特殊電機概要PPT課件

1、8.1 單向異步電動機8. 1. 1單相異步電動機磁場 1.單相繞組的脈動磁場 在單相定子繞組中通人單相交流電流如圖8一1(a)所示.假設在交流電的正半周.電流從單相定子繞組的左半側(cè)流人.右半側(cè)流出.則由電流產(chǎn)生的磁場如圖8一1(b)所示.該磁場的大小隨電流的變化而變化.方向則保持示變。當電流過零時.磁場也為零。當電流變?yōu)樨摪胫軙r.產(chǎn)生的磁場方向也隨之發(fā)生變化.如圖8一1(c)所示。下一頁返回第1頁/共64頁8.1 單向異步電動機 由此可見.向單相異步電動機定子繞組通人單相交流電后.產(chǎn)生的磁場大小及方向在不斷變化.但磁場的軸線卻固定不動.這種磁場空間位置固定.只是幅值和方向隨時間變化.即只脈動

2、而不旋轉(zhuǎn).稱為脈動磁場。脈動磁場可以分解為兩個大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場.而這兩個磁場在任一時刻所產(chǎn)生的合成電磁轉(zhuǎn)矩為零.所以單相異步電動機如果原來靜止不動.在脈動磁場的作用下.由于轉(zhuǎn)子導體與磁場之間沒有相對運動.不會產(chǎn)生磁場力的作用.轉(zhuǎn)子仍然是靜止不動.即單相異步電動機沒有啟動轉(zhuǎn)矩.不能自行啟動。這是單相異步電動機的一個主要缺點。若用外力去撥動一下電動機的轉(zhuǎn)子.則轉(zhuǎn)子導體就切割定子脈動磁場.產(chǎn)生電流.從而受到電磁力的作用.轉(zhuǎn)子將順著撥動的方向轉(zhuǎn)動起來。因此.必須解決單相異步電動機的啟動問題。上一頁 下一頁返回第2頁/共64頁8.1 單向異步電動機 2.兩相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場 可以證明.具有90

3、相位差的兩個電流通過空間位置相差90的兩相繞組時.產(chǎn)生的合成磁場為旋轉(zhuǎn)磁場。圖8一2和圖8一3說明了產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的過程.上一頁 下一頁返回第3頁/共64頁8.1 單向異步電動機8. 1. 2單相異步電動機的機械特性 由前面分析可知.若單相異步電動機只有一個工作繞組.向單相異步電動機工作繞組通人單相交流電后.會產(chǎn)生幅值和方向隨時間變化的脈動磁場。該脈動磁場可以分解為兩個大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個磁場在轉(zhuǎn)子中分別產(chǎn)生兩個正向和反向的電磁轉(zhuǎn)矩.它們試圖使轉(zhuǎn)子分別正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn).這兩個轉(zhuǎn)矩疊加起來就是使電動機轉(zhuǎn)動的合成轉(zhuǎn)矩T。不論是正向轉(zhuǎn)矩還是反向轉(zhuǎn)矩.它們的大小與轉(zhuǎn)差率的關系和三相異步電動機的

4、情況是一樣的。圖8一4是單相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線。上一頁 下一頁返回第4頁/共64頁8.1 單向異步電動機8.1.3單相異步電動機的啟動 為了使單相異步電動機能夠產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩.通常的解決辦法是在其定子鐵芯內(nèi)放置兩個有空間角度差的繞組(工作繞組和啟動繞組).并且使這兩個繞組中流過的電流不同相位(即分相).這樣就可以在電動機氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場.單相異步電動機就可以啟動運行了。工程實踐中.單相異步電動機常采用分相式和罩極式兩種啟動方法。 1.分相啟動電動機 分相啟動包括電容啟動電動機、電容運轉(zhuǎn)電動機、電容啟動運轉(zhuǎn)電動機、電阻啟動電動機。上一頁 下一頁返回第5頁/共64頁8.1 單向異步電動機

5、 2.罩極電動機 罩極電動機定子一般都采用凸極式的.工作繞組集中繞制.套在定子磁極上。在極靴表面的1/41/3處開有一個小槽.并用短路環(huán)把這部分磁極罩起來,故稱罩極電動機.短路環(huán)起到啟動繞組的作用.稱為啟動繞組。罩極電動機的轉(zhuǎn)子仍做成籠型。它結(jié)構(gòu)簡單.工作可靠.但啟動轉(zhuǎn)矩較小.功率因數(shù)低。但此類電動機價格低.主要應用于小型風扇、儀器儀表電動機、電唱機等.上一頁 下一頁返回第6頁/共64頁8.1 單向異步電動機8.1.4單相異步電動機的調(diào)速 1.串電抗器調(diào)速 這種調(diào)速方法將電抗器與電動機定子繞組串聯(lián).通電時.利用在電抗器上產(chǎn)生的電壓降使加到電動機定子繞組上的電壓低于電源電壓.從而達到降壓調(diào)速的目

6、的。因此用串電抗器調(diào)速法時.電動機的轉(zhuǎn)速只能由額定轉(zhuǎn)速向低速調(diào)速.上一頁 下一頁返回第7頁/共64頁8.1 單向異步電動機 2.繞組抽頭調(diào)速 電容運轉(zhuǎn)電動機在調(diào)速范圍不大時.普遍采用定子繞組抽頭調(diào)速。這種調(diào)速方法是在定子鐵芯上再放一個調(diào)速繞組(又稱中間繞組).它與工作繞組及啟動繞組連接后引出幾個抽頭.通過改變調(diào)速繞組與工作繞組、動繞組的連接方式.調(diào)節(jié)氣隙磁場大小及橢圓度來實現(xiàn)調(diào)速的目的.這樣就省去了調(diào)速電抗鐵芯.降低了產(chǎn)品成本.節(jié)約了電抗器的能耗。其缺點是使電動機嵌線比較困難.引出線頭多.接線復雜。上一頁 下一頁返回第8頁/共64頁8.1 單向異步電動機 3.串電容調(diào)速 將不同容量的電容器串人

7、單相異步電動機電路中.也可調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。電容器容抗與電容量成反比.故電容量越小.容抗就越大.相應的電壓降也就越大.電動機轉(zhuǎn)速就低;反之電容量越大.容抗就越小.相應的電壓降也就越小.電動機轉(zhuǎn)速就高。 4.自耦變壓器調(diào)速 可以通過調(diào)節(jié)自耦變壓器來調(diào)節(jié)加在單相異步電動機上的電壓.從而實現(xiàn)電動機的調(diào)速. 5.晶閘管調(diào)壓調(diào)速 前面介紹的各種調(diào)速電路都是有極調(diào)速.目前采用晶閘管調(diào)壓的無級調(diào)速已越來越多.上一頁 返回第9頁/共64頁8.2 三相同步電動機8. 2. 1三相同步電動機工作原理 同步電動機根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件的不同.可分為旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩種。由于旋轉(zhuǎn)磁極式具有轉(zhuǎn)子質(zhì)量小、制造工藝較簡單、通過

8、電刷和集電環(huán)的電流較小等優(yōu)點.大中容量的同步電動機多采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。根據(jù)轉(zhuǎn)子形狀的不同.旋轉(zhuǎn)磁極式又可分為凸極式和隱極式兩種. 凸極式多用于要求低轉(zhuǎn)速的場合.其轉(zhuǎn)子粗而短.氣隙不均勻隱極式多用于要求高轉(zhuǎn)速的場合.其轉(zhuǎn)子細而長.氣隙均勻。 下一頁返回第10頁/共64頁8.2 三相同步電動機 同步電動機與其他旋轉(zhuǎn)電動機一樣.由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動機的定子主要由機座、鐵芯和定子繞組構(gòu)成。定子鐵芯的內(nèi)表面嵌有在空間上對稱的三相繞組。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、集電環(huán)、鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵芯采用高強度合金鋼鍛制而成。轉(zhuǎn)子鐵芯上裝有勵磁繞組.其兩個出線端與兩個集電環(huán)分別相接。為便于啟動

9、.凸極式轉(zhuǎn)子磁極的表面還裝有用黃銅制成的導條.在磁極的兩個端面分別用一個銅環(huán)將導條連接起來構(gòu)成一個籠形啟動繞組。上一頁 下一頁返回第11頁/共64頁8.2 三相同步電動機 在同步電動機定子三相對稱繞組中通人三相交變電流時.將在氣隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為n1的旋轉(zhuǎn)磁場。當轉(zhuǎn)子的勵磁繞組中通人直流電流時.將產(chǎn)生極性恒定的靜止磁場.就好像一個“磁鐵”。若轉(zhuǎn)子磁場的磁極對數(shù)與定子磁場的磁極對數(shù)相等.轉(zhuǎn)子“磁鐵”因受定子磁場磁拉力作用而隨定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn).也就是轉(zhuǎn)子以等同于旋轉(zhuǎn)磁場的速度、方向旋轉(zhuǎn). 這就是同步電動機的基本工作原理。上一頁 下一頁返回第12頁/共64頁8.2 三相同步電動機8.2.2三相同步電

10、動機特性 1.同步電動機的功率 同步電動機功率平衡關系如圖8一5所示。 2.同步電動機電動勢平衡方程式 同步電動機(凸極式)定子每相繞組的電壓方程式為： 3.同步電動機功角特性 電動機的電磁功率的大小與功率角有直接的關系。 電磁功率和功率角的關系就稱為功角特性.如圖8一6所示。 4.同步電動機V形曲線 同步電動機的V形曲線是指當電源電壓和電源的頻率均為額定值時.在輸出功率不變的條件下.調(diào)節(jié)勵磁電流時.定子電流也會相應變化。如圖8一7所示。上一頁 下一頁返回qqddIXjIjXEU0第13頁/共64頁8.2 三相同步電動機8.2.3三相同步電動機的啟動 1.輔助電動機啟動法 所謂輔助電動機啟動法

11、.是借助一臺與待啟動的同步電動機同磁極數(shù)的異步電動機來輔助啟動同步電動機。先用輔助電動機將同步電動機拖到接近同步轉(zhuǎn)速.則定子磁場對轉(zhuǎn)子的相對運動速度趨于零.然后接通轉(zhuǎn)子的勵磁電路.給子恰當?shù)膭畲?產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的同步轉(zhuǎn)矩.把轉(zhuǎn)子拖人同步。此后.電磁轉(zhuǎn)矩的方向?qū)⒉辉俑淖?電動機進人穩(wěn)定的同步運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 此法的缺點是不能帶負荷啟動.否則會增加輔助電動機的容量而加大機組設備的投資。上一頁 下一頁返回第14頁/共64頁8.2 三相同步電動機 2.異步啟動法 異步啟動法是凸極式同步電動機特有的啟動法.其方法是在轉(zhuǎn)子極靴上安裝與籠型異步電動機相似的籠型繞組(稱為阻尼繞組或啟動繞組)來啟動同步電動機. 異

12、步啟動法分兩個階段:(1)異步啟動、(2)牽入同步。上一頁 下一頁返回第15頁/共64頁8.2 三相同步電動機 3.變頻啟動法 變頻啟動法是改變交流電源的頻率.從而改變定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速.利用同步轉(zhuǎn)矩來啟動同步電動機。開始啟動時.先在轉(zhuǎn)子繞組中通人直流勵磁電流.再把定子三相電源頻率調(diào)得很低.然后逐漸增加電源頻率.直至額定頻率為止。在此過程中.定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速逐步上升.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也就隨之逐步上升。此過程中轉(zhuǎn)子磁極在開始啟動時就與旋轉(zhuǎn)磁場建立起穩(wěn)定的磁拉力而同步增速一直增到額定轉(zhuǎn)速。 變頻啟動法可以實現(xiàn)平滑啟動.變頻啟動法的應用越來越廣泛上一頁 返回第16頁/共64頁8.3 伺服電動機8.3.1直

13、流伺服電動機 1.基本結(jié)構(gòu) 1)傳統(tǒng)直流伺服電動機動 傳統(tǒng)直流伺服電動機就是他勵直流電動機.二者結(jié)構(gòu)基本相同.也由定子和電樞組成。根據(jù)勵磁方式不同.又可分為電磁式和永磁式兩種。電磁式伺服電動機的定子磁極裝有勵磁繞組.勵磁繞組接勵磁電壓產(chǎn)生磁通。 上一頁 下一頁返回第17頁/共64頁8.3 伺服電動機 2)圓盤電樞直流伺服電動機 圓盤電樞直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)的定子由水久磁鐵和前后鐵扼組成，其氣隙磁力線與普通電動機的徑向不同.是軸向的。氣隙位于裝有電樞繞組的圓盤兩邊.電樞繞組有繞線繞組和印制繞組兩種。繞線繞組沿圓周徑向以一定規(guī)律排列.再用環(huán)氧樹脂澆注固定成圓盤形。繞組的徑向段為有效部分.彎曲段位端

14、接部分.所以電樞繞組中的電流沿徑向流過圓盤表面.與軸向的磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.使伺服電動機旋轉(zhuǎn)。上一頁 下一頁返回第18頁/共64頁8.3 伺服電動機 3)空心杯電樞直流伺服電動機 空心杯形電樞直流伺服電動機的定子有兩個:一個是內(nèi)定子，由軟磁材料制成，起導磁作用;一個是外定子.由水磁材料制成.產(chǎn)生主磁通。轉(zhuǎn)子由單個成型線圈沿軸向排列成空心杯形.用環(huán)氧樹脂澆注制成空心杯形圓筒.轉(zhuǎn)子輕.轉(zhuǎn)動慣量小.響應快速.轉(zhuǎn)子在內(nèi)、外定子之間旋轉(zhuǎn).氣隙較大。 4)無槽電樞直流伺服電動機 無槽電樞直流伺服電動機的電樞鐵芯表面不開槽.繞線排列在光滑的鐵芯表面.用環(huán)氧樹脂將繞組和鐵芯澆注成一體.其他結(jié)構(gòu)和有槽電樞

15、結(jié)構(gòu)相同。上一頁 下一頁返回第19頁/共64頁8.3 伺服電動機 2.基本工作原理 當勵磁繞組和電樞繞組中都通有電流并產(chǎn)生磁通時.它們相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.驅(qū)動電樞轉(zhuǎn)動.使直流伺服電動機帶動負載工作。若兩個繞組中任何一個電流為零.直流伺服電動機馬上停轉(zhuǎn)。作為執(zhí)行兀件.直流伺服電動機把輸人的控制信號轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度輸出。該電動機的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速隨控制電壓的改變而改變。 直流伺服電動機的控制有電樞控制和磁極控制兩種方式。上一頁 下一頁返回第20頁/共64頁8.3 伺服電動機 3.直流伺服電動機機械特性 在一定負載轉(zhuǎn)矩下.磁通不變時.電動機轉(zhuǎn)速隨電樞電壓的升高而升高.隨電樞電壓的下降而下降。

16、電樞電壓為零時.電動機立即停轉(zhuǎn)。 要改變電動機轉(zhuǎn)向.只需改變電樞電壓極性。上一頁 下一頁返回第21頁/共64頁8.3 伺服電動機 4.直流伺服電動機的應用 圖8一8是精密機床工作臺精確定位系統(tǒng)原理圖。直流伺服電動機在機床工作臺精確定位系統(tǒng)中作為執(zhí)行兀件.由偏差電壓U控制.用于驅(qū)動機床工作臺。運算控制電路將位置指令轉(zhuǎn)換為電壓信號作為系統(tǒng)的輸人信號電壓U1。輸人信號電壓U1和位置檢測裝置的輸出電壓Uf相比較后.偏差電壓U通過直流放大器去控制伺服電動機的運轉(zhuǎn).從而控制機床工作臺的移動。工作臺經(jīng)多次自動的前、后移動.最終精確地停留在指定位置上。上一頁 下一頁返回第22頁/共64頁8.3 伺服電動機8.

17、 3. 2交流伺服電動機 1.基本結(jié)構(gòu) 交流伺服電動機一般是兩相交流電動機.其構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個空間位置互差90電角度的兩相繞組。工作時勵磁繞組與交流勵磁電源相連.控制繞組加控制信號電壓。轉(zhuǎn)子的形式有兩種:一種是籠式轉(zhuǎn)子.由高電阻率的材料制成.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單.為減小其轉(zhuǎn)動慣量一般做得細長;另一種是空心杯轉(zhuǎn)子.由非磁性材料制成.其杯壁很薄.因而轉(zhuǎn)動慣量很小.響應迅速.得到了廣泛的應用。上一頁 下一頁返回第23頁/共64頁8.3 伺服電動機 2.工作原理 交流伺服電動機的工作原理和電容分相式單相異步電動機相似。當無控制電壓時.只有勵磁產(chǎn)生的脈動磁場.轉(zhuǎn)子無啟動

18、轉(zhuǎn)矩.因而靜止不動。當有控制電壓時.則在氣隙中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩.使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)。 3.交流伺服電動機特性 圖8一9中曲線2是交流伺服電動機轉(zhuǎn)矩特性曲線.曲線1是普通異步電動機轉(zhuǎn)矩特性曲線.兩者相比有著明顯的區(qū)別。上一頁 下一頁返回第24頁/共64頁8.3 伺服電動機 4.交流伺服電動機的應用 圖8一10是自動測溫系統(tǒng)原理框圖。交流伺服電動機在自動測溫系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件.由偏差電壓U控制.用于驅(qū)動顯不盤指針和電位計的滑動觸頭。熱電偶將被測溫度轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的輸人信號電壓U1比較電路的輸出電壓U= U1-Uf經(jīng)調(diào)制器調(diào)制為交流電壓.再由交流放大器進行功率放大后驅(qū)動交流伺服電動

19、機的控制繞組.使交流伺服電動機轉(zhuǎn)動.從而帶動顯不盤指針轉(zhuǎn)動、電位計滑動觸點移動.電位計的輸出電壓Uf發(fā)生相應變化.使偏差電壓U逐步減小.至DU=U1-Uf=0時.交流伺服電動機停轉(zhuǎn).顯示盤指針停留在相應于輸人信號電壓U1的刻度上。上一頁 返回第25頁/共64頁8.4 步進電動機8.4.1步進電動機的結(jié)構(gòu)和分類 1.分類 步進電動機根據(jù)作用原理和結(jié)構(gòu).基本上可以分為以下三類: 第一類為反應式步進電動機。反應式步進電動機的轉(zhuǎn)子類似于凸極同步電動機.由軟磁材料制成齒狀.轉(zhuǎn)子的齒也稱顯極.這種電動機中沒有勵磁繞組。反應式步進電動機一般為三相.可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出.但噪聲及振動都很大，將逐步被淘汰，但在現(xiàn)階

20、段.這種電動機依然得到很廣泛的應用。 下一頁返回第26頁/共64頁8.4 步進電動機 第二類為水磁式步進電動機。水磁式步進電動機的轉(zhuǎn)子是用水久磁鋼制成.也有通過集電環(huán)由直流電源供電的勵磁繞組制成的轉(zhuǎn)子。水磁式步進電動機一般為兩相.主要依靠水磁體和定子繞組之間所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩工作.電磁轉(zhuǎn)矩和體積都較小。 第三類為復合式步進電動機。復合式步進電動機則是反應式電動機和永磁式電動機的結(jié)合.它綜合了兩者的優(yōu)點.應用非常廣泛。上一頁 下一頁返回第27頁/共64頁8.4 步進電動機 2.結(jié)構(gòu) 三相反應式步進電動機的結(jié)構(gòu)分成定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。定子鐵芯由硅鋼片疊成凸極結(jié)構(gòu).定子上嵌有三相、四相、五相星形聯(lián)結(jié)的

21、勵磁繞組.分別構(gòu)成三相、四相、五相步進電動機。繞組由專門的電源輸人電脈沖信號.繞組的通電順序稱為步進電動機的“相序”當定子中的繞組在脈沖信號的作用下.有規(guī)律地通電、斷電工作時.在轉(zhuǎn)子周圍就有一個按相序規(guī)律變化的磁場。轉(zhuǎn)子鐵芯由軟磁材料構(gòu)成凸極結(jié)構(gòu).凸極結(jié)構(gòu)就是轉(zhuǎn)子均勻分布的齒.上面沒有繞組。轉(zhuǎn)子在定子產(chǎn)生的磁場中形成磁體.具有磁性轉(zhuǎn)軸。 上一頁 下一頁返回第28頁/共64頁8.4 步進電動機8.4.2反應式步進電動機工作原理 1.三相單三拍控制通電方式的基本原理 如圖8一11所示，一般說來.若相數(shù)為m.則定子極數(shù)為2m.所以定子有6個齒極。定子相對的兩個齒極組成一組.每個齒極上都裝有集中控制繞

22、組。同一相的控制繞組可以串聯(lián)也可以并聯(lián).只要它們產(chǎn)生的磁場極性相反。上一頁 下一頁返回第29頁/共64頁8.4 步進電動機 2.三相雙三拍控制 三相雙三拍運行方式如圖8一12所示.每個通電狀態(tài)都有兩相控制繞組同時通電。 3.三相六拍控制 在如圖8一12所示的步進電動機中.如果通電順序改變?yōu)閁UVVVWWWUU.即每一循環(huán)共六拍.三拍為單相通電.三拍為兩相通電。單相通電時與前述的三相單三拍控制一樣.而當UV兩相通電時.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到使轉(zhuǎn)子齒1,2及齒3,4之間的槽軸線與W-W相繞組軸線重合的位置。同理.當V相通電時.轉(zhuǎn)子又轉(zhuǎn)過了15，由此可見.通電一拍電動機轉(zhuǎn)過了15電角度.即步距角為15.是三相單三

23、拍或三相雙三拍運行方式的二分之一。上一頁 下一頁返回第30頁/共64頁8.4 步進電動機 4.小步距角的三相反應式步進電動機 以上所討論的步進電動機.其步距角都太大.往往不能滿足控制精度的要求。為了減小步距角.可以將定、轉(zhuǎn)子加工成多齒結(jié)構(gòu).如圖8一13所示。根據(jù)步進電動機的工作要求.定、轉(zhuǎn)子的齒寬、齒距必須相等.定、轉(zhuǎn)子丙數(shù)要適當配合. 步進電動機在機床工作臺定位系統(tǒng)中作為執(zhí)行兀件.由指令脈沖控制.用于驅(qū)動機床工作臺。運算控制電路將機床工作臺需要移動到某一位置的信息進行判斷和運算后.轉(zhuǎn)換為指令脈沖.脈沖分配器將指令脈沖按通電方式進行分配后輸人脈沖放大器.經(jīng)脈沖放大器放大到足夠的功率后驅(qū)動步進電

24、動機轉(zhuǎn)過一個步距角.從而帶動工作臺移動一定距離。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單.可靠性高.成本低.易于調(diào)整和維護.在我國獲得廣泛的應用上一頁 返回第31頁/共64頁8.5 測速發(fā)電機8. 5. 1直流測速發(fā)電機 1.基本結(jié)構(gòu) 直流測速發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上與普通小型直流發(fā)電機相同.由定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器四個部分組成.通常是兩極發(fā)電機。按勵磁方式可分為他勵式和永磁式兩種。他勵式測速發(fā)電機的磁極由鐵芯和勵磁繞組構(gòu)成.在勵磁繞組中通人直流電流便可以建立極性恒定的磁場。它的勵磁繞組電阻會因發(fā)電機工作溫度的變化而變化.使勵磁電流及其生成的磁通隨之變化.產(chǎn)生線性誤差。永磁式測速發(fā)電機的磁極由永久磁鐵構(gòu)成一般為凸極式.轉(zhuǎn)子上

25、有電樞繞組和換向器.用電刷與外電路連接。由于不需要勵磁電源.磁極的熱穩(wěn)定性較好.磁通隨發(fā)電機工作溫度的變化而變化的程度很小.其輸出特性線性度較好.在實際中得到廣泛應用缺點是易受機械振動的影響而引發(fā)不同程度的退磁。下一頁返回第32頁/共64頁8.5 測速發(fā)電機 2.工作原理 直流測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)和一般直流發(fā)電機相似.所以它的工作原理也和一般直流發(fā)電機沒有區(qū)別可由圖8一14來說明。 圖8一15是直流測速發(fā)電機負載時的輸出特性.從圖中可以看出.負載電阻RL.的值越大.直線的斜率越大.測速發(fā)電機的靈敏度就越高。上一頁 下一頁返回第33頁/共64頁8.5 測速發(fā)電機 3.應用 圖8一16是直流調(diào)速系統(tǒng)原

26、理框圖。直流測速發(fā)電機作為檢測兀件.用于將直流電動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓Uf。給定電位器將指定電動機運轉(zhuǎn)速度的速度給定信號轉(zhuǎn)換為電壓信號U1. U1作為系統(tǒng)的輸人信號電壓。如圖所示.直流電動機、負載、測速發(fā)電機安裝在同一軸上。 如果由于某種原因使直流電動機的轉(zhuǎn)速偏離指定的轉(zhuǎn)速.直流測速發(fā)電機的輸出電壓Uf隨之相應變化。上一頁 下一頁返回第34頁/共64頁8.5 測速發(fā)電機8. 5. 2交流測速發(fā)電機 1.基本結(jié)構(gòu) 交流測速發(fā)電機可分為交流同步測速發(fā)電機和交流異步測速發(fā)電機兩大類。 交流同步測速發(fā)電機的輸出頻率和電壓幅值均隨轉(zhuǎn)速的變化而變化.不再與轉(zhuǎn)速成正比.一般用作指釗式轉(zhuǎn)速計.很少用于控制系統(tǒng)中

27、。 交流異步測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)與交流伺服電動機相似.主要由定子、轉(zhuǎn)子組成。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同分為籠式轉(zhuǎn)子和空心杯轉(zhuǎn)子兩種?；\式測速發(fā)電機的測速精度不及空心杯轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機的測量精度高.所以只用在精度要求不高的控制系統(tǒng)中?？招谋D(zhuǎn)子測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子由電阻率較大、溫度系數(shù)較小的非磁性材料制成.它的輸出特性線性度好、精度高.在自動控制系統(tǒng)中的應用較為廣泛。上一頁 下一頁返回第35頁/共64頁8.5 測速發(fā)電機 2.基本工作原理 圖8一17是空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機電路.圖中Fw是勵磁繞組.Cw是輸出繞組。給勵磁繞組 Fw 家頻率、幅值均恒定不變的單相交流電壓Uf.氣隙中便生成頻率相同.方向為勵磁繞組 Fw

28、軸線方向(即d軸方向)的脈動磁通.稱為勵磁磁通。因轉(zhuǎn)子電阻大則忽略轉(zhuǎn)子漏抗.認為轉(zhuǎn)子感應電流與感應申動勢同相位。 圖8一18是交流測速發(fā)電機的特性曲線.其中曲線2是理想特性.實際上.由于存在漏阻抗、負載變化等問題.直軸磁通是變化的.輸出特性呈現(xiàn)非線性.如圖8一18中曲線1所示。上一頁 返回第36頁/共64頁8.6 自整角機8. 6. 1控制式自整角機 1.自整角機結(jié)構(gòu) 自整角機的結(jié)構(gòu)分成定子和轉(zhuǎn)子大部分.定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙較小。定子結(jié)構(gòu)與一般小型線繞式轉(zhuǎn)子電動機相似.定子鐵毖上嵌有三相星形聯(lián)結(jié)對稱分布繞組.稱為整步繞組。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有凸極式和隱極式.通常采用凸極式結(jié)構(gòu).只有尺寸大、頻率高時才采用隱

29、極式。轉(zhuǎn)子上有單相或三相勵磁繞組.繞組通過集電環(huán)、電刷與外電路連接。下一頁返回第37頁/共64頁8.6 自整角機 2.控制式自整角機工作原理 如圖8一19所示.圖中一臺自整角機作為發(fā)送機.它的勵磁繞組接到單相交流電源上.另一臺自整角機作為接收機.用來接收轉(zhuǎn)角信號并將轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換成勵磁繞組中的感應電動勢輸出其整步繞組均接成星形兩臺電機的結(jié)構(gòu)、參數(shù)完全一致。上一頁 下一頁返回第38頁/共64頁8.6 自整角機 3.應用 圖8一20是雷達高低角自動顯示系統(tǒng)原理圖。發(fā)送機6由雷達天線帶動.接收機4轉(zhuǎn)軸與由交流伺服電動機1驅(qū)動的系統(tǒng)負載(刻度盤5或火炮等負載)的軸相連.其轉(zhuǎn)角用表示。接收機轉(zhuǎn)子繞組輸出電動勢E2與兩軸的差角即（-）近似成正比. E2 經(jīng)放大后作伺服機的控制信號。只要，0.就有 E20.伺服機便要轉(zhuǎn)動.使減小.直至 =0。如果不斷變化.伺服機便隨動.達到自動跟蹤的目的。上一頁 下一頁返回第39頁/共64頁8.6 自整角機8.6.2力矩式自整角機 1.基本結(jié)構(gòu) 力矩式自整角機的結(jié)構(gòu)和控制式類