電機及拖動(化工出版社)PPT-08 第八章

1、第八章第八章 2014.05 本章主要教學(xué)內(nèi)容本章主要教學(xué)內(nèi)容 1.單相異步電動機單相異步電動機 2.伺服電動機伺服電動機 3.測速發(fā)電機測速發(fā)電機 4.步進電動機步進電動機 5.開關(guān)磁阻電動機開關(guān)磁阻電動機 6.力矩電動機力矩電動機 7.直線電動機直線電動機 8.無刷直流電動機無刷直流電動機 9.超聲波電機超聲波電機 第八章第八章 2014.05 8.1 單相異步電動機單相異步電動機 由單相電源供電的異步電動機即為單相異步電動機。由單相電源供電的異步電動機即為單相異步電動機。 8.1.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 單相異步電動機的接線如單相異步電動機的接線如右圖右圖。 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點： 1）通常定

2、子有主、輔兩繞組，主）通常定子有主、輔兩繞組，主 繞組占繞組占2/32/3槽，輔繞組占槽，輔繞組占1/31/3槽；槽； 2）轉(zhuǎn)子制成籠型）轉(zhuǎn)子制成籠型 。 主要類型主要類型： 1)分相式：電阻分相或電容分相；分相式：電阻分相或電容分相； 2)罩極式。罩極式。 單相異步電動機的接單相異步電動機的接 線示意圖線示意圖 第八章第八章 2014.05 ff xtFxtFtxFtxf)sin( 2 1 )sin( 2 1 sincos),( 1111 8.1.2 單相異步電動機的工作原理單相異步電動機的工作原理 單相繞組通單相交流電建立的磁動勢為脈振磁動勢，僅考單相繞組通單相交流電建立的磁動勢為脈振磁動

3、勢，僅考 慮基波分量時，其表達式為慮基波分量時，其表達式為 s n nn 2 1 1 脈振磁動勢的分解脈振磁動勢的分解 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 ，轉(zhuǎn)子對正向，轉(zhuǎn)子對正向 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為 ，則轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn) 子對反向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為子對反向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為 n s 第八章第八章 2014.05 正向旋轉(zhuǎn)磁場與其所感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流作用，產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)正向旋轉(zhuǎn)磁場與其所感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流作用，產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn) 矩；反向旋轉(zhuǎn)磁場與其所感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流作用，產(chǎn)生反向電矩；反向旋轉(zhuǎn)磁場與其所感應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流作用，產(chǎn)生反向電 磁轉(zhuǎn)矩；兩者之和構(gòu)成電動機的磁轉(zhuǎn)矩；兩者之和構(gòu)成電動機的合成電磁轉(zhuǎn)矩合成電磁

4、轉(zhuǎn)矩，如，如下圖下圖。 特點特點： (1) 時，合成電磁轉(zhuǎn)矩時，合成電磁轉(zhuǎn)矩 為零，說明它無起動轉(zhuǎn)矩；為零，說明它無起動轉(zhuǎn)矩； (2) 左右兩邊，合成轉(zhuǎn)矩左右兩邊，合成轉(zhuǎn)矩 對稱，說明它無固定的轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ，說明它無固定的轉(zhuǎn)向 ； (3)工作時的轉(zhuǎn)向由起動時的轉(zhuǎn)工作時的轉(zhuǎn)向由起動時的轉(zhuǎn) 動方向決定動方向決定 。 1s 1s 單相異步電動機單相異步電動機T-s曲線曲線 第八章第八章 2014.05 8.1.3 單相異步電動機的等效電路單相異步電動機的等效電路 特點特點： 1）當轉(zhuǎn)子不動時，轉(zhuǎn)差）當轉(zhuǎn)子不動時，轉(zhuǎn)差 率率 ， 和和 大大 小相等小相等 ； 2）當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時）當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時 ， 故故 -

5、EE 1s E - E 1s 單相異步電動機的等效電路單相異步電動機的等效電路 第八章第八章 2014.05 8.1.4 單相異步電動機的起動和調(diào)速單相異步電動機的起動和調(diào)速 一一. 起動方法起動方法 1. 分相式起動分相式起動 接線如接線如右圖右圖 起動原理：起動原理： (1) 兩個空間互差兩個空間互差900電角度的不對稱繞組通以不對稱電流，電角度的不對稱繞組通以不對稱電流， 在氣隙中形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生一定的起動轉(zhuǎn)矩；在氣隙中形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生一定的起動轉(zhuǎn)矩； (2)適當選擇電容分相的電容，可在氣隙中建立接近于圓形的適當選擇電容分相的電容，可在氣隙中建立接近于圓形的 旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)

6、生較大起動轉(zhuǎn)矩，同時使起動電流減小旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生較大起動轉(zhuǎn)矩，同時使起動電流減小 ； 注意注意： 工作繞組或起動繞組接電源的兩出線端對調(diào)可改變電工作繞組或起動繞組接電源的兩出線端對調(diào)可改變電 動機的轉(zhuǎn)向。動機的轉(zhuǎn)向。 分相啟動接線圖分相啟動接線圖 第八章第八章 2014.05 2. 罩極式起動罩極式起動 罩極式單相異步電動機的定子鐵心多數(shù)做成凸極式，主要結(jié)罩極式單相異步電動機的定子鐵心多數(shù)做成凸極式，主要結(jié) 構(gòu)如構(gòu)如右圖右圖 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點： 在每個定子磁極上裝有工作在每個定子磁極上裝有工作 繞組。在磁極極靴的繞組。在磁極極靴的1/31/3處處 開有小槽，槽內(nèi)嵌有短路銅開有小槽，槽內(nèi)嵌有短路

7、銅 環(huán)，把部分磁極環(huán)，把部分磁極“罩罩”起來，起來， 此銅環(huán)也稱為罩極線圈；此銅環(huán)也稱為罩極線圈； (1)(2) 轉(zhuǎn)子仍為普通鼠籠式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子仍為普通鼠籠式轉(zhuǎn) 子子 第八章第八章 2014.05 起動原理起動原理： (1)工作繞組通入單相交流電時，產(chǎn)生脈振磁通，其中一部工作繞組通入單相交流電時，產(chǎn)生脈振磁通，其中一部 分磁通分磁通 不通過銅環(huán)，另一部分磁通不通過銅環(huán)，另一部分磁通 則通過銅環(huán)。由于則通過銅環(huán)。由于 和和 在空間上有一定的相位差，在時間上也有一定的在空間上有一定的相位差，在時間上也有一定的 相位差，故在罩極式單相異步電動機中就會產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)相位差，故在罩極式單相異步電動機中就會產(chǎn)生

8、橢圓形旋轉(zhuǎn) 磁場。磁場。 (2)在橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機將產(chǎn)生一定的起動在橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機將產(chǎn)生一定的起動 轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順著磁場旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動起來。轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順著磁場旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動起來。 注意注意： 罩極式起動的單相異步電動機，電機的轉(zhuǎn)向總是從磁罩極式起動的單相異步電動機，電機的轉(zhuǎn)向總是從磁 極未罩部分向被罩部分的方向旋轉(zhuǎn)。極未罩部分向被罩部分的方向旋轉(zhuǎn)。 1 1 2 2 第八章第八章 2014.05 二二. 調(diào)速方法調(diào)速方法 調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速 調(diào)速原理調(diào)速原理如圖如圖： 實現(xiàn)辦法實現(xiàn)辦法： 用電子開關(guān)做調(diào)壓器，或采用電子開關(guān)做調(diào)壓器，或采 用串聯(lián)電抗器，以控制電機用串

9、聯(lián)電抗器，以控制電機 端電壓。端電壓。 調(diào)壓調(diào)速原理圖調(diào)壓調(diào)速原理圖 第八章第八章 2014.05 電容分相的單相異步電動機也常用工作繞組或起動繞組抽頭電容分相的單相異步電動機也常用工作繞組或起動繞組抽頭 的接法實現(xiàn)調(diào)速的接法實現(xiàn)調(diào)速 ，典型接法有典型接法有L形接法和形接法和T形接法。形接法。 (a)(b) (a)(b) (a)(a) 高速高速 接法接法 (b) (b) 低速低速 接法接法 第八章第八章 2014.05 8.2 伺服電動機伺服電動機 伺服電動機的功能是將輸入的電信號轉(zhuǎn)換為電動機轉(zhuǎn)軸伺服電動機的功能是將輸入的電信號轉(zhuǎn)換為電動機轉(zhuǎn)軸 上的角位移或角速度。分為直流和交流伺服電動機。上

10、的角位移或角速度。分為直流和交流伺服電動機。 8.2.1 直流伺服電動機直流伺服電動機 1. 基本基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和工作原理工作原理 直流伺服電動機實際上就是微型他勵直流電動機，由裝直流伺服電動機實際上就是微型他勵直流電動機，由裝 有磁極的定子、可以轉(zhuǎn)動的電樞和換向器組成。按勵磁方式有磁極的定子、可以轉(zhuǎn)動的電樞和換向器組成。按勵磁方式 的不同，可分為電磁式和永磁式兩種。的不同，可分為電磁式和永磁式兩種。 直流伺服電動機的工作原理與普通直流電動機的工作原直流伺服電動機的工作原理與普通直流電動機的工作原 理相同，電磁轉(zhuǎn)矩公式為理相同，電磁轉(zhuǎn)矩公式為 ，當，當 或或 時，時， 電動機能自動停止轉(zhuǎn)動。電

11、動機能自動停止轉(zhuǎn)動。 aT ICT0 a I0 第八章第八章 2014.05 2. 直流伺服電動機的直流伺服電動機的控制控制 電樞控制電樞控制：改變電樞繞組電壓的方向與大小的控制方式。：改變電樞繞組電壓的方向與大小的控制方式。 磁場控制磁場控制：改變勵磁繞組電壓的方向與大小的控制方式：改變勵磁繞組電壓的方向與大小的控制方式(永磁永磁 直流伺服電動機無，電磁式直流伺服電動機也較少用）。直流伺服電動機無，電磁式直流伺服電動機也較少用）。 電樞控制的直流伺服電動機電樞控制的直流伺服電動機機械特性機械特性表達式為表達式為 TnT CC R C U n Te a e a 0 2 機械特性機械特性曲線：如

12、曲線：如右圖。右圖。 第八章第八章 2014.05 調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性：指電動機在一定的負載轉(zhuǎn)矩下，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨控制：指電動機在一定的負載轉(zhuǎn)矩下，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速隨控制 電樞電壓的變化關(guān)系。它反應(yīng)了電機在帶負載情況下轉(zhuǎn)速隨電樞電壓的變化關(guān)系。它反應(yīng)了電機在帶負載情況下轉(zhuǎn)速隨 控制信號的變化情況。控制信號的變化情況。 (1) 負載恒定的情況負載恒定的情況 調(diào)節(jié)特性方程式：調(diào)節(jié)特性方程式： 調(diào)節(jié)特性曲線：如調(diào)節(jié)特性曲線：如右圖。右圖。 起始電壓：起始電壓： a e a Te a kUn C U T CC R n 2 aa T a a RI C TR U 1 第八章第八章 2014.05 (2)(2) 負載變化

13、的情況負載變化的情況 負載變化時，直流伺服電動機負載變化時，直流伺服電動機 的調(diào)節(jié)特性的調(diào)節(jié)特性不再是一條直線不再是一條直線了。由了。由 于在不同的轉(zhuǎn)速條件下轉(zhuǎn)矩會有所于在不同的轉(zhuǎn)速條件下轉(zhuǎn)矩會有所 不同，因此電樞電流也會發(fā)生相應(yīng)不同，因此電樞電流也會發(fā)生相應(yīng) 的變化，隨著轉(zhuǎn)速的增大，電阻上的變化，隨著轉(zhuǎn)速的增大，電阻上 的壓降也增大，電樞電動勢的壓降也增大，電樞電動勢 的增的增 量逐漸減小，此時直流伺服電動機量逐漸減小，此時直流伺服電動機 的調(diào)節(jié)特性接近于一種近似飽和的的調(diào)節(jié)特性接近于一種近似飽和的 特性，如特性，如右圖右圖。 a E 調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性 第八章第八章 2014.05 總結(jié)總結(jié)

14、：電樞控制的直流伺服電動機的機械特性和負載恒定時電樞控制的直流伺服電動機的機械特性和負載恒定時 的調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在的調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象現(xiàn)象(控制信控制信 號消失后，電機仍不停止轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象稱為號消失后，電機仍不停止轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象現(xiàn)象)， 在自動控制系統(tǒng)中是一種很好的執(zhí)行元件。在自動控制系統(tǒng)中是一種很好的執(zhí)行元件。 但電樞控制的直流伺服電動機并不是在任何情況下都但電樞控制的直流伺服電動機并不是在任何情況下都 能迅速準確反應(yīng)控制電壓的變化。由于摩擦及電機結(jié)構(gòu)等原能迅速準確反應(yīng)控制電壓的變化。由于摩擦及電機結(jié)構(gòu)等原 因，在電壓降到一定程度時，直

15、流伺服電動機的轉(zhuǎn)速會時快因，在電壓降到一定程度時，直流伺服電動機的轉(zhuǎn)速會時快 時慢，很不均勻，出現(xiàn)低速爬行狀態(tài)。時慢，很不均勻，出現(xiàn)低速爬行狀態(tài)。 在使用中要設(shè)法排除低速爬行狀態(tài)的出現(xiàn)。在使用中要設(shè)法排除低速爬行狀態(tài)的出現(xiàn)。 第八章第八章 2014.05 8.2.2 交流伺服電動機交流伺服電動機 1. 基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理 交流伺服電動機實際上就交流伺服電動機實際上就 是兩相異步電動機，其原理電是兩相異步電動機，其原理電 路如路如右圖右圖。 交流伺服電動機的工作原交流伺服電動機的工作原 理與單相異步電動機有相似之理與單相異步電動機有相似之 處處 。但要注意避免但要注意避免“自轉(zhuǎn)

16、自轉(zhuǎn)”現(xiàn)現(xiàn) 象，方法：加大交流伺服電動象，方法：加大交流伺服電動 機轉(zhuǎn)子的電阻機轉(zhuǎn)子的電阻 。 交流伺服電動機原理交流伺服電動機原理 電路電路 第八章第八章 2014.05 2. 交流伺服電動機的控制交流伺服電動機的控制 交流伺服電動機的控制信號為控制電壓交流伺服電動機的控制信號為控制電壓 ，具體的控制方式，具體的控制方式 有幅值控制、相位控制和幅相控制三種有幅值控制、相位控制和幅相控制三種 。 (1)(1)幅值控制幅值控制 指控制電壓指控制電壓 與勵磁電與勵磁電 壓壓 的相位差保持的相位差保持90o不變，不變， 而以而以 的幅值大小作為控制的幅值大小作為控制 量來控制電機的轉(zhuǎn)速量來控制電機的

17、轉(zhuǎn)速 ，接線如，接線如 右圖右圖。 k U f U k U 第八章第八章 2014.05 幅值控制的交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性：如幅值控制的交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性：如下圖下圖 kN k U U -有效信號系數(shù)有效信號系數(shù) 機械特性機械特性 調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性 第八章第八章 2014.05 (2)(2) 相位控制相位控制 指保持控制電壓指保持控制電壓 的幅值不變，的幅值不變， 調(diào)節(jié)控制電壓調(diào)節(jié)控制電壓 與勵磁電壓與勵磁電壓 之之 間的相位差來控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)間的相位差來控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向的控制方式向的控制方式 ，接線如接線如右圖右圖。 改變改變 與與 之間的相位差還之間的

18、相位差還 可以改變電動機的轉(zhuǎn)向，若控制電可以改變電動機的轉(zhuǎn)向，若控制電 壓壓 的相位改變的相位改變180o電角度，即電角度，即 可改變交流伺服電動機的轉(zhuǎn)向?？筛淖兘涣魉欧妱訖C的轉(zhuǎn)向。 k U k U f U k U k U f U 機械特性和調(diào)節(jié)特性與幅值控制機械特性和調(diào)節(jié)特性與幅值控制相似相似 。 第八章第八章 2014.05 (3) (3) 幅幅- -相控制相控制 指指同時調(diào)節(jié)控制電壓的幅值和同時調(diào)節(jié)控制電壓的幅值和 相位的控制方式，接線如相位的控制方式，接線如右圖右圖。 幅相控制的交流伺服電動機幅相控制的交流伺服電動機 的控制信號變化時，電機內(nèi)合成氣的控制信號變化時，電機內(nèi)合成氣 隙磁

19、場的大小與橢圓度隨著發(fā)生變隙磁場的大小與橢圓度隨著發(fā)生變 化，從而使其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化，使化，從而使其轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化，使 電動機隨控制信號而具有伺服性。電動機隨控制信號而具有伺服性。 機械特性和調(diào)節(jié)特性與幅值控機械特性和調(diào)節(jié)特性與幅值控 制制相似相似 。 總結(jié)總結(jié)：交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性好，在自動控交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾性好，在自動控 制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件使用制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件使用。 第八章第八章 2014.05 8.3 測速發(fā)電機測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是一種測量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機，功能是將轉(zhuǎn)測速發(fā)電機是一種測量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機，功能是將轉(zhuǎn) 速信號變換成電壓信號，且輸出

20、的電壓信號與轉(zhuǎn)速成正比。速信號變換成電壓信號，且輸出的電壓信號與轉(zhuǎn)速成正比。 8.3.1 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機 1. 基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理 直流測速發(fā)電機就是一種微型直流發(fā)電機，由裝有磁極直流測速發(fā)電機就是一種微型直流發(fā)電機，由裝有磁極 的定子，可以轉(zhuǎn)動的電樞和換向器等組成。原理電路如的定子，可以轉(zhuǎn)動的電樞和換向器等組成。原理電路如下圖下圖 (a)(b) (a)(a)他勵式他勵式 (b)(b)永磁式永磁式 第八章第八章 2014.05 工作原理工作原理：與一般直流發(fā)電機基本相同：與一般直流發(fā)電機基本相同 。 空載空載時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓就是電樞電動勢時，直流測速

21、發(fā)電機的輸出電壓就是電樞電動勢 ，為，為 一定時，一定時， 與與 成正比；成正比； 負載負載時，若電樞電阻為時，若電樞電阻為 ，負載電阻為，負載電阻為 ，不計電刷和換向，不計電刷和換向 器間的接觸電阻，則直流測速發(fā)電機的輸出電壓為器間的接觸電阻，則直流測速發(fā)電機的輸出電壓為 只要只要 和和 都保持不變，負載時直流測速發(fā)電機的輸都保持不變，負載時直流測速發(fā)電機的輸 出電壓出電壓 仍與轉(zhuǎn)速仍與轉(zhuǎn)速 成正比。改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向，輸出電壓成正比。改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向，輸出電壓 的極性隨之改變。的極性隨之改變。 nCEU eO Cnn RR C U La e O /1 a R, a R L R L R O Un

22、O Un 第八章第八章 2014.05 2. 誤差分析誤差分析 直流測速發(fā)電機實際的輸出特性直流測速發(fā)電機實際的輸出特性 為非線性的，如為非線性的，如右圖右圖。 造成誤差的主要原因有：造成誤差的主要原因有： (1)(1)電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) (2)(2)電機溫升電機溫升 (3)(3)接觸電阻接觸電阻 結(jié)論結(jié)論：直流測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速：直流測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速 越高，越高， 越小，誤差越大。越小，誤差越大。 因此，在直流測速發(fā)電機的技術(shù)數(shù)據(jù)中給出了最大線性工作因此，在直流測速發(fā)電機的技術(shù)數(shù)據(jù)中給出了最大線性工作 轉(zhuǎn)速和最小負載電阻值。轉(zhuǎn)速和最小負載電阻值。 n L R 第八章第八章 2014.05 8.3

23、.2 交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機 交流測速發(fā)電機分為同步、異步測速發(fā)電機兩種。下面僅交流測速發(fā)電機分為同步、異步測速發(fā)電機兩種。下面僅 介紹異步測速發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及誤差分析。介紹異步測速發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及誤差分析。 1. 基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理 交流測速發(fā)電機與交流伺服交流測速發(fā)電機與交流伺服 電動機的結(jié)構(gòu)相似。定子上有兩電動機的結(jié)構(gòu)相似。定子上有兩 個互差的繞組，工作時，一個加個互差的繞組，工作時，一個加 勵磁電壓，另一個用來輸出電壓。勵磁電壓，另一個用來輸出電壓。 轉(zhuǎn)子有籠型和空心杯型兩種。結(jié)轉(zhuǎn)子有籠型和空心杯型兩種。結(jié) 構(gòu)原理圖如構(gòu)原理圖如右圖。右圖

24、。 第八章第八章 2014.05 工作原理工作原理： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子靜止靜止時，交流測速發(fā)電機類似于一臺變壓器，由于時，交流測速發(fā)電機類似于一臺變壓器，由于 直軸脈振磁通直軸脈振磁通 軸線與輸出繞組軸線垂直，理論上無電壓軸線與輸出繞組軸線垂直，理論上無電壓 輸出。輸出。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時，會因轉(zhuǎn)子繞組切割直軸脈振磁通時，會因轉(zhuǎn)子繞組切割直軸脈振磁通 建立建立 交軸脈振磁通交軸脈振磁通 ，這時位于交軸的輸出繞組將匝鏈，這時位于交軸的輸出繞組將匝鏈 而而 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 d d q q KnkfWE qmwkkk 44. 4 當測量用的負載阻抗當測量用的負載阻抗 很大時，測速發(fā)電機的輸出

25、電壓近很大時，測速發(fā)電機的輸出電壓近 似為似為 L Z KnEU k 0 第八章第八章 2014.05 2. 誤差分析誤差分析 交流測速發(fā)電機的誤差主要有：交流測速發(fā)電機的誤差主要有： (1)(1)線性線性誤差：誤差： 與與 成正比的前提：成正比的前提： 嚴格不變，但在實嚴格不變，但在實 際中直軸磁通際中直軸磁通 是變化的，原因主要有兩方面；是變化的，原因主要有兩方面； (2)(2)剩余剩余電壓：轉(zhuǎn)子靜止時，交流測速發(fā)電機的輸出電壓應(yīng)為電壓：轉(zhuǎn)子靜止時，交流測速發(fā)電機的輸出電壓應(yīng)為 零，但實際上還會有一個很小的電壓輸出，即剩余電壓零，但實際上還會有一個很小的電壓輸出，即剩余電壓 ； (3)(3

26、)相位相位誤差：輸出電壓與勵磁電壓的相位誤差是由勵磁繞組誤差：輸出電壓與勵磁電壓的相位誤差是由勵磁繞組 的漏抗、杯型轉(zhuǎn)子的漏抗產(chǎn)生的漏抗、杯型轉(zhuǎn)子的漏抗產(chǎn)生。 線性誤差、剩余電壓和相位誤差是交流測速發(fā)電機的主線性誤差、剩余電壓和相位誤差是交流測速發(fā)電機的主 要技術(shù)數(shù)據(jù)。實際選用時應(yīng)使負載阻抗遠大于測速發(fā)電機的輸要技術(shù)數(shù)據(jù)。實際選用時應(yīng)使負載阻抗遠大于測速發(fā)電機的輸 出阻抗，使其工作在接近空載狀態(tài)，以減少誤差。出阻抗，使其工作在接近空載狀態(tài)，以減少誤差。 0 Un d d 第八章第八章 2014.05 8.4 8.4 步進電動機步進電動機 步進電動機是由脈沖控制運行的特殊同步電動機，它將脈步進電

27、動機是由脈沖控制運行的特殊同步電動機，它將脈 沖電信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。沖電信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。 8.4.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 從勵磁的方式來看，步進電動從勵磁的方式來看，步進電動 機分為反應(yīng)式、永磁式和感應(yīng)式三機分為反應(yīng)式、永磁式和感應(yīng)式三 種種 。反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)如反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)如右右 圖。圖。 永磁式、感應(yīng)式步進電動機的定子永磁式、感應(yīng)式步進電動機的定子 結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進電動機的定子結(jié)結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式步進電動機的定子結(jié) 構(gòu)大致相同構(gòu)大致相同，但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。 第八章第八章 2014.05 8.4.2 工作原理工作原理 步進電動機的工作原理類似于同步電動

28、機的工作原理。步進電動機的工作原理類似于同步電動機的工作原理。 三相反三相反 應(yīng)式步應(yīng)式步 進電動進電動 機工作機工作 原理圖原理圖 A相通電，相通電，B、C斷電，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到與斷電，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到與A相的齒對齊；隨相的齒對齊；隨 后后B相通電，相通電，A、C斷電，轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)到與斷電，轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)到與B相的齒對齊；隨相的齒對齊；隨 后后C相通電，相通電，A、B斷電，則轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)到與斷電，則轉(zhuǎn)子會旋轉(zhuǎn)到與C相的齒對齊。相的齒對齊。 如此循環(huán)，電機就可旋轉(zhuǎn)起來。如此循環(huán)，電機就可旋轉(zhuǎn)起來。 第八章第八章 2014.05 步進電動機每改變一次通電方式，電動機就旋轉(zhuǎn)過一個步進電動機每改變一次通電方式，電動機就

29、旋轉(zhuǎn)過一個 角度，稱為一拍。經(jīng)過一拍轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度稱為步距角，用角度，稱為一拍。經(jīng)過一拍轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度稱為步距角，用 表示表示 b r o tb ZNN 36011 z mkN -轉(zhuǎn)子齒數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù) -運行拍數(shù)運行拍數(shù) -通電方式系數(shù)通電方式系數(shù) N r Z z k 當步進電動機定子中脈沖的頻率為當步進電動機定子中脈沖的頻率為 時，電機的轉(zhuǎn)速為時，電機的轉(zhuǎn)速為f r NZ f n 60 第八章第八章 2014.05 8.4.3 步進電動機的控制步進電動機的控制 通電通電方式：單拍通電方式指每次通電時僅一相繞組得電；方式：單拍通電方式指每次通電時僅一相繞組得電； 雙拍通電方式指每次通電時有兩相繞組

30、得電。雙拍通電方式指每次通電時有兩相繞組得電。 運行運行方式：以三相反應(yīng)式步進電動機為例，有三相單三拍、方式：以三相反應(yīng)式步進電動機為例，有三相單三拍、 三相雙三拍、三相六拍三種。三相雙三拍、三相六拍三種。 要要改變改變步進電動機的步進電動機的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向，只需改變步進電動機的通電相，只需改變步進電動機的通電相 序。序。 步進電動機定子中輸入的是脈沖電信號，因此使用計算機步進電動機定子中輸入的是脈沖電信號，因此使用計算機 來進行控制非常合適，如步進電動機的斬波式細分驅(qū)動控制、來進行控制非常合適，如步進電動機的斬波式細分驅(qū)動控制、 脈寬調(diào)制式細分驅(qū)動控制等。脈寬調(diào)制式細分驅(qū)動控制等。 第八章第八章

31、2014.05 8.5 開關(guān)磁阻電動機開關(guān)磁阻電動機 8.5.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 開關(guān)磁阻電動機由定子、轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電動機由定子、轉(zhuǎn) 子構(gòu)成，且定、轉(zhuǎn)子均由硅鋼片子構(gòu)成，且定、轉(zhuǎn)子均由硅鋼片 疊壓制成凸極式結(jié)構(gòu)。為避免存疊壓制成凸極式結(jié)構(gòu)。為避免存 在零轉(zhuǎn)矩點在零轉(zhuǎn)矩點( (或稱死點或稱死點) )，定、轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn) 子的極數(shù)子的極數(shù)( (或齒數(shù)或齒數(shù)) )之比一般不為之比一般不為 整數(shù)。整數(shù)。 8/6極開關(guān)磁阻電動機結(jié)極開關(guān)磁阻電動機結(jié) 構(gòu)圖如構(gòu)圖如右圖右圖。 第八章第八章 2014.05 8.5.3 工作原理工作原理 開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩是磁阻性質(zhì)的。以前頁的圖為例，開關(guān)磁阻電動機的轉(zhuǎn)矩是磁阻

32、性質(zhì)的。以前頁的圖為例， 當當A相繞組通電時，相繞組通電時，A相勵磁，所產(chǎn)生的磁場力圖使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相勵磁，所產(chǎn)生的磁場力圖使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 到轉(zhuǎn)子極軸線到轉(zhuǎn)子極軸線 與定子極軸線與定子極軸線 重合的位置，從而產(chǎn)生磁阻重合的位置，從而產(chǎn)生磁阻 性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。若順序給性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。若順序給A、B、C、D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子相繞組通電，則轉(zhuǎn)子 按逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動起來；若依次給按逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動起來；若依次給B、A、D、C相繞組通相繞組通 電，則轉(zhuǎn)子會沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。電，則轉(zhuǎn)子會沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。 設(shè)每相繞組通電的開關(guān)頻率為設(shè)每相繞組通電的開關(guān)頻率為 ，每個周期，每個周期 相輪流導(dǎo)相輪流導(dǎo) 通，轉(zhuǎn)子極

33、數(shù)為通，轉(zhuǎn)子極數(shù)為 ，則開關(guān)磁阻電動機的同步轉(zhuǎn)速為，則開關(guān)磁阻電動機的同步轉(zhuǎn)速為 11 AA fm r Z r Zfn/60 第八章第八章 2014.05 設(shè)定子設(shè)定子 相為勵磁相，可得其相為勵磁相，可得其電壓電壓平衡方程式為平衡方程式為 AA d dL I dt dI LIrU 當當 時，表示電動機吸收電功率，產(chǎn)生機械功率，電時，表示電動機吸收電功率，產(chǎn)生機械功率，電 磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性轉(zhuǎn)矩；磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性轉(zhuǎn)矩； 當當 時，表示電動機吸收機械功率，回饋電功率，電時，表示電動機吸收機械功率，回饋電功率，電 磁轉(zhuǎn)矩為制動性轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩為制動性轉(zhuǎn)矩。 開關(guān)磁阻電動機有兩個開關(guān)磁阻電動機有兩個重要特征重

34、要特征： (1)(1)磁路嚴重非線性；磁路嚴重非線性； (2)(2)定子相繞組中電流的非正弦性。定子相繞組中電流的非正弦性。 0 d dL 0 d dL 第八章第八章 2014.05 若忽略磁路的非線性，則開關(guān)磁阻電動機的若忽略磁路的非線性，則開關(guān)磁阻電動機的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩為為 d dLI tT 2 ),( 2 由此可知，開關(guān)磁阻電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與由此可知，開關(guān)磁阻電動機電磁轉(zhuǎn)矩的方向與 的的 方向一致，與定子相繞組通入電流的方向無關(guān)。在一相繞組方向一致，與定子相繞組通入電流的方向無關(guān)。在一相繞組 勵磁作用下，產(chǎn)生的對應(yīng)轉(zhuǎn)矩為脈沖式轉(zhuǎn)矩勵磁作用下，產(chǎn)生的對應(yīng)轉(zhuǎn)矩為脈沖式轉(zhuǎn)矩，如如下圖下圖

35、。 ddL/ 定子相電感與與轉(zhuǎn)子位移角定子相電感與與轉(zhuǎn)子位移角 的關(guān)系的關(guān)系 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子位移角的關(guān)系轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子位移角的關(guān)系 第八章第八章 2014.05 通過控制加到開關(guān)磁阻電動機定子繞組中電流脈沖的幅通過控制加到開關(guān)磁阻電動機定子繞組中電流脈沖的幅 值、寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對位置，就可控制開關(guān)磁阻電動機值、寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對位置，就可控制開關(guān)磁阻電動機 電磁轉(zhuǎn)矩的大小和方向。電磁轉(zhuǎn)矩的大小和方向。 8.5.4 開關(guān)磁阻電動機的控制方式開關(guān)磁阻電動機的控制方式 開關(guān)磁阻電動機的控制系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電動機、功開關(guān)磁阻電動機的控制系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電動機、功 率變換器、位置監(jiān)測裝置、控制器四大部

36、分組成，見率變換器、位置監(jiān)測裝置、控制器四大部分組成，見下圖。下圖。 第八章第八章 2014.05 開關(guān)磁阻電動機類似于大步距角步進電動機，其控制方式開關(guān)磁阻電動機類似于大步距角步進電動機，其控制方式 與步進電動機與步進電動機類似類似。 但開關(guān)磁阻電動機的控制與步進電動機的控制又有但開關(guān)磁阻電動機的控制與步進電動機的控制又有不同不同， 表現(xiàn)在：表現(xiàn)在： (1)(1) 開關(guān)磁阻電動機中繞組的導(dǎo)通角和關(guān)斷角是可控的，開關(guān)磁阻電動機中繞組的導(dǎo)通角和關(guān)斷角是可控的， 而步進電動機中繞組的導(dǎo)通角和關(guān)斷角是固定不變的；而步進電動機中繞組的導(dǎo)通角和關(guān)斷角是固定不變的； (2)(2) 開關(guān)磁阻電動機是連續(xù)運行

37、的，而步進電動機是斷續(xù)開關(guān)磁阻電動機是連續(xù)運行的，而步進電動機是斷續(xù) 運行的。運行的。 開關(guān)磁阻電動機的開關(guān)磁阻電動機的優(yōu)缺優(yōu)缺點：點： 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、調(diào)速范圍寬等 缺點：轉(zhuǎn)矩波動問題、噪聲高的問題缺點：轉(zhuǎn)矩波動問題、噪聲高的問題等 第八章第八章 2014.05 8.6 力矩電動機力矩電動機 8.6.1 概述概述 力矩電動機的力矩電動機的特點特點：一種特殊的伺服電動機，不加減速機：一種特殊的伺服電動機，不加減速機 構(gòu)直接驅(qū)動負載，控制輸入電壓信號可直接調(diào)節(jié)負載的轉(zhuǎn)速。構(gòu)直接驅(qū)動負載，控制輸入電壓信號可直接調(diào)節(jié)負載的轉(zhuǎn)速。 在位置控制的伺服系統(tǒng)中，可

38、長期工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；在速度控在位置控制的伺服系統(tǒng)中，可長期工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)；在速度控 制的伺服系統(tǒng)中，可工作在低速狀態(tài)，且輸出較大的轉(zhuǎn)矩。制的伺服系統(tǒng)中，可工作在低速狀態(tài)，且輸出較大的轉(zhuǎn)矩。 采用力矩電動機拖動負載的采用力矩電動機拖動負載的優(yōu)點優(yōu)點（與采用高速的伺服電動（與采用高速的伺服電動 機相比）：響應(yīng)快、精度高、機械及調(diào)節(jié)特性的線性度好，結(jié)機相比）：響應(yīng)快、精度高、機械及調(diào)節(jié)特性的線性度好，結(jié) 構(gòu)緊湊、運行可靠、維護方便、振動小等，低速運行時轉(zhuǎn)速可構(gòu)緊湊、運行可靠、維護方便、振動小等，低速運行時轉(zhuǎn)速可 低到低到4天才轉(zhuǎn)一圈，調(diào)速范圍可高達幾萬、幾十萬。天才轉(zhuǎn)一圈，調(diào)速范圍可高達幾萬、幾十萬

39、。 力矩電動機力矩電動機分類分類：直流力矩電動機、交流力矩電動機及無：直流力矩電動機、交流力矩電動機及無 刷直流力矩電動機等，刷直流力矩電動機等， 第八章第八章 2014.05 8.6.2 直流力矩電動機直流力矩電動機 特點特點：它是一種永磁式低速直流伺服電動機，工作原理與：它是一種永磁式低速直流伺服電動機，工作原理與 普通直流伺服電動機基本相同。外形和普通直流伺服電動機完普通直流伺服電動機基本相同。外形和普通直流伺服電動機完 全兩樣，通常做成扁平式結(jié)構(gòu)，電樞長度與直徑之比一般僅為全兩樣，通常做成扁平式結(jié)構(gòu)，電樞長度與直徑之比一般僅為 0.20.2左右，選取較多的極對數(shù)，以便使直流力矩電動機在

40、一定左右，選取較多的極對數(shù)，以便使直流力矩電動機在一定 的電樞體積和電樞電壓下能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩和較低的轉(zhuǎn)速。的電樞體積和電樞電壓下能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩和較低的轉(zhuǎn)速。 直流力矩電動機直流力矩電動機分類分類：分裝式和內(nèi)裝式兩種：分裝式和內(nèi)裝式兩種，見見下圖下圖。 分裝式分裝式 內(nèi)裝式內(nèi)裝式 第八章第八章 2014.05 8.6.3 交流力矩電動機交流力矩電動機 主要指主要指三相異步力矩電動機，可用于傳動需要恒定張力三相異步力矩電動機，可用于傳動需要恒定張力 和恒定線速度的卷線機械上，如數(shù)控機床以及電影、造紙、和恒定線速度的卷線機械上，如數(shù)控機床以及電影、造紙、 橡膠、電纜設(shè)備等機械上。橡膠、電纜設(shè)備等

41、機械上。 特點特點：具有寬廣的調(diào)速范圍和較軟的機械特性，其轉(zhuǎn)速：具有寬廣的調(diào)速范圍和較軟的機械特性，其轉(zhuǎn)速 隨負載轉(zhuǎn)矩的變化而變化，并允許長期堵轉(zhuǎn)。隨負載轉(zhuǎn)矩的變化而變化，并允許長期堵轉(zhuǎn)。 工作原理工作原理與普通籠型異步電動機基本相同，但結(jié)構(gòu)和一與普通籠型異步電動機基本相同，但結(jié)構(gòu)和一 般鼠籠式異步電動機不同，它采用電阻率較高的導(dǎo)電材料般鼠籠式異步電動機不同，它采用電阻率較高的導(dǎo)電材料(如如 黃銅黃銅)作為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)，且采用開啟式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子具有軸作為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)，且采用開啟式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子具有軸 向通風孔，并外加鼓風機強迫通風。向通風孔，并外加鼓風機強迫通風。 但小容量交流力矩電動機也有采用

42、封閉式結(jié)構(gòu)的。但小容量交流力矩電動機也有采用封閉式結(jié)構(gòu)的。 第八章第八章 2014.05 8.6.4 力矩電動機使用注意事項力矩電動機使用注意事項 (1(1）在伺服系統(tǒng)中使用的力矩電動機要保持其機械特性和）在伺服系統(tǒng)中使用的力矩電動機要保持其機械特性和 調(diào)節(jié)特性有很好的線性度，故使用中它在調(diào)節(jié)特性有很好的線性度，故使用中它在一定使用條件一定使用條件(如電如電 壓及散熱面大小壓及散熱面大小)時的空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩時的空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 。 (2(2）當運行轉(zhuǎn)速大于零時，輸出轉(zhuǎn)矩小于堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，力矩）當運行轉(zhuǎn)速大于零時，輸出轉(zhuǎn)矩小于堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，力矩 電動機機械特性為直線（線性的），故使用中應(yīng)考慮它電動

43、機機械特性為直線（線性的），故使用中應(yīng)考慮它不帶不帶 散熱面或帶有規(guī)定散熱面時的連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。散熱面或帶有規(guī)定散熱面時的連續(xù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。 (3)(3)對對永磁式直流力矩電動機，電樞電流太大會使永久磁鐵永磁式直流力矩電動機，電樞電流太大會使永久磁鐵 去磁，故使用中應(yīng)考慮它的峰值轉(zhuǎn)矩、峰值電流。去磁，故使用中應(yīng)考慮它的峰值轉(zhuǎn)矩、峰值電流。 注意：注意：永磁式直流力矩電動機磁鋼一旦失磁，必須重新充磁永磁式直流力矩電動機磁鋼一旦失磁，必須重新充磁 才能恢復(fù)正常工作才能恢復(fù)正常工作 第八章第八章 2014.05 8.7 直線電動機直線電動機 8.7.1 概述概述 直線電動機是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置而直接作

44、直線運動直線電動機是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置而直接作直線運動 的電動機械。的電動機械。 與旋轉(zhuǎn)電動機傳動相比，直線電動機傳動具有如下與旋轉(zhuǎn)電動機傳動相比，直線電動機傳動具有如下優(yōu)點優(yōu)點： (1)(1)簡化結(jié)構(gòu)，提高精度，減少振動和噪音。簡化結(jié)構(gòu)，提高精度，減少振動和噪音。(2)(2)響應(yīng)快速。響應(yīng)快速。 (3)(3)提高可靠性，延長使用壽命。提高可靠性，延長使用壽命。(4)(4)可提高電動機的容量定額。可提高電動機的容量定額。 (5)(5)裝配靈活性大，可將電動機和其它機件合成一體。裝配靈活性大，可將電動機和其它機件合成一體。 分類分類：直線直流電動機、直線異步電動機和直線同步電動：直線直流電動

45、機、直線異步電動機和直線同步電動 機機(包括直線步進電動機包括直線步進電動機)三種。三種。 第八章第八章 2014.05 8.7.2 直線異步電動機直線異步電動機 1. 主要類型和結(jié)構(gòu)主要類型和結(jié)構(gòu) 主要有三種型式：扁平型、管型和圓盤型。扁平型直線異主要有三種型式：扁平型、管型和圓盤型。扁平型直線異 步電動機可以看作是由普通的旋轉(zhuǎn)異步電動機直接演變而來的。步電動機可以看作是由普通的旋轉(zhuǎn)異步電動機直接演變而來的。 下圖下圖可說明其形成過程?？烧f明其形成過程。 第八章第八章 2014.05 直線電動機的運動方式可以是固定初級，讓次級運動，即直線電動機的運動方式可以是固定初級，讓次級運動，即 動次級

46、；也可以固定次級而讓初級運動，即動初級。動次級；也可以固定次級而讓初級運動，即動初級。 通常直線電動機都做成短初級形式，見通常直線電動機都做成短初級形式，見下圖下圖。 扁平形直線電動機扁平形直線電動機 雙邊形直線電動機雙邊形直線電動機 第八章第八章 2014.05 2. 工作原理工作原理 以單邊型直線異步電動機為例。當直線異步電動機的初級三以單邊型直線異步電動機為例。當直線異步電動機的初級三 相繞組中通以對稱三相交流電流以后，建立按相繞組中通以對稱三相交流電流以后，建立按A、B、C相序沿相序沿 直線移動的行波磁場。直線移動的行波磁場。 行波磁場直線行波磁場直線移動速度移動速度為為 1 11 0

47、 2 60 60 2 260 2 2 f P fDnD v 行波磁場切割拉直的轉(zhuǎn)子行波磁場切割拉直的轉(zhuǎn)子(次級次級)，便會在次極產(chǎn)生電，便會在次極產(chǎn)生電 磁力。若初級是固定不動的，則次級在電磁力作用下會跟磁力。若初級是固定不動的，則次級在電磁力作用下會跟 隨行波磁場的移動而移動。設(shè)次級移動的線速度為隨行波磁場的移動而移動。設(shè)次級移動的線速度為 ，則，則 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率為為 v 0 0 v vv s 第八章第八章 2014.05 次級移動速度為次級移動速度為 )1 (2)1 ( 10 sfvsv 與旋轉(zhuǎn)異步電動機一樣，改變直線異步電動機初級繞組與旋轉(zhuǎn)異步電動機一樣，改變直線異步電動機初級繞組 的通

48、電相序，可改變直線異步電動機的運動方向。的通電相序，可改變直線異步電動機的運動方向。 直線異步電動機的其他特性，如機械特性、調(diào)節(jié)特性等直線異步電動機的其他特性，如機械特性、調(diào)節(jié)特性等 都與旋轉(zhuǎn)異步電動機相似，通常也是靠改變電源電壓或頻率都與旋轉(zhuǎn)異步電動機相似，通常也是靠改變電源電壓或頻率 來實現(xiàn)對速度的連續(xù)調(diào)節(jié)。來實現(xiàn)對速度的連續(xù)調(diào)節(jié)。 3. 主要用途主要用途 大容量直線異步電動機已應(yīng)用于公共運輸車輛、高速列車、大容量直線異步電動機已應(yīng)用于公共運輸車輛、高速列車、 材料加工、擠壓加工及液體金屬泵等；小容量直線異步電動材料加工、擠壓加工及液體金屬泵等；小容量直線異步電動 機可應(yīng)用于各種行業(yè)。機可

49、應(yīng)用于各種行業(yè)。 第八章第八章 2014.05 8.7.3 直線直流電動機直線直流電動機 直線直流電動機主要有兩種直線直流電動機主要有兩種類型類型：永磁式和電磁式。永磁：永磁式和電磁式。永磁 式直線直流電動機多用在功率較小的自動記錄儀表中式直線直流電動機多用在功率較小的自動記錄儀表中，電磁式電磁式 直線直流電動機用在驅(qū)動功率較大的機構(gòu)中，見直線直流電動機用在驅(qū)動功率較大的機構(gòu)中，見下圖下圖。 雙極電磁式直線直流電動機的結(jié)構(gòu)示意圖雙極電磁式直線直流電動機的結(jié)構(gòu)示意圖 第八章第八章 2014.05 工作原理工作原理： 在勵磁繞組中通上勵磁電流時，在電機中就產(chǎn)生了磁通，在勵磁繞組中通上勵磁電流時，在

50、電機中就產(chǎn)生了磁通， 經(jīng)定子、動子和氣隙構(gòu)成閉合回路。動子繞組分為兩部分，經(jīng)定子、動子和氣隙構(gòu)成閉合回路。動子繞組分為兩部分， 繞向相反。當動子繞組中通電時就會產(chǎn)生電磁力，使動子進繞向相反。當動子繞組中通電時就會產(chǎn)生電磁力，使動子進 行往復(fù)直線運動。若行程較短，則可以將電刷省去；若行程行往復(fù)直線運動。若行程較短，則可以將電刷省去；若行程 較長，則可以加裝電刷，以控制電流流過工作區(qū)段。較長，則可以加裝電刷，以控制電流流過工作區(qū)段。 8.7.4 直線步進電動機直線步進電動機 直線步進電動機是旋轉(zhuǎn)式步進電動機的演變，它利用定子直線步進電動機是旋轉(zhuǎn)式步進電動機的演變，它利用定子 和動子間氣隙磁通的變化

51、所產(chǎn)生的電磁力而工作。和動子間氣隙磁通的變化所產(chǎn)生的電磁力而工作。 分類：分類：反應(yīng)式和永磁式兩種。反應(yīng)式和永磁式兩種。 第八章第八章 2014.05 工作原理工作原理： 反應(yīng)式直線步進電動機的工作原理與普通旋轉(zhuǎn)步進電動反應(yīng)式直線步進電動機的工作原理與普通旋轉(zhuǎn)步進電動 機基本相同，也是用脈沖對其進行控制。機基本相同，也是用脈沖對其進行控制。下圖下圖為五相反應(yīng)式直為五相反應(yīng)式直 線步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。線步進電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。 第八章第八章 2014.05 控制方法控制方法： 直線步進電動機的定子上有均勻分布的齒槽，動子有磁極，直線步進電動機的定子上有均勻分布的齒槽，動子有磁極， 在每個極上

52、繞有控制繞組。當控制繞組按一定的相序通以脈沖在每個極上繞有控制繞組。當控制繞組按一定的相序通以脈沖 電壓或電流時，動子將以一定的齒距移動。電壓或電流時，動子將以一定的齒距移動。 與普通的步進電動機相同，可通過與普通的步進電動機相同，可通過相序的控制相序的控制來進行齒距來進行齒距 控制，滿足各種不同的工作要求。控制，滿足各種不同的工作要求。 永磁式永磁式直線步進電動機：直線步進電動機： 定子用鐵磁材料制成，動子上也有永久磁鋼，控制方法與定子用鐵磁材料制成，動子上也有永久磁鋼，控制方法與 反應(yīng)式直線步進電動機的控制方法基本相同。反應(yīng)式直線步進電動機的控制方法基本相同。 平面平面步進電動機：步進電動

53、機： 結(jié)構(gòu)與工作原理同永磁式步進電動機基本相同，只是它將結(jié)構(gòu)與工作原理同永磁式步進電動機基本相同，只是它將 直線運動變成了平面運動。直線運動變成了平面運動。 第八章第八章 2014.05 8.8 無刷直流電動機無刷直流電動機 8.8.1 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 無刷直流電動機在結(jié)構(gòu)上是一臺反裝式的普通直流電動無刷直流電動機在結(jié)構(gòu)上是一臺反裝式的普通直流電動 機，它的電樞繞組安放在定子上，永磁磁極安放在轉(zhuǎn)子上，采機，它的電樞繞組安放在定子上，永磁磁極安放在轉(zhuǎn)子上，采 用電子換向。用電子換向。 右圖右圖為無刷直為無刷直 流電動機的基流電動機的基 本構(gòu)成本構(gòu)成 第八章第八章 2014.05 8.8.2 工

54、作原理工作原理 電樞繞組通過電樞繞組通過電子開關(guān)電子開關(guān)的控制與直流電源相連，當電樞的控制與直流電源相連，當電樞 繞組內(nèi)通入直流電流時，與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通入直流電流時，與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。 控制電路對位置傳感器檢測的信號進行邏輯變換，產(chǎn)生控制電路對位置傳感器檢測的信號進行邏輯變換，產(chǎn)生 控制信號，控制電動機各相繞組按一定順序工作，在電動機控制信號，控制電動機各相繞組按一定順序工作，在電動機 氣隙中產(chǎn)生跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場，拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。氣隙中產(chǎn)生跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場，拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，位置傳感器不斷地送出信號，以改變隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，位置傳感器不

55、斷地送出信號，以改變 電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在某一磁極下導(dǎo)體中的電流方向電樞繞組的通電狀態(tài)，使得在某一磁極下導(dǎo)體中的電流方向 始終保持不變，實現(xiàn)始終保持不變，實現(xiàn)電子換向電子換向。 第八章第八章 2014.05 二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電動機工作原理，見二相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電動機工作原理，見下圖下圖。 開始開始A、B相通電，相通電， VT1,VT6導(dǎo)通，拖動轉(zhuǎn)子順時針導(dǎo)通，拖動轉(zhuǎn)子順時針 轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子沿順時針方向每轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子沿順時針方向每轉(zhuǎn)過60o電角度，功率開關(guān)元電角度，功率開關(guān)元 件的導(dǎo)通邏輯就發(fā)生變化，變化順序為：件的導(dǎo)通邏輯就發(fā)生變化，變化順序為： VT1,VT6 VT3,VT4VT5,VT4VT5,VT6VT1,VT6,則轉(zhuǎn)子則轉(zhuǎn)子 磁場始終受到定子合成磁場磁場始終受