微特電機 模塊課件

1、4.2 步進電動機步進電動機4.3 測速發(fā)電機測速發(fā)電機4.4 自整角機自整角機4.5 旋轉變壓器旋轉變壓器4.6 感應同步器感應同步器4.1 伺服電動機伺服電動機4.2 步進電動機步進電動機4.3 測速發(fā)電機測速發(fā)電機4.4 自整角機自整角機4.5 旋轉變壓器旋轉變壓器4.6 感應同步器感應同步器4.1 伺服電動機伺服電動機電機與拖動電機與拖動4.1 伺服電動機伺服電動機伺服電動機伺服電動機 執(zhí)行電動機。執(zhí)行電動機。 功能：將電壓信號轉換成轉角或轉速信號。功能：將電壓信號轉換成轉角或轉速信號。 種類：直流伺服電動機、交流伺服電動機。種類：直流伺服電動機、交流伺服電動機。電機與拖動電機與拖動伺

2、服電動機的特點伺服電動機的特點v 可控性好：控制信號一出現(xiàn)，電機馬上轉動；控制可控性好：控制信號一出現(xiàn)，電機馬上轉動；控制信號一消失，電機立即停轉信號一消失，電機立即停轉v 具有線性的機械特性和調節(jié)特性具有線性的機械特性和調節(jié)特性v 轉動慣量小，能快速響應轉動慣量小，能快速響應(轉子結構：細長、無鐵心、轉子結構：細長、無鐵心、空心杯空心杯)1. 直流伺服電動機直流伺服電動機(1) 基本結構基本結構 與普通小型直流電動機相同。與普通小型直流電動機相同。 勵磁方式：永磁式、電磁式（他勵）。勵磁方式：永磁式、電磁式（他勵）。 稀土永磁材料：稀土鈷、稀土釹鐵硼等。稀土永磁材料：稀土鈷、稀土釹鐵硼等。S

3、M+Ua IaE永磁式永磁式SM+Ua IaE+ UfIf電磁式電磁式電機與拖動電機與拖動(2) 工作原理工作原理與普通直流電機無異與普通直流電機無異施加施加 UaIa 主磁通：主磁通： TenE電磁轉矩：電磁轉矩： Te = CT Ia 電動勢：電動勢： E = CE n電樞電路電壓方程：電樞電路電壓方程： Ua = E + Ra Ian =UaCERaCECT2Te 電機與拖動電機與拖動(3) 控制方式及其特性控制方式及其特性 電樞控制式：電樞控制式： Uf = UfN ，Ua = Uc（控制電壓）（控制電壓）n =Uc CENRaCECTN2Te OTen Uc3 Uc2Uc1Uc3Uc

4、2Uc1機械特性機械特性OUcnT1 T2 T3T3T2T1控制特性控制特性電機與拖動電機與拖動 磁場控制式：磁場控制式： Ua = UaN ， Uf = Uc（控制電壓）（控制電壓）忽略磁路飽和、不計電樞反應：忽略磁路飽和、不計電樞反應： = CUf = C Ucn =UaNCECUc RaCECT C2Uc2Te nOTe Uc3Uc2Uc1UC3Uc2Uc1機械特性機械特性 電機與拖動電機與拖動(1) 基本結構基本結構 定子：兩相對稱繞組定子：兩相對稱繞組 轉子轉子:籠型結構籠型結構/空心杯空心杯2. (傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的)交流伺服電動機交流伺服電動機電機與拖動電機與拖動SM控制繞組控制繞組勵

5、磁繞組勵磁繞組cUc Uf f交流伺服電動機實際上是交流伺服電動機實際上是一種兩相異步電動機。一種兩相異步電動機。轉子轉子 內定子內定子 外定子外定子 繞組繞組 轉軸轉軸 空心杯轉子交流伺服電動機的結構示意圖空心杯轉子交流伺服電動機的結構示意圖電機與拖動電機與拖動1111cossincos(90 )sin(90 )CffFtfFt對稱兩相繞組在空間上互差對稱兩相繞組在空間上互差90 90 電角度電角度繞組中對稱兩相電流在時間上互差繞組中對稱兩相電流在時間上互差9090 電角度電角度1c1f111cossincos(90 )sin(90 )11sin()sin()2211sin()sin(180

6、 )22fffFtFttttt兩相繞組產(chǎn)生的圓形旋轉磁動勢兩相繞組產(chǎn)生的圓形旋轉磁動勢11sin()fFtf fc1c1分解為兩個大小相分解為兩個大小相等、轉向相反的旋轉等、轉向相反的旋轉磁動勢磁動勢f ff1f1分解為兩個大小相分解為兩個大小相等、轉向相反的旋轉等、轉向相反的旋轉磁動勢磁動勢反向旋轉磁動勢互相抵消反向旋轉磁動勢互相抵消正向旋轉磁動勢合成圓形旋轉磁正向旋轉磁動勢合成圓形旋轉磁動勢動勢f f1 1兩相磁動勢的合成兩相磁動勢的合成 兩相繞組通以相位相差兩相繞組通以相位相差 90o 的額定電壓的額定電壓 對稱兩相運行對稱兩相運行圓形旋轉磁場圓形旋轉磁場改變轉向：改變轉向： uc 反相

7、，即改變兩相繞反相，即改變兩相繞組中電流的相序組中電流的相序旋轉磁場改旋轉磁場改變方向變方向轉子的轉向改變。轉子的轉向改變。(2) 工作原理工作原理SM控制繞組控制繞組勵磁繞組勵磁繞組cUc Uf f電機與拖動電機與拖動 當當 uc = 0 或或 uc 0，但，但 uc 和和 uf 同相位時同相位時電機處在單相狀態(tài)電機處在單相狀態(tài)脈振磁通勢脈振磁通勢 F0 ：靜止時：靜止時：n = 0， Te+ = Te，Te = 0，不能起動；，不能起動；正在運行時：正在運行時：Te 0，轉子繼續(xù)旋轉，轉子繼續(xù)旋轉 單相自轉！單相自轉！TeOnn= f(TF)n= f(TR)n= f(T)普普通通異異步步電

8、電動動機機電機與拖動電機與拖動如果電機參數(shù)與一般的單相異如果電機參數(shù)與一般的單相異步電動機一樣，當控制信號消步電動機一樣，當控制信號消失時，電機轉速雖會下降，但失時，電機轉速雖會下降，但仍會繼續(xù)轉動。仍會繼續(xù)轉動。伺服電動機在控制信號消失后伺服電動機在控制信號消失后仍繼續(xù)旋轉的仍繼續(xù)旋轉的稱為稱為“自轉自轉”。TeOnn= f(Te+)n= f(Te-)n= f(Te)普普通通異異步步電電動動機機nTeOR2n= f(Te+)n= f(Te-1)n= f(Te)交交流流伺伺服服電電動動機機 克服自轉克服自轉加大轉子電阻，加大轉子電阻， 使使sm1，單相運行時單相運行時: n0, Te0 兩相控

9、制：兩相控制：保持保持 = 90o 和和 Uc = Uf ，同時改變，同時改變 Uc 和和 Uf 的大?。ㄊ冀K為對稱運行）。的大?。ㄊ冀K為對稱運行）。 幅值控制：幅值控制：保持保持 = 90o 和和 Uf = UN，改變，改變 Uc 和和 Uf 的大小。的大小。 相位控制：相位控制：保持保持 Uc = Uf = UN ，改變，改變 的大小。的大小。 幅相控制：幅相控制：同時改變同時改變 uc 的大小和相位。的大小和相位。 交流伺服電動機的功率和頻率：交流伺服電動機的功率和頻率： 0.1 100 W，50、400Hz 等。等。(3) 控制方式控制方式電機與拖動電機與拖動交流伺服電動機交流伺服電動

10、機電機與拖動電機與拖動交流伺服電動機交流伺服電動機電機與拖動電機與拖動4.2 步進電動機步進電動機功能：將電脈沖信號轉換成轉角或轉速信號。功能：將電脈沖信號轉換成轉角或轉速信號。 轉角轉角 脈沖信號的個數(shù)；脈沖信號的個數(shù)； 轉速轉速 n 脈沖信號的頻率。脈沖信號的頻率。 用途：高精度的角度控制。用途：高精度的角度控制。 按定子相數(shù)不同：三相、四相、五相、六相等；按定子相數(shù)不同：三相、四相、五相、六相等； 按轉子結構不同：永磁式、磁阻式、混合式按轉子結構不同：永磁式、磁阻式、混合式與電源、負載、與電源、負載、環(huán)境等因素無關環(huán)境等因素無關1. 基本結構基本結構2. 工作原理工作原理電機與拖動電機與

11、拖動14 231. 定子：定子：一、一、 結構結構2. 轉子：轉子：U1U2V1V2W2W1三相磁阻式步進三相磁阻式步進電動機原理圖電動機原理圖電機與拖動電機與拖動 步進電動機的典型結構步進電動機的典型結構U2U1W2W1V1V2電機與拖動電機與拖動2. 工作原理工作原理 一拍：從一次通電到另一次通電。一拍：從一次通電到另一次通電。步距角：每一拍轉子轉過的角度。步距角：每一拍轉子轉過的角度。(1) m 相單相單 m 拍運行（三相單三拍運行）拍運行（三相單三拍運行）(2) m 相雙相雙 m 拍運行（三相雙三拍運行）拍運行（三相雙三拍運行）(3) m 相單相單-雙雙 m 拍運行（三相雙三拍運行）拍

12、運行（三相雙三拍運行）電機與拖動電機與拖動14 23U1U2V1V2W2W1(1) m 相單相單 m 拍運行（三相單三拍運行）拍運行（三相單三拍運行） 通電順序：通電順序： U 相相V 相相W 相相U 相。相。14 23(1) U 相通電相通電14 23U1U2V1V2W2W114 23(2) V 相通電相通電14 23U1U2V1V2W2W114 23(3) W 相通電相通電 步距角：步距角： = 30電機與拖動電機與拖動(2) m 相雙相雙 m 拍運行（三相雙三拍運行）拍運行（三相雙三拍運行） 通電順序：通電順序： UV 相相VW 相相WU 相。相。14 23U1U2V1V2W2W1(1)

13、 UV 相通電相通電14 2314 23U1U2V1V2W2W1(2) VW 相通電相通電14 2314 23U1U2V1V2W2W1(3) WU 相通電相通電14 23 步距角：步距角： = 30電機與拖動電機與拖動(3) m 相單相單-雙雙 2m 拍運行拍運行 (三相單三相單-雙六拍運行）雙六拍運行）通電順序：通電順序：UUV VVW W WU U。14 23U1U2V1V2W2W114 23U1U2V1V2W2W114 23U1U2V1V2W2W114 23U1U2V1V2W2W114 23U1U2V1V2W2W114 23U1U2V1V2W2W114 23 = 15電機與拖動電機與拖動

14、 步距角：步距角： =360z Nz ：轉子齒數(shù)：轉子齒數(shù)N ：拍數(shù)：拍數(shù) 轉速：轉速： 一個一個 轉轉 (1 / zN ) 圈，圈， 脈沖頻率為脈沖頻率為 f 每秒轉每秒轉 ( f / zN ) 圈。圈。n =60 fz N例如：例如：三相步進電動機三相步進電動機 z = 40，則，則采用單采用單/雙三拍雙三拍時：時：采用三相六拍采用三相六拍時：時：=360z N 360403= = 3=360z N 360406= = 1.5電機與拖動電機與拖動 步進電動機的參數(shù)：步進電動機的參數(shù)：脈沖脈沖放大器放大器步進步進電動機電動機脈沖脈沖分配器分配器脈沖輸入脈沖輸入負載負載 驅動電源驅動電源 最大

15、靜轉矩、起動頻率、運行頻率。最大靜轉矩、起動頻率、運行頻率。 步進電動機的控制方式：步進電動機的控制方式：電機與拖動電機與拖動步進電動機步進電動機電機與拖動電機與拖動步進電動機步進電動機電機與拖動電機與拖動4.3 測速發(fā)電機測速發(fā)電機 功能：將轉速信號轉換成與之成正比的電壓信號。功能：將轉速信號轉換成與之成正比的電壓信號。 用途：校正元件、計算元件。用途：校正元件、計算元件。 種類：直流測速發(fā)電機、交流測速發(fā)電機。種類：直流測速發(fā)電機、交流測速發(fā)電機。1. 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機2. 交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機電機與拖動電機與拖動1. 直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1) 基本結構：與普

16、通小型直流發(fā)電機相同?；窘Y構：與普通小型直流發(fā)電機相同。 勵磁方式：電磁式（他勵）和永磁式。勵磁方式：電磁式（他勵）和永磁式。EI U TGRLUf If電磁式電磁式TGRLEI U 永磁式永磁式(2) 工作原理工作原理 空載時：空載時： U = E = CE n負載時：負載時：U = E Ra I電機與拖動電機與拖動U = CE nRaURLU = n CE 1 +RaRLU nRL RL2 RL1UnORL2RL1 電樞反應電樞反應采用較大采用較大RL 環(huán)境溫度的變化，引起各環(huán)境溫度的變化，引起各 繞組的電阻值變化；繞組的電阻值變化； 負載變化，引起電刷與換負載變化，引起電刷與換 向器接

17、觸電阻的變化。向器接觸電阻的變化。電機與拖動電機與拖動2. 交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機(1) 基本結構基本結構 定子：定子： 定子鐵心上有兩相對稱繞組。定子鐵心上有兩相對稱繞組。 轉子：籠型、杯型。轉子：籠型、杯型。輸出繞組輸出繞組勵磁繞組勵磁繞組(2) 工作原理工作原理 Uf Ifd正弦交流正弦交流 uf if d d =dm sint 轉子靜止時：轉子靜止時：勵磁繞組勵磁繞組:一次繞組一次繞組轉子繞組轉子繞組:二次繞組二次繞組EfEdEfEdId電機與拖動電機與拖動IfIdFfFdd Uf IfEfdEd忽略勵磁繞組的漏阻抗，則：忽略勵磁繞組的漏阻抗，則：Uf =Ef = j 4.44

18、f kwf Nfdm輸出繞組：輸出繞組： 與與d 無交鏈，不會產(chǎn)生無交鏈，不會產(chǎn)生 E0。 U0 Ed =j 4.44 f kwr Nrdm即：即：n = 0 時，時，U0 = 0 。電機與拖動電機與拖動 轉子旋轉時：轉子旋轉時：d Uf IfEfd U0 交變感應交變感應旋轉切割旋轉切割 Ed Id Eq IqEq qq eq = C1d n = C1 n dm sintq = C2 eq = C1 C2 n dm sint = qm sintC1、C2 電機常數(shù)。電機常數(shù)。qm = C1 C2 n dm電機與拖動電機與拖動輸出繞組：輸出繞組：U0 =E0 = j4.44 f kw0N0qm

19、= j4.44 f kw0 N0 C1 C2 n dm = C1 C2 n Uf kw0 N0Kwf Nfq E0 U0 輸出空載電壓：輸出空載電壓： Uf IfEfd U0 Eq qE0 結論：結論： U0 n ； u0 與與 uf 同頻率、同相位。同頻率、同相位。電機與拖動電機與拖動4.4 自整角機自整角機 功能：功能：對角位移或角速度的偏差進行自動整步。對角位移或角速度的偏差進行自動整步。 同步聯(lián)接系統(tǒng)：同步聯(lián)接系統(tǒng)： 無機械聯(lián)接的兩個系統(tǒng)同步轉動。無機械聯(lián)接的兩個系統(tǒng)同步轉動。 種類：種類： 按作用的不同：力矩式、控制式；按作用的不同：力矩式、控制式； 按相數(shù)的不同：單相、三相。按相數(shù)

20、的不同：單相、三相。 結構：結構： 定子、轉子。定子、轉子。單相：定子為三相繞組、轉子為單相繞組；單相：定子為三相繞組、轉子為單相繞組；三相：定子、轉子均為三相繞組。三相：定子、轉子均為三相繞組。電機與拖動電機與拖動自整角機的結構示意圖自整角機的結構示意圖轉子鐵心轉子鐵心單相繞組單相繞組定子鐵心定子鐵心三相繞組三相繞組電刷電刷1. 力矩式自整角機力矩式自整角機2. 控制式自整角機控制式自整角機電機與拖動電機與拖動1. 力矩式自整角機力矩式自整角機UVWUVWa 發(fā)送機發(fā)送機b 接收機接收機EUaEVaEWaEUbEVbEWb(1) 轉子處在協(xié)調位置時轉子處在協(xié)調位置時 縱向脈振縱向脈振 EUa

21、 = EUb ，EVa = EVb ，EWa = EWb ;IUIVIWIU = IV = IW = 0 Te = 0，轉子靜止。，轉子靜止。定定 同同子子 步步繞繞組組電機與拖動電機與拖動UVWUVWa 發(fā)送機發(fā)送機b 接收機接收機EUaEVaEWaEUbEVbEWbIUIVIW(2) 轉子處在非協(xié)調位置時轉子處在非協(xié)調位置時 EUaEUb ，EVaEVb ，EWaEWb ;IU、IV、IW 0 T 0，電機與拖動電機與拖動UVWUVWa 發(fā)送機發(fā)送機b 接收機接收機EUaEVaEWaEUbEVbEWbIUIVIW(2) 轉子處在非協(xié)調位置時轉子處在非協(xié)調位置時 EUaEUb ，EVaEVb

22、 ，EWaEWb ;IU、IV、IW 0 Te 0， 接收機轉子旋轉接收機轉子旋轉 角。角。 從新達到協(xié)調位置，使從新達到協(xié)調位置，使 IU = IV = IW = 0， Te= 0。電機與拖動電機與拖動2. 控制式自整角機控制式自整角機UVWa 控制式發(fā)送機控制式發(fā)送機UVWb 自整角變壓器自整角變壓器EUaEVaEWaIUIVIWUfU0(1) 轉子處在協(xié)調位置時轉子處在協(xié)調位置時 EU、EV、EW 不同大小同相位，不同大小同相位，則則 IU、IV、IW 不同大小同相位不同大小同相位產(chǎn)生縱向脈振磁場產(chǎn)生縱向脈振磁場與輸出繞組不交鏈與輸出繞組不交鏈 U0 = 0。電機與拖動電機與拖動UVWa

23、 控制式發(fā)送機控制式發(fā)送機UVWb 自整角變壓器自整角變壓器UfU0(2) 轉子處在非協(xié)調位置時轉子處在非協(xié)調位置時EUaEVaEWa IUIVIW EU、EV、EW IU、IV、IW 與輸出繞組交鏈與輸出繞組交鏈E0產(chǎn)生產(chǎn)生 E0sin 。即即 U0sin 。電機與拖動電機與拖動U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2(a) 勵磁繞組在垂直位置時勵磁繞組在垂直位置時 (b) 勵磁繞組轉過勵磁繞組轉過 角時角時自整角機中的脈振磁場自整角機中的脈振磁場 電機與拖動電機與拖動4.5 旋轉變壓器旋轉變壓器功能：將轉子轉角變換成與之有函數(shù)關系的電壓功能：將轉子轉角變換成與之有函數(shù)關系的電壓 信

24、號。信號。結構：相當于一臺兩相繞線型異步電動機。結構：相當于一臺兩相繞線型異步電動機。 定、轉子鐵心上都有兩個結構相同而互相定、轉子鐵心上都有兩個結構相同而互相 垂直的繞組。垂直的繞組。種類：計算用和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉變壓器。種類：計算用和數(shù)據(jù)傳輸用旋轉變壓器。1. 正余弦旋轉變壓器正余弦旋轉變壓器2. 線性旋轉變壓器線性旋轉變壓器3. 比例式旋轉變壓器比例式旋轉變壓器4. 數(shù)據(jù)傳輸用旋轉變壓器數(shù)據(jù)傳輸用旋轉變壓器電機與拖動電機與拖動1. 正余弦旋轉變壓器正余弦旋轉變壓器 將轉子轉角變換成與之成正將轉子轉角變換成與之成正 余弦函數(shù)關系的電壓信號。余弦函數(shù)關系的電壓信號。 定子：定子： D1D2 ：

25、勵磁繞組：勵磁繞組； D3D4 ：補償繞組：補償繞組。 轉子：轉子： Z1Z2 ：余弦輸出繞組；：余弦輸出繞組； Z3Z4 ：正弦輸出繞組。：正弦輸出繞組。D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4基準位置基準位置（初始位置）（初始位置）電機與拖動電機與拖動(1) 空載運行空載運行D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4UfUcos Usin 轉子處在基準位置時轉子處在基準位置時ID12 Uf ID12 FDd d 轉子處在基準位置時：轉子處在基準位置時： 在在 D1D2中：中：d ED 在在 Z1Z2中：中：d EZ 在在 Z3Z4中：沒有感應。中：沒有感應。 ED = 4.44 f kw1 N1dm EZ

26、= 4.44 f kw2 N2dmk = =EZEDkw2 N2kw1 N1電機與拖動電機與拖動 轉子偏離基準位置轉子偏離基準位置 角時：角時：轉子偏離基準位置轉子偏離基準位置 角角D1D2D3D4Z1Z2Z3Z4UfUcos Usin ID12Z1Z3Z4Z2Ucos Usin Z12 =d cos Z34 =d sin EZ12 = EZ cos = kED cos = kUf cos EZ34 = EZ sin = kED sin = kUf sin 空載輸出電壓：空載輸出電壓： Ucos = kUf cos Usin = kUf sin FdFZ12FZ34電機與拖動電機與拖動 設設

27、Z1Z2 接負載：接負載：(2) 負載運行負載運行D1D2D3D4UfID12Z1Z3Z4Z2Ucos Usin ZL EZ12IZ12FZ12FZd (縱向縱向)FZq (橫向橫向) FZqFZdFZ12FZd = FZ12 cos FZq = FZ12 sin FDd (定子定子)FZd (轉子轉子)dFZqZqEZ12、EZ34 EZ12 = kUf cos EZ12EZ34 = kUf sin EZ34IZ12cos sin 電機與拖動電機與拖動 補償方式補償方式 定子邊補償定子邊補償 轉子邊補償轉子邊補償 定轉子邊同時補償定轉子邊同時補償D1D2D3D4UfID12Z1Z3Z4Z2U

28、cos Usin 將定子繞組將定子繞組 D3D4 短路。短路。 ZC將將 Z3Z4 接接 ZC 。ZLIZ12IZ34若若 ZC = ZL，Zq = 0。電機與拖動電機與拖動4.6 感應同步器感應同步器 功能：將轉角或直線位移轉換成電壓信號。功能：將轉角或直線位移轉換成電壓信號。 分類：圓盤式、直線式。分類：圓盤式、直線式。1. 圓盤式感應同步器圓盤式感應同步器2. 直線式感應同步器直線式感應同步器電機與拖動電機與拖動1. 圓盤式感應同步器圓盤式感應同步器轉子轉子定子定子81723456 工作方式：轉子方勵磁、定子方勵磁。工作方式：轉子方勵磁、定子方勵磁。 典型應用：轉臺的角度數(shù)字顯示和精確定

29、位。典型應用：轉臺的角度數(shù)字顯示和精確定位。電機與拖動電機與拖動2. 直線式感應同步器直線式感應同步器滑尺滑尺 定尺定尺 T=2mmT4 工作狀態(tài)：鑒相式、鑒幅式。工作狀態(tài)：鑒相式、鑒幅式。 典型應用：用于有平移運動的車床，典型應用：用于有平移運動的車床， 測量刀架位移。測量刀架位移。電機與拖動電機與拖動1 同步電機的基本結構及類型同步電機的基本結構及類型2 永磁式同步電機永磁式同步電機3 反應式同步電機反應式同步電機4 磁滯式同步電機磁滯式同步電機5 電磁減速式同步電動機電磁減速式同步電動機 小功率同步電機概概 述述小功率同步電機同步電機是一種交流電機，其轉子的轉速和電網(wǎng)頻率 f 之間有不變

30、的關系：電網(wǎng)頻率f一定，電機的轉速恒為常數(shù)，與負載大小無關。稱為同步轉速60tfnnp同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行概概 述述小功率同步電機同步電機是一種交流電機，其轉子的轉速和電網(wǎng)頻率 f 之間有不變的關系：電網(wǎng)頻率f一定，電機的轉速恒為常數(shù)，與負載大小無關。稱為同步轉速60tfnnp同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 小功率同步電機同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過

31、載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 食品機械、包裝機械、印刷機械、物料輸送機械、紡織機械等 小功率同步電機同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 精密加工機械精密加工機械 小功率同步電機同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 小功率同步電機同步電機的應用形式：1）發(fā)電機

32、運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 小功率同步電機同步電機的應用形式：1）發(fā)電機運行2）電動機運行3）補償機運行主要特點：運行穩(wěn)定性高、過載能力大，運行效率高。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)和恒定轉速大功率設備等。 小功率同步電機主要應用：主要應用：多機同步傳動系統(tǒng)多機同步傳動系統(tǒng)精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)精密調速、穩(wěn)速系統(tǒng)1同步電機的基本結構及類型同步電機的基本結構及類型小功率同步電機1同步電機的基本結構及類型1.1.定子的結構類型定子的結構類型 三相交流繞組； 兩相交流繞組；

33、 單相罩極繞組；作用：產(chǎn)生旋轉磁場；原理：各相繞組的磁場，在空間和時間相位上有相位差，其來合成磁場為旋轉磁場；單相罩極繞組1同步電機的基本結構及類型兩相兩相-單繞組單繞組-2磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型1）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；單相組數(shù)：1組磁極對數(shù)：p=1;單磁極對旋轉磁場：pfnt60 k1k2j1j2nt,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 1同步電機的基本結構及類型三相三相-單繞組單繞組-2磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：A，B，C 三相；單相組數(shù)：1組磁極對數(shù)：p=1;旋轉磁場：pfnt

34、60 ABC 1200 12000tB A B C1）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極1同步電機的基本結構及類型兩相兩相-雙繞組雙繞組-4磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；兩相組數(shù)：2組磁極對數(shù)：p=2;k2k1j2j11）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極1同步電機的基本結構及類型兩相兩相-雙繞組雙繞組-4磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；兩相組數(shù)：2組磁極對數(shù)：p=2;,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 k2k1SNSN1）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極1同步電機的基本結

35、構及類型兩相兩相-雙繞組雙繞組-4磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；兩相組數(shù)：2組磁極對數(shù)：p=2;,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 k2k1SNSN1）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極單相電流：多繞組多磁極1同步電機的基本結構及類型兩相兩相-雙繞組雙繞組-4磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；兩相組數(shù)：2組磁極對數(shù)：p=2;,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 SNSNk2k1j2j11）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極單相電流：多繞組多磁極1同步電機的基本結構及類型兩相

36、兩相-雙繞組雙繞組-4磁極磁極1.1.定子的結構類型定子的結構類型定子相數(shù)：j1-2、k1-2 兩相；兩相組數(shù)：2組磁極對數(shù)：p=2;旋轉磁場：pfnt60 ,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 k2k1j2j11）兩相或三相定子磁極）兩相或三相定子磁極有空間和時間相位差的兩個脈振磁場的合成為旋轉磁場1同步電機的基本結構及類型1.1.定子的結構類型定子的結構類型2）單相罩極定子磁極）單相罩極定子磁極勵磁電流： iA-單相,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 磁極結構：單相罩極A勵磁線圈B罩極線圈（短路環(huán)）1，2空間相位差： 1，2時間相位差： 1同步電機的基本結構及類型1.1.

37、定子的結構類型定子的結構類型2）單相罩極定子磁極）單相罩極定子磁極磁極結構：單相罩極A勵磁線圈B罩極線圈（短路環(huán)）11/AAiW 1/BkkkWEI 12/k原理1同步電機的基本結構及類型1.1.定子的結構類型定子的結構類型2）單相罩極定子磁極）單相罩極定子磁極磁極結構：單相罩極A勵磁線圈B罩極線圈（短路環(huán)）1，2空間相位差： 1，2時間相位差： 1同步電機的基本結構及類型1.1.定子的結構類型定子的結構類型2）單相罩極定子磁極）單相罩極定子磁極勵磁電流：iA-單相,kjitt0 t1 t2 t3 t4 t5 磁極結構：單相罩極A勵磁線圈B罩極線圈（短路環(huán)）1與2的合成磁場：旋轉磁場單相2繞組

38、：p=14繞組：p=21同步電機的基本結構及類型1.1.定子的結構類型定子的結構類型2）單相罩極定子磁極）單相罩極定子磁極單相罩極1同步電機的基本結構及類型轉速：n=60f/p r/min作用：產(chǎn)生電磁力矩，使電機轉動。2.2.轉子的結構類型轉子的結構類型大功率同步電機：直流勵磁轉子（分凸極和隱極）1同步電機的基本結構及類型小功率同步電機：永磁式永磁；反應式軟磁；磁滯式硬磁；2.2.轉子的結構類型轉子的結構類型ABCNSABCNSSN轉速：n=60f/p r/min作用：產(chǎn)生電磁力矩，使電機轉動。2 永磁式同步電機1.1.基本結構基本結構材質：由永久磁鋼制成；結構：有兩極或多極。ABCNSAB

39、CNSSN1）定子結構 三相交流繞組； 兩相交流繞組； 單相罩極繞組；2）轉子結構2 永磁式同步電機兩個異性磁極（N極與S極）間的磁吸力，產(chǎn)生旋轉力矩2.2.基本原理基本原理運行原理：運行原理：定子電流定子電流I旋轉磁場旋轉磁場 轉子磁極轉子磁極Tns；ABCNS ns2 永磁式同步電機兩個異性磁極（N極與S極）間的磁吸力，產(chǎn)生旋轉力矩2.2.基本原理基本原理同步運行條件：同步運行條件：負載力矩負載力矩Tm，否則產(chǎn)生，否則產(chǎn)生“失步失步”；ABCNS ns2 永磁式同步電機3.3.起動問題起動問題 1）起動困難的原因）起動困難的原因轉子的慣性；起動時的轉差率；2）解決辦法）解決辦法在轉子上裝起

40、動鼠籠繞組，異步起動；降頻起動；2 永磁式同步電機3.3.起動問題起動問題 1）起動困難的原因）起動困難的原因轉子的慣性；起動時的轉差率；2）解決辦法）解決辦法在轉子上裝起動鼠籠繞組，異步起動；降頻起動；主要特點： 輸出力矩大，體積小，耗電少，結構簡單，可靠。 3 反應式同步電機1.1.基本結構基本結構材質：軟磁材料結構：制成凸極形狀ABC1）定子結構）定子結構 三相交流繞組； 兩相交流繞組； 單相罩極繞組；2）轉子結構）轉子結構反應式同步電機-也稱為磁阻電機，其工作原理與永磁式不同，主要是轉子結構和材質不同。 減小磁阻減小磁阻使正交兩個方向，氣隙磁阻不同使正交兩個方向，氣隙磁阻不同3 反應式

41、同步電機2.2.基本原理基本原理利用磁通利用磁通 的的磁收縮力，磁收縮力，產(chǎn)生轉矩（產(chǎn)生轉矩（稱反應力矩稱反應力矩）使電機運轉）使電機運轉。凸極轉子3 反應式同步電機2.2.基本原理基本原理利用磁通利用磁通 的的磁收縮力，磁收縮力，產(chǎn)生轉矩（產(chǎn)生轉矩（稱反應力矩稱反應力矩）使電機運轉）使電機運轉。圓形轉子同步運行條件：同步運行條件：負載力矩負載力矩Tm，否則產(chǎn)生，否則產(chǎn)生“失步失步”；3 反應式同步電機3.3.起動問題起動問題1）起動困難的原因）起動困難的原因轉子的慣性；起動時的轉差率；2）解決辦法）解決辦法在轉子上裝起動鼠籠繞組，異步起動；降頻起動；凸極轉子3 反應式同步電機解決辦法： 在轉

42、子上裝鼠籠繞組；4.4.振蕩問題振蕩問題產(chǎn)生振蕩的原因： 磁收縮力具有彈簧力特性；轉子慣性；鼠籠繞組的作用：提高起動能力減弱振蕩現(xiàn)象4 磁滯式同步電機1.1.基本結構基本結構材 質：采用硬磁材料；結 構：為圓形無凸極；1）定子結構 三相交流繞組； 兩相交流繞組； 單相罩極繞組；2）轉子結構ABCSNSNNS4 磁滯式同步電機2.2.基本原理基本原理1）同步狀態(tài)在阻力小于最大同步力矩時，轉子受磁滯力矩Tz的作用運轉。2）異步狀態(tài)轉子受磁滯力矩Tz和渦流力矩TB的作用。SNSN定子磁通轉子磁化(N,S) (N,S) F TznzBTTTNS4 磁滯式同步電機2.2.基本原理基本原理1）同步狀態(tài)在阻

43、力小于最大同步力矩時，轉子受磁滯力矩Tz的作用運轉。2）異步狀態(tài)轉子受磁滯力矩Tz和渦流力矩TB的作用。SNSN定子磁通轉子磁化(N,S) (N,S) F TznzBTTTTnTBTzns0NS4 磁滯式同步電機3.3.主要特點主要特點SNSNTnTBTzns0 具有自起動能力； 結構簡單、工作可靠、性能穩(wěn)定 轉子為圓形結構，適合高速運轉的控制設備。主要缺點：異步（低速）運行時，效率較低。主要原因：a.有渦流損耗；b.轉子被交變磁化，硬磁材料會產(chǎn)生很大的磁滯損耗；5 電磁減速式同步電動機 電磁減速式同步電動機低速電動機同步速度： 60/snfp 電網(wǎng)頻率：f =50Hz磁極對數(shù)：p = 2、4

44、、6、8（通常小于10）電機的轉速：n = ns= 3003000 rpm；一般類型同步電機低速同步電動機60/snnfp（每分鐘幾十轉） 基本類型反應式勵磁式5 電磁減速式同步電動機1）結構特點 定、轉子鐵心都做成開口槽； 定子槽中放有兩相或三相繞組，轉子沒有繞組；1.1.反應式電磁減速同步電動機反應式電磁減速同步電動機2）工作原理 假設條件電機極對數(shù)：p=1；定子齒數(shù) ZS= 16，轉子齒數(shù) ZR=18；定子的齒距角：S=2/ Zs；定子的齒距角：R=2/ ZR；兩者的齒角差：= SR； 5 電磁減速式同步電動機1.1.反應式電磁減速同步電動機反應式電磁減速同步電動機5 電磁減速式同步電動機當磁極位于定子(1,9)齒軸線A: 在磁通反應力矩