深圳、長沙、上海等地形成初具規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈。如深圳偉業(yè)電機（）長沙科達（無刷電機與有刷電機區(qū)別 無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法，同三相異步電動機十分相似。電動機的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性，在電動機內(nèi)

7、裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護和顯示等等。 由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。 中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能積的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。 近三十年來針對異步電動機變頻

8、調(diào)速的研究，歸根到底是在尋找控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的方法，稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調(diào)速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點在調(diào)速領(lǐng)域顯現(xiàn)優(yōu)勢。 無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC.無刷直流電機的運轉(zhuǎn)效率,低速轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)速精度等都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關(guān)注.某些產(chǎn)品已經(jīng)生產(chǎn)超過55kW,可設(shè)計到400kW,可以解決產(chǎn)業(yè)界節(jié)電與高性能驅(qū)動的需求。直流無刷電機的優(yōu)越性直流電機具有響應快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下

9、恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持90，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術(shù)才能達到。現(xiàn)今半導體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動電機的性能。微處理機速度亦越來越快，可實現(xiàn)將交流電機控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直交坐標系統(tǒng)中，適當控制交流電機在兩軸電流分量，達到類似直流電機控制并有與直流電機相當?shù)男阅堋?此外已有很多微處理機將控制電機必需的功能做在芯片中，而且體積越來越小；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to

10、-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)等。直流無刷電機即是以電子方式控制交流電機換相，得到類似直流電機特性又沒有直流電機機構(gòu)上缺失的一種應用。 p.i.d控制簡介一般p.i.d控制如下 (dutycycle)=(dutycycle)p + (dutycycle)i + (dutycycle)d p.控制(比例控制) ：輸出與輸入誤差訊號成正比關(guān)系，即將誤差固定比例修正，但系統(tǒng)會有穩(wěn)態(tài)誤差。 i .控制(積分控制) ：當系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)有穩(wěn)態(tài)誤差時，將誤差取時間的積分，即便誤差很小也能隨時間增加而加大，使穩(wěn)態(tài)誤差減小直到為零。

11、 d.控制(微分控制)：當系統(tǒng)在克服誤差時，其變化總是落后于誤差變化，表示系統(tǒng)存在較大慣性組件或(且)有滯后組件。微分即是預測誤差變化的趨勢以便提前作用避免被控量嚴重沖過頭。 電機驅(qū)動器的保護措施 對于驅(qū)動器還要有保護措施，當負載過大或不當使用時會造成大電流而將功率晶體管燒毀。為了保護因電流超過規(guī)格而破壞驅(qū)動器，一般會以加大功率晶體管耐電流或加電流sensor做為保護。其次當電機負載不小的時候，在停止轉(zhuǎn)動時由電機端回送至驅(qū)動器的能量及過電壓都將危及驅(qū)動器，這可配合過電壓保護電路加上回生能量消散電路來防治。其它尚有hall-sensor正常與否判定也會影響pwm控制的正確性，這可由控制部判斷并適

12、時警告即可。 dc無刷電機系列控制疑難雜癥處理案例 欲以電流值的大小來判斷目前電機的負載狀況是否有過載的跡象，該如何測量? 將電源線的其中一條拔起后，將電表（請先調(diào)至安培檔）的一端接至驅(qū)動器的電源connector其中一接腳，另一端則接至電源插座的另一接腳，如此即可測量出在現(xiàn)階段的負載下所必須耗費的電流值，之后再依此電流值來對照電機的電流/扭力對照表，如此即可得知目前的負載狀況是正?；蚴?否有過載的情形發(fā)生。力矩電機力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機。這種電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力。力矩電機包括：直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機。 力矩電機的

13、構(gòu)造原理當負載增加時，電動機的轉(zhuǎn)速能自動的隨之降低，而輸出力矩增加，保持與負載平衡。力矩電機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，堵轉(zhuǎn)電流小，能承受一定時間的堵轉(zhuǎn)運行。由于轉(zhuǎn)子電陰高，損耗大，所產(chǎn)生的熱量也大，特別在低速運行和堵轉(zhuǎn)時更為嚴重，因此，電機在后端蓋上裝有獨立的軸流或離心式風機（輸出力矩較小100機座號及以下除外），作強迫通風冷卻，力矩電機配以可控硅控制裝置，可進行調(diào)壓調(diào)速，調(diào)速范圍可達1：4，轉(zhuǎn)速變化率10%。本系列電機的特性使其適用于卷繞，開卷、堵轉(zhuǎn)和調(diào)速等場合及其他用途，被廣泛應用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機械等工業(yè)領(lǐng)域。 力矩電機主要特點力矩電機的特點是具有軟的機械特性,可

14、以堵轉(zhuǎn).當負載轉(zhuǎn)矩增大時能自動降低轉(zhuǎn)速,同時加大輸出轉(zhuǎn)矩.當負載轉(zhuǎn)矩為一定值時改變電機端電壓便可調(diào)速.但轉(zhuǎn)速的調(diào)整率不好!因而在電機軸上加一測速裝置,配上控制器.利用測速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比,來自動調(diào)節(jié)電機的端電壓.使電機穩(wěn)定!具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、響應快、特性線性度好、力矩波動小等特點，可直接驅(qū)動負載省去減速傳動齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運行精度。為取得不同性能指標，該電機有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同結(jié)構(gòu)形式，小氣隙結(jié)構(gòu)，可以滿足一般使用精度要求，優(yōu)點是成本較低；大氣隙結(jié)構(gòu)，由于氣隙增大，消除了齒槽效應，減小了力矩波動，基本消除了磁阻的非線性變化，電機線性度更好，電

15、磁氣隙加大，電樞電感小，電氣時間常數(shù)小，但是制造成本偏高；中氣隙結(jié)構(gòu)，其性能指標略低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機，但遠高于小氣隙結(jié)構(gòu)電機，而體積小于大氣隙結(jié)構(gòu)電機，制造成本低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機。力矩電機應用在機械制造、紡織、造紙、橡膠、塑料、金屬線材和電線電纜等工業(yè)中，需要將產(chǎn)品卷繞在卷筒（盤）上。卷繞的直徑從開始至末了是越卷越大，為保持被卷物張力均勻（即線速度不變），就要求卷筒轉(zhuǎn)速越卷越小，卷繞力越卷越大.一、卷繞：在電線電纜、紡織、金屬加工、造紙等加工時，卷繞是一個十分重要的工序。產(chǎn)品卷繞時卷筒的直徑逐漸增大，在整個過程中保持被卷產(chǎn)品的張力不變十分重要，因為張力過大會將線材的線徑拉細甚至拉斷，或造成產(chǎn)品

16、的厚薄不均勻，而張力過小則可造成卷繞松弛。為使在卷繞過程中張力保持不變，必須在產(chǎn)品卷繞到卷盤上的盤徑增大時驅(qū)動卷筒的電機的輸出力矩也增大，同時為保持卷繞產(chǎn)品線速度不變，須使卷盤的轉(zhuǎn)速隨之降低，力矩電動機的機械特性恰好能滿足這一要求。二、開卷（制動恒功率特性）開卷亦稱松卷、放卷、放線等，見圖三。在工業(yè)生產(chǎn)中，有時需要把卷繞在滾筒上的產(chǎn)品輸送到下一個工序。在輸送過程中，要求施于產(chǎn)品一個與傳動方向相反的張力，同時要求隨著筒徑的變化，而保持產(chǎn)品傳動的線速度和反向張力恒定，這就要求電機具有制動恒功率特性。三、無級調(diào)速力矩電機的機械特性可以在現(xiàn)代伺服驅(qū)動裝置的控制下實現(xiàn)較高的剛度，因此可以代替原來機械傳動

17、裝置實現(xiàn)直接驅(qū)動（DD，Direct Drive）。目前已經(jīng)有采用力矩電機為核心動力元件的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控擺角銑頭等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在體積功率比上還不如機械傳動裝置當，但由于其沒有傳動間隙，沒有磨損，傳動精度和效率高等優(yōu)勢，已經(jīng)開始在精密裝備上推廣使用行。四、堵轉(zhuǎn)在某些特殊場合中，有時要求電機在一段時間內(nèi)保持一靜止的力矩，如電纜收卷起始階段須保持張緊；大型鍛壓機的鍛件夾持裝置等。由于力矩電機的阻抗較大；其堵轉(zhuǎn)電流較小，同時采用了強迫通風，所以能滿足一定時間內(nèi)的堵轉(zhuǎn)要求。允許堵轉(zhuǎn)時間應按銘牌上標定值，如需較長的堵轉(zhuǎn)時間，可選用較大的力矩電機，通過降低力矩電機的端電壓來獲得。五、其它力矩電機還可

18、根據(jù)其多種特點靈活應用，如本身具有直流串勵電機特性，可部分代替直流電機使用；又如根據(jù)其轉(zhuǎn)子具有高電阻特性，起動（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大，故可應用在啟閉閘（閥）門以及阻力矩大的拖動系統(tǒng)中；也可利用其起動（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大，起動（堵轉(zhuǎn)）電流小，實心轉(zhuǎn)子的機械強度高的特點，而使用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的裝置或其他類似動作的各種機械上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制（Direct Torque ControlDTC），國外的原文有的也稱為Direct self-controlDSC，直譯為直接自控制，這種“直接自控制”的思想以轉(zhuǎn)矩為中心來進行綜合控制，不僅控制轉(zhuǎn)矩，也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的區(qū)別是，

19、它不是通過控制電流、磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量控制，其實質(zhì)是用空間矢量的分析方法，以定子磁場定向方式，對定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進行直接控制的。1985年德國魯爾大學的狄普布洛克（M.Depenbrock）教授首先提出了基于六邊形乃至圓形磁鏈軌跡的直接轉(zhuǎn)矩控制理論，他稱為Direct self-controlDSC。這種方法不需要復雜的坐標變換，而是直接在電機定子坐標上計算磁鏈的模和轉(zhuǎn)矩的大小，并通過磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接跟蹤實現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制的特征是控制定子磁鏈，是直接在定子靜止坐標系下，以空間矢量概念，通過檢測到的定子電壓、電流，直接在定子坐標系下計

20、算與控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，獲得轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機，因而省去了矢量變換中的許多復雜計算，它也不需要模仿直流電動機的控制，從而也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型，而只需關(guān)心電磁轉(zhuǎn)矩的大小，因此控制上對除定子電阻外的所有電機參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測器能很容易得到磁鏈模型，并方便地估算出同步速度信息，同時也很容易得到轉(zhuǎn)矩模型，磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型就構(gòu)成了完整的電動機模型，因而能方便地實現(xiàn)無速度傳感器控制，如果在系統(tǒng)中再設(shè)置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，即可進一步得到高性能動態(tài)轉(zhuǎn)矩控制了。需要說明的是，直接轉(zhuǎn)矩控制的逆變器采用不同的開關(guān)器件，控制方法也有所不同。

21、Depenbrock最初提出的直接自控制理論，主要在高壓、大功率且開關(guān)頻率較低的逆變器控制中廣泛應用。目前被應用于通用變頻器的控制方法是一種改進的、適合于高開關(guān)頻率逆變器的方法。1995年ABB公司首先推出的ACS600系列直接轉(zhuǎn)矩控制通用變頻器，動態(tài)轉(zhuǎn)矩響應速度已達到2ms，在帶速度傳感器PG時的靜態(tài)速度精度達土0.001%，在不帶速度傳感器PG的情況下即使受到輸入電壓的變化或負載突變的影響，同樣可以達到0.1的速度控制精度。其他公司也以直接轉(zhuǎn)矩控制為努力目標，如富士公司的FRENIC5000VG7S系列高性能無速度傳感器矢量控制通用變頻器，雖與直接轉(zhuǎn)矩控制方式還有差別，但它也已做到了速度控

22、制精度0.005%，速度響應100Hz、電流響應800Hz和轉(zhuǎn)矩控制精度3（帶 PG）。其他公司如日本三菱、日立、芬蘭VASON等最新的系列產(chǎn)品采取了類似無速度傳感器控制的設(shè)計，性能有了進一步提高。步進電機步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。 雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電

23、機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 目前,生產(chǎn)步進電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給用戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。鑒于上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。 一、感應子式步進電機 1、特點： 感應子式與傳統(tǒng)的反應式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁

24、只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 感應子式某種程度上可以看作是低速同步的電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=. 一個二相電機的內(nèi)部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態(tài)特點，往往將其外部接

25、線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。2、分類感應子式電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標準），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標準。 3、步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語 相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍

26、運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：對應一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用表示。=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。 定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的） 靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子

27、間的氣隙有關(guān)，但過分采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。 4、動態(tài)指標及術(shù)語： 1、步距角精度： 步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應在5%之內(nèi)，八拍運行時應在15%以內(nèi)。 2、失步： 電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。 3、失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。 4、最大空載起動頻率： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 5、

28、最大空載的運行頻率： 電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 6、運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如下圖所示： 其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。 電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。 如下圖所示： 其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。 要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動

29、電壓，使采用小電感大電流的電機。 7、電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應子式的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應偏移共振區(qū)較多。8、電機正反轉(zhuǎn)控制： 當電機繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或()時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DA-CD-BC-AB或()時為反轉(zhuǎn)。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，

30、步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。永磁式步

31、進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。混合式步進電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。步進電機的一些基本參數(shù)：電機固有步距角： 它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9/1

32、.8（表示半步工作時為0.9、整步工作時為1.8），這個步距角可以稱之為電機固有步距角，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。步進電機的相數(shù)： 是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9/1.8、三相的為0.75/1.5、五相的為0.36/0.72 。在沒有細分驅(qū)動器時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。步進電機小知識 1.什么是步進電機? 步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移

33、的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。2.步進電機分哪幾種?步進電機分三種：永磁式（PM） ，反應式（VR）和混合式（HB）永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一

34、般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）?保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。4.什么是DETENT TORQUE?DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子

35、鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。5.步進電機精度為多少？是否累積?一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。6.步進電機的外表溫度允許達到多少?步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?當步進電機轉(zhuǎn)

36、動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?步進電機低速轉(zhuǎn)動

37、時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；B.采用帶有細分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。10.細分驅(qū)動器的細分數(shù)是否能代表精度?步進電機的細分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻），其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8的兩相混合式步進電機，

38、如果細分驅(qū)動器的細分數(shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45，電機的精度能否達到或接近0.45，還取決于細分驅(qū)動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較低的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較

39、大。12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源?A.電壓的確定混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為1248VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。B.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.11.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.52.0倍。13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?當脫機信號FREE為低電平時

40、，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。步進電機的速度、位置控制 速度控制： 步進電機的運轉(zhuǎn)速度會與輸入的脈沖速度成等比例的關(guān)系，所以在脈沖的速度愈快時，步進電機的轉(zhuǎn)速也會跟著加快；脈波速度愈慢時，電機的轉(zhuǎn)速自然也跟著變慢。電機的運轉(zhuǎn)速度（RPM）與脈沖速度（PPS，又

41、稱Hz）間的關(guān)系式如下：電機的運轉(zhuǎn)速度（RPM） 脈沖速度（PPS或 Hz） 60 步進電機分割數(shù)/圈說明： 1.RPM為一般電機的速度單位，即 rev / min，為每分鐘電機所轉(zhuǎn)的圈數(shù)；PPS為步進、伺服電機的速度單位，即pulse per second，為每秒所送出的脈沖數(shù)。 2.由于RPM與PPS的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將PPS的秒鐘乘以60變?yōu)榉昼?。 3.步進電機分割數(shù)/圈，又代表要讓電機轉(zhuǎn)一圈所必須送出的脈沖數(shù)。 4.上述公式拆解后之單位表示為 rev/min = pulse/sec 60 1/分割數(shù) 實例：五相半步級角0.36時（即1000分割/圈） （1）電機的運轉(zhuǎn)

42、速度600RPM時，即相當于脈沖速度10,000PPS。 （2）脈沖速度3,000PPS，即相當于電機的運轉(zhuǎn)速度180RPM。位置控制： 步進電機不需要位置傳感器（SENSOR），就可依照輸入的脈沖數(shù)決定移動量，并將負載順利、正確的送達指定位置點上。而移動量的大小，是依照電機分辨率的大小與輸入的脈沖數(shù)來決定。脈沖數(shù)（PULSE）與移動量間的關(guān)系式如下： 位置移動量（ ） 步進電機分辨率（ ） 輸入脈沖數(shù) 實例：二相全步級角1.8時當輸入1000個脈沖數(shù)（即1000PULSE），此時之移動量會是1800，剛好為5圈。 異步電機電機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機。它和感應電

43、機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉(zhuǎn)差率，ns為磁場轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?；驹恚?1)當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導體有相對切割運動,根據(jù)電磁感應原理,轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生感應電動勢并產(chǎn)生感應電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。特點:優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。缺點：功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。主要做電動機用，一般不做發(fā)電機！異步電機是一種交流電機，

44、其負載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機應用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應電機為異步電機。普通異步電機的定子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式，以適應不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功率，使電網(wǎng)的

45、功率因數(shù)變壞。因此，對驅(qū)動球磨機、壓縮機等大功率、低轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，常采用同步電機。由于異步電機的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械等，采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機的調(diào)速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。感應電機定轉(zhuǎn)子之間靠電磁感應作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應電流以實現(xiàn)幾點能量轉(zhuǎn)換的電機。感應電機一般用作電動機。特點:優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。缺點：功率因素滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。感應電機是

46、異步電機的一種，由于現(xiàn)在異步電機主要是感應電機，所有現(xiàn)在也有人直接在定義時候?qū)惒诫姍C定義為感應電機，呵呵，其實異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機自己歸納總結(jié)，不知道正確否？功率強大的AC感應電機慢慢發(fā)展為標準的電機設(shè)計類型，其特點是效率高，且價格具誘惑力。美國國家電氣制造協(xié)會（National Electrical Manufacturers Association, NEMA）已經(jīng)開發(fā)了針對于此的規(guī)范，名為NEMA A、B、C和D電機類型，將典型電機特性標準化，如起動電流、轉(zhuǎn)差、轉(zhuǎn)矩點，以適應各種不同的負載應用。以下是NEMA電機類型的綱要： 類型A：常規(guī)起動轉(zhuǎn)矩（通常為額

47、定的150-170%），相應起動電流高。極限轉(zhuǎn)矩是所有NEMA類型中最高的。能在短時間內(nèi)處理重負荷。轉(zhuǎn)差小于或等于5%。一個典型的應用是注塑機械的電機。 類型B：是AC感應電機中類型最多的電機。它的起動轉(zhuǎn)矩與類型A的相似，但有時還要低，提供較低的起動電流。但是，它在工業(yè)應用中鎖定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩，仍然允許起動負載。轉(zhuǎn)差小于或等于5%。電機效率和滿載功率因素比較高。典型的應用包括泵、風扇、和機床。 類型C：提供高起動轉(zhuǎn)矩（高于類型A和B，通常超過額定的200%）。它常用于驅(qū)動重起步負載。這些電機幾乎可運行在全速時，而不出現(xiàn)過載。起動電流低。轉(zhuǎn)差小于或等于5%。 類型D：在所有NEMA電機類型中，是能提供

48、最高的起動轉(zhuǎn)矩的電機。起動電流和滿載速度低。高轉(zhuǎn)差值（5-13%），電機適用于在電機運行速度中，沒有負載變換或沒有劇烈變換時，例如調(diào)速輪能量存儲的機械。不少類型的子分類還包括更寬的轉(zhuǎn)差范圍。這種電機類型一般是特殊定制的。 這些電機的速度-轉(zhuǎn)矩特性各不相同。定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩）指最小轉(zhuǎn)矩，由轉(zhuǎn)子停止時產(chǎn)生，此時為額定電壓和頻率。極限轉(zhuǎn)矩是最大轉(zhuǎn)矩，在突然的電機速度降低前產(chǎn)生，出現(xiàn)額定速度（額定電壓和頻率）。拉升轉(zhuǎn)矩是最小轉(zhuǎn)矩，在電機的速度從停止一直到速度點時產(chǎn)生，此時極限轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)。 歐洲及全球的電機市場 有不同的電機類型和規(guī)范，并由IEC定義。其中一個IEC感應電機類型，名為N類型，運行特性與

49、NEMA的A和B類型有可比之處。同步電機同步電機和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負載的大小無關(guān)。同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主。工作原理 主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。 載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。 切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當于繞

50、組的導體反向切割勵磁磁場）。 交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三 相 對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。 交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。運行方式 同步電機的主要運行方式有三種，即作為發(fā)電機、電動機和補償機運行。 作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地

51、應用。 同步電機還可以接于電網(wǎng)作為同步補償機。這時電機不帶任何機械負載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。 同步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電動機。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=f/p。轉(zhuǎn)速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時，轉(zhuǎn)速不變，且與負載無關(guān)。具有運行穩(wěn)定性高和過載能力大等特點。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)和大型設(shè)備(如軋鋼機)等。 同步電動機是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的，所以稱為同步電動機。正由于這

52、樣，同步電動機的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動機是一個容性負載。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的。同步電動機在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：1、轉(zhuǎn)子用直流電進行勵磁。它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場線圈是由一只小型直流發(fā)電機或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機中，直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的，用以供應轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。由于這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機相似。當在定子繞組通上三相交流

53、電源時，電動機內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應電流，從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。2、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上，也能運用于多相電源上。這種電動機中，有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的

54、，而當電動機旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達到同步。顯極的極性是由定子感應出來的，因此它的數(shù)目應和定子上極數(shù)相等，當電動機轉(zhuǎn)到它應有的速度時，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步直線電機精密直線電機 圓柱形動磁體直線電機 U 型槽式直線電機 平板直線電機 小結(jié) 直線電機的發(fā)展歷史 (一) 一般電動機工作時都是轉(zhuǎn)動的但是用旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動的交通工具（比如電動機車和城市中的電車等）需要 做直線運動，用旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動的機器的一些部件也要做直線運動這就需要增加把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的一套裝置能不能直接運用直線運動的電機來驅(qū)動，從 而省去這套裝呢？幾

55、十年前人們就提出了這個問題現(xiàn)在已制成了直線運動的電動機，即直線電機直線電機的原理并不復雜設(shè)想把一臺旋轉(zhuǎn)運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開，并且展平，這就成了一臺直線感應電動機（圖）在直線電機中，相當 于旋轉(zhuǎn)電機定子的，叫初級；相當于旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子的，叫次級初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動這時初級要做得很長，延伸到運動 所需要達到的位置，而次級則不需要那么長實際上，直線電機既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長；既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初 級移動 直線電機是一種新型電機，近年來應用日益廣泛磁懸浮列車就是用直線電機來驅(qū)動的 磁懸浮列車是一種全新的列車一般

56、的列車，由于車輪和鐵軌之間存在摩擦，限制了速度的提高，它所能達到的最高運行速度不超過300km/n磁懸 浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機牽引直線電機的一個級固定于地面，跟導軌一起延伸到遠處； 另一個級安裝在列車上初級通以交流，列車就沿導軌前進列車上裝有磁體（有的就是兼用直線電機的線圈），磁體隨列車運動時，使設(shè)在地面上的線圈（或金屬 板）中產(chǎn)生感應電流，感應電流的磁場和列車上的磁體（或線圈）之間的電磁力把列車懸浮起來懸浮列車的優(yōu)點是運行平穩(wěn)，沒有顛簸，噪聲小，所需的牽引力很 小，只要幾千kw的功率就能使懸浮列車的速度達到550kmh懸浮列車減速的時候，磁場的變化減小，感應電流也減小，磁場減弱，造成懸浮力下降懸浮 列車也配備了車輪裝置，它的車輪像飛機一樣，在行進時能及時收入列車，停靠時可以放下來，支持列車 要使質(zhì)量巨大的列車靠磁力懸浮起來，需要很強的磁場，實用中需要用高溫超導線圈產(chǎn)生這樣強大的磁場 直線電機除了用于磁懸浮列車外，還廣泛地用于其他方面，例如用于傳送系統(tǒng)、電氣錘、電磁攪拌器等在我國，直線電機也逐步得到推廣和應用直線電機的原理雖不復雜，但在設(shè)計、制造方面有它自己的特點，產(chǎn)品尚不如旋轉(zhuǎn)電機那樣成熟，有待進一步研究和改