第4章 電動(dòng)機(jī)

1、v電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式機(jī)器，它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子，其導(dǎo)線中有電流通過并受磁場(chǎng)的作用而使轉(zhuǎn)動(dòng)。這些機(jī)器中有些可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，即也可作發(fā)電機(jī)用。v電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，其中交流電動(dòng)機(jī)中常用的是三相異步電動(dòng)機(jī)和單相異步電動(dòng)機(jī)。v電動(dòng)機(jī)根據(jù)使用場(chǎng)合的不同分為動(dòng)力用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。鼠籠式鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)繞線式繞線式定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子鐵芯定子鐵芯機(jī)座機(jī)座定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組風(fēng)風(fēng)罩罩風(fēng)風(fēng)葉葉轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子定定子子端端蓋蓋鼠籠型電動(dòng)機(jī)的鼠籠型電動(dòng)機(jī)的

2、各部分結(jié)構(gòu)和作各部分結(jié)構(gòu)和作用如何？用如何？鼠籠型異步機(jī)鼠籠型異步機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)各部分的結(jié)構(gòu)和作用是什么？和作用是什么？定子鐵芯是由定子鐵芯是由0.5mm厚的厚的，在其內(nèi)，在其內(nèi)圓沖有分布的槽。圓沖有分布的槽。定子鐵芯的定子鐵芯的：一是槽：一是槽內(nèi)可用來內(nèi)可用來；二是定子鐵芯二是定子鐵芯。定子繞組是由銅導(dǎo)線繞制而成。定子繞組是由銅導(dǎo)線繞制而成。構(gòu)成構(gòu)成。機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的，一般用鑄，一般用鑄鐵或鑄鋼制成。鐵或鑄鋼制成。轉(zhuǎn)子鐵芯沖片轉(zhuǎn)子鐵芯沖片鑄鋁籠形轉(zhuǎn)子鑄鋁籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子繞組籠形轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵芯是也是由轉(zhuǎn)子鐵芯是也是由0.5mm厚的厚的，在其外，在其外圓沖有分布的槽。圓沖有分布的槽

3、。轉(zhuǎn)子鐵芯可嵌放轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子鐵芯可嵌放轉(zhuǎn)子繞組，構(gòu)成電機(jī)子繞組，構(gòu)成電機(jī)磁路的另一部分。磁路的另一部分。轉(zhuǎn)子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有轉(zhuǎn)子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，構(gòu)成電機(jī)電路的銅條制成的籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，構(gòu)成電機(jī)電路的一部分。由轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。一部分。由轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。150sin90sin)30sin(tIitIitIimCmBmAn1AXBYCZ三相定子三相定子繞組中通繞組中通過的電流過的電流0iAiBiCti 電流出電流出t =0時(shí)電流和磁場(chǎng)情況時(shí)電流和磁場(chǎng)情況 電流入電流入A 90t1nNS1n180tANS1n 270tANS同理可分析出其它時(shí)同理可分

4、析出其它時(shí)刻電流的刻電流的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向。異步電動(dòng)機(jī)中異步電動(dòng)機(jī)中定子電流定子電流的的取決于三相電流的取決于三相電流的1n1n 若要若要異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的：只需：只需即可。即可。0iAiBiCti0iBiAiCti旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的和和之間之間有什么關(guān)系？有什么關(guān)系？AXYCBZNSAiBiAiCYZCBX此種接法下，合成磁場(chǎng)只有此種接法下，合成磁場(chǎng)只有，則，則。時(shí)：時(shí)：minr/300015060601pfn 將每相繞組分成兩段，按上圖放入定將每相繞組分成兩段，按上圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是。XiBiAiCAAXCXBCYZZBYAXX ANSSNZCZC

5、BYBYminr/150025060601pfn此時(shí)同此時(shí)同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速t =0時(shí)時(shí)和和情況情況n1AXBYCZ用右手定則可判斷出用右手定則可判斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流感應(yīng)電流的方向的方向如圖示；如圖示；再用左手定則判斷出再用左手定則判斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的受力方向轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的受力方向?yàn)樯嫌蚁伦螅虼藶樯嫌蚁伦?，因此轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子順著同步磁場(chǎng)子順著同步磁場(chǎng)n1的的方向轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 三相對(duì)稱定子繞組三相對(duì)稱定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電，中通入對(duì)稱三相交流電，即在氣隙中形成一個(gè)在即在氣隙中形成一個(gè)在時(shí)間上、空間上都隨時(shí)時(shí)間上、空間上都隨時(shí)間變化的一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。間變化的一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與固定

6、不動(dòng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相切割后旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相切割后感應(yīng)感應(yīng)電流電流成為載流導(dǎo)體。成為載流導(dǎo)體。載載流導(dǎo)體又和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相流導(dǎo)體又和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，對(duì)軸生成電磁互作用，對(duì)軸生成電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩，于是電動(dòng)機(jī)就于是電動(dòng)機(jī)就順順著同步轉(zhuǎn)速的方向轉(zhuǎn)動(dòng)著同步轉(zhuǎn)速的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。起來。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 能能等于等于同同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速嗎？嗎？轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)提示提示：如果如果1nn轉(zhuǎn)子不切割磁場(chǎng)不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不切割磁場(chǎng)不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能受力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能受力轉(zhuǎn)動(dòng) %10011nnns1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率（轉(zhuǎn)差率最大最大）0 ,1

7、snn（轉(zhuǎn)差率（轉(zhuǎn)差率最小最?。?91 ,01snn22cosIKTT（牛頓（牛頓 米）米）三相異步機(jī)轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，三相異步機(jī)轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和，稱為受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和，稱為：21UT TU12的關(guān)系并不意味著電動(dòng)機(jī)的工作電壓越高，的關(guān)系并不意味著電動(dòng)機(jī)的工作電壓越高，電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩就越大。電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩就越大。換言之，當(dāng)。換言之，當(dāng)TTL時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在某一速度下運(yùn)行；若某一速度下運(yùn)行；若T TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行；在時(shí)，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行；在T TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將做減速運(yùn)行或者直至停轉(zhuǎn)。時(shí)，電動(dòng)

8、機(jī)將做減速運(yùn)行或者直至停轉(zhuǎn)。 TTm0ssm1n0nn0 Sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最稱為臨界轉(zhuǎn)差率，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩Tm。)2 .28 .1 (NmmTTm是電機(jī)的過載系數(shù)，反映了其過載能力。是電機(jī)的過載系數(shù)，反映了其過載能力。TmTstTNT反反DEnT0nNn0ABC同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩的變化而變化的關(guān)系曲線的變化而變化的關(guān)系曲線稱為稱為D點(diǎn)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的是電動(dòng)機(jī)的。對(duì)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是；對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是速是AB段段是是。電動(dòng)機(jī)隨著負(fù)載的增電動(dòng)

9、機(jī)隨著負(fù)載的增加而轉(zhuǎn)速略有下降；加而轉(zhuǎn)速略有下降；（E點(diǎn)點(diǎn)） 電動(dòng)機(jī)若要迅速起動(dòng)起來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)若要迅速起動(dòng)起來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TN。BC段段始終處于不穩(wěn)始終處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。定的過渡狀態(tài)。NNN3NNNN955060210nPnPPT NNSst)2 . 24 . 1 (TTT式中式中S S稱為稱為（系數(shù)）。（系數(shù)）。 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax從機(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)從機(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)最大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩中臨界轉(zhuǎn)矩。可以計(jì)算出最大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩中臨界轉(zhuǎn)矩。可以計(jì)算出21=max220UTKXTmTstTNT反反DEnT0nNn

10、0ABC同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩的變化而變化的關(guān)系曲線的變化而變化的關(guān)系曲線稱為稱為D點(diǎn)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的是電動(dòng)機(jī)的。對(duì)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是；對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是速是AB段段是是。電動(dòng)機(jī)隨著負(fù)載的增電動(dòng)機(jī)隨著負(fù)載的增加而轉(zhuǎn)速略有下降；加而轉(zhuǎn)速略有下降；（E點(diǎn)點(diǎn)） 電動(dòng)機(jī)若要迅速起動(dòng)起來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)若要迅速起動(dòng)起來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TN。BC段段始終處于不穩(wěn)始終處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。定的過渡狀態(tài)。1直接起動(dòng)直接起動(dòng) 直接起動(dòng)是利用閘刀開關(guān)或接

11、觸器直接起動(dòng)是利用閘刀開關(guān)或接觸器的起動(dòng)方式，又叫的起動(dòng)方式，又叫。：起動(dòng)簡單。：起動(dòng)簡單。：起動(dòng)電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)：起動(dòng)電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù) 載正常工作。載正常工作。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為全壓起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為全壓起動(dòng)時(shí)的13。運(yùn)行時(shí)，首尾相接構(gòu)成閉環(huán)運(yùn)行時(shí)，首尾相接構(gòu)成閉環(huán)Y起動(dòng)時(shí)，繞組尾端連成一點(diǎn)起動(dòng)時(shí)，繞組尾端連成一點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連接，且正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連接，且每相繞組都有兩個(gè)引出端子的電動(dòng)機(jī)。每相繞組都有兩個(gè)引出端子的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的13。QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1

12、W2U2V2起動(dòng)時(shí)定子繞組連成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，起動(dòng)時(shí)定子繞組連成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形。AZBYXC正常正常運(yùn)行運(yùn)行UPABCXYZ起起動(dòng)動(dòng)UPStstYTT31PPUU31（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。）僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。 （2）)(21stUTY 起動(dòng)起動(dòng)Ist時(shí)時(shí)Tst。 利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。自耦變壓到減小起動(dòng)電流的目的。自耦變壓器備有器備有40、60、8

13、0等多種抽等多種抽頭，使用時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩頭，使用時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。的要求具體選擇。運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí)開關(guān)上開關(guān)上打打與電機(jī)與電機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)開關(guān)向開關(guān)向下打下打，。QS1L3V1L2L1QS2FUV1U1U1W1W1L2L1L3具有不同的抽頭，可以根據(jù)起具有不同的抽頭，可以根據(jù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，比較方便的得動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，比較方便的得到不同的電壓。到不同的電壓。體積大、成本高。體積大、成本高。適用于容量較大的電動(dòng)機(jī)或不能用適用于容量較大的電動(dòng)機(jī)或不能用Y-降壓起動(dòng)的鼠降壓起動(dòng)的鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。定子轉(zhuǎn)子電刷滑環(huán)電阻 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后

14、，既可繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動(dòng)電流，又可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。以降低起動(dòng)電流，又可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 spfnsn1601112. 改變極對(duì)數(shù)改變極對(duì)數(shù)p 3. 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率s 1. 改變電源頻率改變電源頻率f1（變頻調(diào)速）（變頻調(diào)速） 若能給單相異步電動(dòng)機(jī)一個(gè)外力使它轉(zhuǎn)動(dòng)若能給單相異步電動(dòng)機(jī)一個(gè)外力使它轉(zhuǎn)動(dòng)起來，則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)起來，則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B1和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B2產(chǎn)生的產(chǎn)生的，在這個(gè)合成轉(zhuǎn)矩的作用下，即使不，在這個(gè)合成轉(zhuǎn)矩的作用下，即使不需要其它的外在因素，單相異步電動(dòng)機(jī)仍將沿著原來的運(yùn)需要其它的外在因素，單相異步電動(dòng)機(jī)仍將沿著原來的運(yùn)

15、動(dòng)方向動(dòng)方向。 實(shí)驗(yàn)室、家庭及辦公場(chǎng)所通常是單相供電，因此實(shí)驗(yàn)室的很多儀實(shí)驗(yàn)室、家庭及辦公場(chǎng)所通常是單相供電，因此實(shí)驗(yàn)室的很多儀器、各種電動(dòng)小型工具、家用洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等，都采用器、各種電動(dòng)小型工具、家用洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等，都采用。單相異步機(jī)采用鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一般容量多在。單相異步機(jī)采用鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一般容量多在750W以下。以下。 在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入單相交流電，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)入單相交流電，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)的磁場(chǎng)，稱為的磁場(chǎng)，稱為。SN可以分解為兩個(gè)可以分解為兩個(gè)。單相異步電動(dòng)機(jī)為什么不會(huì)單相異步電動(dòng)機(jī)為什么不會(huì)自行起動(dòng)自行起動(dòng)？ 順

16、時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)B1對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩；逆時(shí)針對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩；逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)B2對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。由于在對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。由于在任何時(shí)任何時(shí)刻這兩個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩都大小相等、方向相反刻這兩個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩都大小相等、方向相反，所以，所以單向異步機(jī)的轉(zhuǎn)子單向異步機(jī)的轉(zhuǎn)子，也就是說，也就是說。tBO45 90 135 180235 270 315 360B1 B2B2 B1B1 B2B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1BBBBBB如何讓單如何讓單相異步電相異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來起來？電

17、容分相式異步電動(dòng)機(jī)的定子有兩個(gè)繞組：一個(gè)是工作繞組（主繞組）；另一個(gè)是起動(dòng)繞組（副繞組），兩個(gè)繞組在空間互成 90。起動(dòng)繞阻與電容 C 串聯(lián)，使起動(dòng)繞組電流 i2和工作繞組電流i1產(chǎn)生 90相位差，即：)90sin(2sin22211tIitIi可讓單相異步機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)可讓單相異步機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) M 1 C i2 i1 t i i1 i2 0 (a) 電電 路路圖圖 (b) 波波 形形 圖圖 45 90 360 (a)他勵(lì)他勵(lì) (b)并勵(lì)并勵(lì) (c)串勵(lì)串勵(lì) (d)復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì) 當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路通入額定勵(lì)磁電壓，產(chǎn)生工作磁通當(dāng)直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路通入額定勵(lì)磁電壓，產(chǎn)生工作磁通，電樞回路通入電壓電樞回路通入電壓

18、Ua時(shí)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割主磁場(chǎng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，電樞繞組切割主磁場(chǎng)必將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向依右手定則可判知，其與電樞必將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向依右手定則可判知，其與電樞電壓電壓Ua極性相反，阻礙電樞電流，稱為反電動(dòng)勢(shì)。極性相反，阻礙電樞電流，稱為反電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea 可寫為可寫為 Ea= Cen設(shè)電樞回路電阻為設(shè)電樞回路電阻為Ra（包括電樞繞組內(nèi)阻、電刷與換（包括電樞繞組內(nèi)阻、電刷與換向器接觸電阻等），電流為向器接觸電阻等），電流為Ia，則電樞電路的等效電路模型，則電樞電路的等效電路模型如圖如圖4-15 所示。電樞電路的電壓方程為所示。電樞電路的電壓方程為 Ua=Ea+I

19、aRa emtat aTCIK I=F=定義直流電機(jī)的電磁功率為電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義直流電機(jī)的電磁功率為電樞繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea與電樞電與電樞電流的乘積，即流的乘積，即 Pe=EaIa，不難證明，就數(shù)值而言，不難證明，就數(shù)值而言，Pe=Te對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言，EaIa為電樞中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)所吸收的功率，Te為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械負(fù)載所做的所有機(jī)械功率，由于能量不滅，兩者相等。對(duì)于并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，Uf=U，線路電流Im=If+Ia。由電壓方程知 P1=UI=U(If+Ia)=UfIf+(RaIa+Ea)Ia=UfIf+RaIa2+EaIa也即P1=pcuf+pcua+pe 式子中，P1為從線路中輸入的總電

20、功率；pcuf為勵(lì)磁銅耗，pcua為電樞回路總銅耗。pe為電磁功率。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為： 式中， Kt 轉(zhuǎn)矩常數(shù)，表示單位電樞電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。emtat aTCIK I=F=由Ea= Cen Ua=Ea+IaRa 可知：由上式可得出直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2. 調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性是指在電磁轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與控制電壓的關(guān)系，即n = f ( Ua）|Tem = C。調(diào)節(jié)特性曲線是以Tem為參變量的一簇平行直線。emtat aTCIK I=F=aaem0emeteURnTnkTKK K=-=- 直流電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定運(yùn)行首先必須通過起動(dòng)過程。從電路方面看，電機(jī)起動(dòng)瞬間n=0，E=0，而Ra

21、很小，因此，所以，啟動(dòng)電流很大。因此，直流電機(jī)啟動(dòng)需要限制啟動(dòng)電流。常用的啟動(dòng)限流方法有： aaaaUEUaIIastRR-=直接起動(dòng)直接起動(dòng) ：適用于小容量電機(jī)適用于小容量電機(jī)電樞回路串電阻起動(dòng)：電樞回路串電阻起動(dòng)：電阻限流電阻限流降壓起動(dòng)：降壓起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)降低電樞電壓起動(dòng)時(shí)降低電樞電壓, , 使起動(dòng)電流使起動(dòng)電流限限 制在制在( 2( 22.5) I N 2.5) I N 的范圍之內(nèi)的范圍之內(nèi) 調(diào)速是電力拖動(dòng)機(jī)組在運(yùn)行過程中的最基本要求，直流電動(dòng)機(jī)具有在寬廣范圍內(nèi)平滑經(jīng)濟(jì)調(diào)速的優(yōu)良性能。由式可知調(diào)速方式有三種，aaem0emeteURnTnkTKK K=-=-電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電

22、阻調(diào)速：特性軟、輸出功率：特性軟、輸出功率減小，效率降低，只能降速。減小，效率降低，只能降速。改變勵(lì)磁電流調(diào)速：改變勵(lì)磁電流調(diào)速：效率高，只能升速。效率高，只能升速。改變端電壓調(diào)速：改變端電壓調(diào)速：調(diào)節(jié)靈活，需要專用直調(diào)節(jié)靈活，需要專用直流電源流電源 直流電動(dòng)機(jī)從靜止到穩(wěn)定運(yùn)行首先必須通過起動(dòng)過程。從電路方面看，電機(jī)起動(dòng)瞬間n=0，E=0，而Ra很小，因此，所以，啟動(dòng)電流很大。因此，直流電機(jī)啟動(dòng)需要限制啟動(dòng)電流。常用的啟動(dòng)限流方法有： aaaaUEUaIIastRR-=直接起動(dòng)直接起動(dòng) ：適用于小容量電機(jī)適用于小容量電機(jī)電樞回路串電阻起動(dòng)：電樞回路串電阻起動(dòng)：電阻限流電阻限流降壓起動(dòng)：降壓起動(dòng)

23、：起動(dòng)時(shí)降低電樞電壓起動(dòng)時(shí)降低電樞電壓, , 使起動(dòng)電流使起動(dòng)電流限限 制在制在( 2( 22.5) I N 2.5) I N 的范圍之內(nèi)的范圍之內(nèi)v步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種數(shù)字電機(jī)，它受脈沖信號(hào)控制，并將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電機(jī)。它由專用電源供給電脈沖，每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就移進(jìn)一步，所以稱為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。v步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受脈沖信號(hào)控制。它的直線位移量或角位移量與電脈沖數(shù)成正比，所以電機(jī)的線速度或轉(zhuǎn)速也與脈沖頻率成正比，通過改變脈沖頻率的高低就可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并能快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。v步進(jìn)電動(dòng)機(jī)種類繁多，按其運(yùn)動(dòng)形式分，有旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩大

24、類。按其工作原理又可分為反應(yīng)式、永磁式和永磁感應(yīng)子式（又稱混合式）三類。 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不像傳統(tǒng)交直流電動(dòng)機(jī)那樣依靠定、轉(zhuǎn)子繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)間的相互作用形成轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，它遵循磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合的原理，產(chǎn)生磁拉力形成轉(zhuǎn)矩，即磁阻性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩。所以反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也稱為磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 A相通電 B相通電 C相通電 子控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其通電方式可分為單拍運(yùn)行方式；雙拍運(yùn)行方式；單、雙拍運(yùn)行方式。每一拍轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度我們稱它為步距角，通常用s表示。即使同一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如果運(yùn)行方式不同其步距角也不相同。 單拍通電運(yùn)行方式 ：A - B - C - A

25、 順序通電雙拍通電運(yùn)行方式：按 AB - BC - CA - AB 順序通電單、雙六拍運(yùn)行方式： A - AB - B - BC - C- CA - A 設(shè)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr的大小由步距角的要求所決定。但是為了能實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)錯(cuò)位”，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)必須滿足一定的條件，而不能是任意數(shù)值。當(dāng)定子的相鄰極為相鄰相時(shí)，在某一極下若定、轉(zhuǎn)子的齒對(duì)齊時(shí)，則要求在相鄰極下的定、轉(zhuǎn)子齒之間應(yīng)錯(cuò)開轉(zhuǎn)子齒距的1/m ，即它們之間在空間位置上錯(cuò)開360/m Zr。由此可得出這時(shí)轉(zhuǎn)子齒數(shù)應(yīng)符合下式條件：式中， 2 p 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子極數(shù)； m 電機(jī)的相數(shù)； K 正整數(shù)。 1ZrKZmp 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角

26、s的大小是由轉(zhuǎn)子的齒數(shù) Zr、控制繞組的相數(shù) m和通電方式所決定。它們之間關(guān)系為：若步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通電沖的脈頻率為 f，由于轉(zhuǎn)子經(jīng)過ZrC個(gè)脈沖旋轉(zhuǎn)一周，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 360smZ Cr其中，式中， C 通電狀態(tài)系數(shù)，采用單拍或雙拍通電運(yùn)行方式時(shí)， C = 1； 采用單、雙拍通電運(yùn)行方式時(shí)， C =2 。60=rfnmZ C式中，f 的單位是 1 / s ; n 的單位是 r / min 。 1.反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性： 通電狀態(tài)保持不變且步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在空載情況下，轉(zhuǎn)子最后穩(wěn)定平衡的位置稱為初始穩(wěn)定平衡位置。從理論上講，此時(shí)電機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩（電磁轉(zhuǎn)矩）為零。當(dāng)有擾動(dòng)作用時(shí)，轉(zhuǎn)子偏離初始穩(wěn)定

27、平衡位置，偏離的電角度稱為失調(diào)角。靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系，即 T = f（），也即矩角特性。理想的矩角特性是一個(gè)正弦波形。 在一定通電狀態(tài)下，最大靜轉(zhuǎn)矩與控制繞組內(nèi)電流的關(guān)系，即Tmax= f ( I ）稱為最大靜轉(zhuǎn)矩特性 1. 步距角s 每輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)(即一拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。它是一個(gè)實(shí)際的機(jī)械角度，步距角大小會(huì)直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行頻率。2. 靜態(tài)步距角誤差s 靜態(tài)步距角誤差即實(shí)際的步距角與理論的步距角之間的差值，通常用理論步距角的百分?jǐn)?shù)或絕對(duì)值來衡量。靜態(tài)步距角誤差小，表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)精度高。3. 最大靜轉(zhuǎn)矩Tmax 最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的通電相數(shù)下矩角特

28、性上的轉(zhuǎn)矩最大值。一般說來，最大靜轉(zhuǎn)矩較大的電機(jī)，可以帶動(dòng)較大的負(fù)載。 4. 起動(dòng)頻率f和起動(dòng)矩頻特性 起動(dòng)頻率又稱突跳頻率，是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能夠不失步起動(dòng)的最高脈沖頻率。 5. 運(yùn)行頻率f和運(yùn)行矩頻特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在控制脈沖頻率連續(xù)上升時(shí)，能維持不失步運(yùn)行的最高頻率稱為運(yùn)行頻率。通常給出的也是空載情況下的運(yùn)行頻率。當(dāng)電機(jī)帶著一定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小有關(guān)，兩者的關(guān)系稱為運(yùn)行矩頻特性。 6. 額定電流 額定電流是指電機(jī)靜止時(shí)每相繞組容許通過的允許電流。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每相繞組通的是脈沖電流，電流表指示的讀數(shù)為脈沖電流平均值，并非額定電流(此值比額定電流低)。繞組電流太大，電機(jī)溫

29、升會(huì)超過容許值，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。 7. 額定電壓 額定電壓是指驅(qū)動(dòng)電源提供的直流電壓。一般它不等于加在繞組兩端的電壓。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定電壓應(yīng)為： 單一電壓型電源 6、 12、 27、 48、 60、 80 (V)高低壓切換型電源 60/12、80/12 (V) 1、異步電機(jī)主要由固定不動(dòng)的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。2、當(dāng)異步電機(jī)定子繞組接到三相電源上時(shí)，定子繞組中將流過三相對(duì)稱電流，氣隙中將建立基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電網(wǎng)頻率和繞組的極對(duì)數(shù)，其磁場(chǎng)速度可表示為n1=60f/p。 3、三相異步電動(dòng)機(jī)直接

30、起動(dòng)，降壓起動(dòng)。降壓啟動(dòng)又可以分為定子串電抗(或電阻)降壓起動(dòng)；Y起動(dòng)器起動(dòng)；自耦變壓器起動(dòng)。4、由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：n=(1-s)n0=60f1/p 可知，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種，即改變電源頻率f1，改變極對(duì)數(shù)p和改變轉(zhuǎn)差率s。5、單相異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法有分相法和罩極法。分相法又分為電容起動(dòng)和電阻起動(dòng)。 6. 直流電機(jī)電樞電路的電壓方程為Ua=Ea+IaRa 其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea= Cen ，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為： 根據(jù)以上三個(gè)公式可知， 根據(jù)該式可畫出直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性。7、直流電動(dòng)機(jī)的常用起動(dòng)方法有直接起動(dòng)、電樞回路串電阻起動(dòng)和降壓起動(dòng)三種。8、由式可知，直流電動(dòng)機(jī)有電樞回路串電阻、改變勵(lì)磁電流和改變端電壓三種調(diào)速方式。9、步進(jìn)電機(jī)定子控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按其通電方式可分為單拍運(yùn)行方式；雙拍運(yùn)行方式；單、雙拍運(yùn)行方式。每一拍轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度我們稱它為步距角，通常用s表示。即使同一臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如果運(yùn)行方式不同其步距角也不相同。emtat aTCIK I=F=aemeteURanTKK K=-aaem0emeteURnTnkTKK K=-=-復(fù)習(xí)思考題v1 什么叫轉(zhuǎn)差率?如何根據(jù)轉(zhuǎn)差率來判斷異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)? v2.怎樣改