常用同步電動(dòng)機(jī)

1、關(guān)于常用同步電動(dòng)機(jī)第一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理同步電動(dòng)機(jī) n=1= 60f1/p一、三相異步電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行 1. 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理： nn1E2sI2sTem n=n1Tem=0 2. 異步電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行：第二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月當(dāng)nPem1PemcosM=10 同步電機(jī)過(guò)勵(lì)， 向電網(wǎng)輸送無(wú)功電流， 提高功率因數(shù)。調(diào)節(jié)IfP1q變cosM(二）功率因數(shù)的調(diào)整第十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)相對(duì)靜止時(shí)，定子磁場(chǎng)才能拉著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。n1TemNSNSTemn1NSNS所以

2、同步電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。第十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 1.變頻起動(dòng)法 起動(dòng)時(shí)讓f1從0逐漸增加。 2.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝置阻尼繞組（裝在極靴上） 方法：異步起動(dòng)后，牽入同步運(yùn)行。 510RrfS1ABCS2+-第十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 三相永磁同步電動(dòng)機(jī)三相永磁同步電動(dòng)機(jī)：無(wú)換向器電動(dòng)機(jī) 或直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)機(jī)械換向器， 具有硬機(jī)械特性。 一、永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 組成：電機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器、電子開(kāi)關(guān)控制信號(hào)電源電子開(kāi)關(guān)輸出BQMS3第十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的外

3、形圖第十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月系統(tǒng)圖第十七張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）永磁同步電動(dòng)機(jī) 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 定子：三相對(duì)稱(chēng)繞組，接成Y或， 稱(chēng)為電樞繞組產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)子：高磁能積的稀土磁性材料 永磁轉(zhuǎn)子。 分類(lèi)：按定子三相電樞繞組所加電壓波形分： 正弦波驅(qū)動(dòng)和方波驅(qū)動(dòng)* 方波驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，成本低第十八張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）定子電樞繞組的開(kāi)關(guān)控制三相繞組接成Y或。由轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器決定晶體管的導(dǎo)通、關(guān)斷。V1V2V3V4V5V6ABCMS3MS3第十九張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月接法的控制方式第二十張，PPT共八十

4、一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）轉(zhuǎn)子位置傳感器作用：檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置。 1.光電編碼器：光學(xué)編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器 （1）增量式組成：固定在定子上的光電耦合開(kāi)關(guān) +固定在轉(zhuǎn)軸上的遮光盤(pán)原理：有光線(xiàn)通過(guò)，光電管導(dǎo)通， 輸出低電平。無(wú)光線(xiàn)通過(guò)，光電管截止，輸出高電平。第二十一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月發(fā)光二極管（固定）遮光盤(pán)（旋轉(zhuǎn)）光電二極管（固定）A相B相R相（基準(zhǔn)）第二十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 （）絕對(duì)碼式：光電碼盤(pán)的碼按照二進(jìn)制讀數(shù)設(shè)計(jì)。 2.旋轉(zhuǎn)變壓器光電碼盤(pán)易受電氣“噪聲”的干擾。旋轉(zhuǎn)變壓器的定子、轉(zhuǎn)子均有二相交流繞組。 3.霍爾位置傳感器第二十

5、三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.普通直流電機(jī) 的工作原理NSnBaBf（一）反裝式直流 電機(jī)的工作原理第二十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.反裝式直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 根據(jù)左手定則，電樞繞組產(chǎn)生最大的電 磁轉(zhuǎn)矩，要使電樞繞組順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)， 電磁轉(zhuǎn)矩的反作用力，迫使磁極逆時(shí)針 方向轉(zhuǎn)。 第二十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月nBaBfNSBaBf nNS電機(jī)繼續(xù) 旋轉(zhuǎn)。Ba與Bf保持垂直Tem=TmBf與Ba同方向Tem=0若Bf與Ba之間保持一定的夾角，BaBfnNSn第二十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6

6、月（二）三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置控制電子開(kāi)關(guān)中晶體管的通斷磁場(chǎng)方向變Tem電機(jī)旋轉(zhuǎn)。UdnNSABC轉(zhuǎn)子位置傳感器晶體管控制電路V1bV6bV1V2V3V4V5V61b6b第二十七張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 .V2.V3導(dǎo)通，Ba與Bf垂直Tem=TmV2V1V3V4IAIBBaBaBfBfBBBASNn0V5ICBaIBBaBfBfBBBCSNn0V6V1IAICBaBaBfBfBCBASNn02.V4.V5導(dǎo)通， Ba轉(zhuǎn)過(guò)1200Tem=Tm3.V6.V1導(dǎo)通， Ba再轉(zhuǎn)過(guò)1200 Tem=Tm第二十八張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于202

7、2年6月電樞三相繞組的電流波形第二十九張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及運(yùn)行特性第三十張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 （一）轉(zhuǎn)速公式及調(diào)速方法設(shè)：第三十一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 0：晶閘管逆變器的換流超前角 r：重疊角，不同相晶閘管同時(shí)導(dǎo)通的重 疊時(shí)間忽略阻抗壓降： 則第三十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月改變角，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。第三十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）運(yùn)行特性 1 .轉(zhuǎn)矩特性實(shí)際：0 30(超前)，會(huì)出現(xiàn)Tem =0, 0 30第三十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Id

8、maxIa0Tem第三十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.調(diào)速特性 30o60o45o200n/（r.min-1)3000200010000100Ea/V0=00。第三十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.機(jī)械特性 與直流伺服電動(dòng)機(jī) 相似，可得到一組平行線(xiàn)。 第三十七張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Ed=100Vn0TemEd=50V第三十八張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.調(diào)節(jié)特性 當(dāng)TL=c n=f（Ed） 第三十九張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月T1 T2 T3 T4Ed02T2Ed03T3Ed04T4Ed01EdT1n 0第四十

9、張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、三相永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 1.調(diào)速范圍廣 2.快速性好 3.低速性能好 4.壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單 5.適合易燃易爆的場(chǎng)合 第四十一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 磁阻電動(dòng)機(jī) 三相永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁體組成。 （開(kāi)關(guān)）磁阻電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 是非磁鐵的。 一、工作原理： 轉(zhuǎn)子本身沒(méi)有磁性，轉(zhuǎn)子d軸和q軸正交方向磁 路不對(duì)稱(chēng)。定子磁場(chǎng)以n1速度旋轉(zhuǎn)，定子磁極軸 線(xiàn)與轉(zhuǎn)子d軸差角磁力線(xiàn)扭歪在磁力線(xiàn)的 拉力作用下轉(zhuǎn)子跟隨磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。第四十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 磁阻電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)轉(zhuǎn)子上另設(shè)起動(dòng)繞組。n1n1T

10、TNSqqdd第四十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、磁阻電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子由非磁性的材料，鋼片、鋁、銅等組成。 鋁、銅可以起到籠型繞組的作用作起動(dòng)繞組。 第四十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月鋼軸鋁第四十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 組成：電機(jī)本體，轉(zhuǎn)子位置傳感器，電子開(kāi)關(guān)電路。電子開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)電源輸出RMBQ第四十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有6個(gè)定子磁極，四個(gè)轉(zhuǎn)子磁極定子1通電，轉(zhuǎn)子的d軸與定子1的軸線(xiàn)重合。改變通電相轉(zhuǎn)子位置移動(dòng)。改變相電流脈沖頻率n變化。abcd123321第四十七張，PPT共八十一頁(yè)

11、，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)重點(diǎn)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 矩頻特性 矩角特性 負(fù)載能力第四十八張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、概述 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí) 行元件，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)的角位移或直線(xiàn)位移。 每輸入一個(gè)脈沖， 電機(jī)前進(jìn)一步。 第四十九張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)（1）可用數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，整體系統(tǒng) 簡(jiǎn)單、廉價(jià)。（2）位移與輸入脈沖信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不 長(zhǎng)期積累，可以組成較簡(jiǎn)單而又具有一定精 度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高時(shí)組成 閉環(huán) 控制系統(tǒng)。（3）電機(jī)本身部件少，可靠性高。（4）易于起動(dòng)、停止

12、、正反轉(zhuǎn)及變速，響應(yīng)性好。（5）停止時(shí)，可有自鎖能力。第五十張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，繪圖儀， 自動(dòng)記錄儀，數(shù)控機(jī)床。3.一般工作機(jī)械對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求（1）調(diào)速范圍寬，盡量提高最高轉(zhuǎn)速以提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率。（2）動(dòng)態(tài)性能好，能迅速起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、 停轉(zhuǎn)。（3）加工精度較高。即要求一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的位 移量小、并要求精確、均勻。這就要求步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距角小、步距精度高、不丟步 或失步。（4）輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接帶動(dòng)負(fù)載。第五十一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月微電腦及電源指令步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制電脈沖傳動(dòng)齒輪機(jī)床工作臺(tái)絲杠第五十二

13、張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例 組成：定子有六個(gè)磁極，每?jī)蓪?duì)應(yīng)的磁 極繞有一相繞組。轉(zhuǎn)子有四個(gè)均勻分布 的齒，齒寬與定子磁極極靴寬度相等。ACBBCA1234第五十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.三相單三拍運(yùn)行方式 單：每次只有一相繞組通電。 三拍：三次切換為脈沖的一次循環(huán)。 A相通電：磁力線(xiàn)總是力圖走磁阻最小的路 徑在磁拉力作用下轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)與A相磁 極軸線(xiàn)重合。ACBBCA1234第五十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AB 轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30 則電機(jī)反轉(zhuǎn) s=30ACBBCA1234轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過(guò)30B

14、C3ACBA124AB CA轉(zhuǎn)子一步步按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。若改變通電相序ACBA，BC 第五十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.三相雙三拍運(yùn)行方式通電方式ABBCCAAB雙拍運(yùn)行方式的穩(wěn)定性較好4321CABBCACABBCA4321s=30第五十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.三相六拍運(yùn)行方式通電方式：AABBBCCCAA 六次切換為脈沖的一次循環(huán)。A相通電：轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)與A相的定子軸線(xiàn)重合4321CABBCA第五十七張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 AAB：AB相磁極同 時(shí)作用于轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子逆 時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)15ABB：轉(zhuǎn)子齒 軸線(xiàn)與V相定子 軸線(xiàn)重合。432

15、1CABBCA432C1ABBCA第五十八張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.實(shí)際步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理 設(shè)轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=40 相數(shù)m=3每一齒所占的空間角每一極距的空間角每一極距所占的齒數(shù)線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)1/m齒距。當(dāng)某一相定子齒軸線(xiàn)與轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)重合時(shí)，相鄰相的定子齒軸線(xiàn)須與轉(zhuǎn)子齒軸第五十九張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月AABBCC第六十張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月以三相單三拍為例： A相通電：轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)與A相定子齒軸線(xiàn) 重合。AB：轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)30轉(zhuǎn) 子1/3（30）61/3(570)2/3t7(630)7(630)第六十一張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022

16、年6月步距角單、雙拍混合方式 C=2C：運(yùn)行狀態(tài)系數(shù)：?jiǎn)闻幕螂p拍方式 C=1第六十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 第六十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 （一）靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài) 靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)：不改變通電方式的工作狀態(tài)。 1.步距角與靜態(tài)步距角誤差 步距角：切換一次脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度， 步距角實(shí)際步距角與理論步距角之間的偏差。s=0.37590步距角誤差：第六十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.穩(wěn)定平衡位置 TL=0，轉(zhuǎn)子齒軸線(xiàn)與通電相定子齒軸線(xiàn) 的夾角，=0出現(xiàn)擾動(dòng)，轉(zhuǎn)子偏離此位 置，攏動(dòng)消失，轉(zhuǎn)子返回。 若電源切除

17、，轉(zhuǎn)子的位置不變自鎖。 3 .失調(diào)角 轉(zhuǎn)子偏離穩(wěn)定平衡位置的電角度。 一個(gè)轉(zhuǎn)子齒對(duì)應(yīng)的電角度為2。 （電角度）=Zr機(jī)械角度第六十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.矩角特性 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩T與失調(diào)角之間的 函數(shù)關(guān)系： （1）=0轉(zhuǎn)子上無(wú)切向磁拉力 T=0 （2）=/2，切向磁拉力最大T=Tsm，作 用反對(duì)定轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)，T 為負(fù)值。 /2時(shí)，增大T 減小。 （3）=時(shí)，切向磁拉力互相抵消,T=0 （4） =3/2時(shí)，T=Tsm第六十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 =0 沒(méi)有轉(zhuǎn)矩t步進(jìn)電機(jī)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間， 轉(zhuǎn)子到達(dá)穩(wěn)定平衡點(diǎn)時(shí)，下一個(gè)脈沖未到， 轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定平衡點(diǎn)附近振

18、蕩。實(shí)際：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有阻尼器t0t1s第七十二張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）連續(xù)脈沖運(yùn)行狀態(tài) 1.矩頻特性Tdm=f(f) f在一定范圍內(nèi)T=c f一定值后， fT TdmTsm0f矩頻特性第七十三張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月i0Tt電流穩(wěn)定值低頻時(shí)控制繞組中的電流波形0Tit高頻時(shí)控制繞組中的電流波形原因：（1）定子繞組元件電感的影響： 電感元件中的電流不能躍變，f低t較長(zhǎng)， 電流平均值較大f很高t短i T i ， fiT（2）鐵心中的渦流損耗增加第七十四張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.靜穩(wěn)定區(qū)與動(dòng)穩(wěn)定區(qū)（1）靜穩(wěn)定區(qū)： 不切換電源時(shí)，轉(zhuǎn)子能回到穩(wěn)定點(diǎn)的 范圍 - （2）動(dòng)穩(wěn)定區(qū)： 從一種通電狀態(tài)切換到另一通電狀態(tài)， 不失步的區(qū)域 : se+(-)(+se)第七十五張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力TLTstTst：相鄰兩條矩角特性的交點(diǎn)0TsmT1800-1800TATBTAB第七十七張，PPT共八十一頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4.