電機(jī)拖動(dòng)與電控技術(shù)（第2版）第4章

第4章控制電機(jī)14.1測(cè)速發(fā)電機(jī)4.1.1直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理與普通直流發(fā)電機(jī)相同，在恒定磁場(chǎng)下，電樞以速度n旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其值為當(dāng)接上負(fù)載后，如果負(fù)載電阻為RL，在不計(jì)電樞反應(yīng)的條件下，輸出電壓U為

2可見(jiàn)，如果電樞回路總電阻Ra（包括電樞繞組電阻與換向器接觸電阻）、負(fù)載電阻RL和磁通都不變，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓U與轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系，即U=f（n）是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，其斜率為，稱為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性，如圖4.1所示。實(shí)際上，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)，有一些因素會(huì)引起某些量的變化而造成線性誤差，所以，實(shí)際輸出特性曲線如圖4.1中實(shí)線所示。

圖4.1

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出特性

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4.1.2交流測(cè)速發(fā)電機(jī)在機(jī)座號(hào)小的測(cè)速發(fā)電機(jī)中，定子槽內(nèi)放置空間上相差90°電角度的兩套繞組，一套為勵(lì)磁繞組N1，一套為輸出繞組N2；在機(jī)座號(hào)較大時(shí)，常把勵(lì)磁繞組放在外定子上，而把輸出繞組放在內(nèi)定子上，以便調(diào)節(jié)內(nèi)、外定子間的相對(duì)位置，使剩余電壓最小。圖4.2是交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理圖，定子上勵(lì)磁繞組接頻率為f1的恒定單相電壓Uf，轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組與杯形轉(zhuǎn)子之間的電磁關(guān)系和二次繞組短路的變壓器一樣，勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組，杯形轉(zhuǎn)子就是短路的二次繞組（杯形轉(zhuǎn)子可以看成導(dǎo)條無(wú)數(shù)多的籠型轉(zhuǎn)子）。

4圖4.2

交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理圖

5此時(shí)，勵(lì)磁繞組的軸線上產(chǎn)生直軸（d軸）脈振磁動(dòng)勢(shì)，其磁通以電壓Uf的頻率f1脈振，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ed和電流（渦流）IRd，IRd形成反向磁動(dòng)勢(shì)，但合成磁動(dòng)勢(shì)不變，磁通仍是直軸脈振磁通，與交軸上的輸出繞組沒(méi)有交鏈，故輸出繞組中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，輸出電壓為零。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中仍將沿d軸感應(yīng)一變壓器電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割磁通，并在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)一旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，其有效值為6由于按頻率f1交變，所以也按頻率f1交變。當(dāng)為恒定值時(shí)，與轉(zhuǎn)速n成正比。在的作用下，轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生電流IRq，并在交軸（q軸）方向上產(chǎn)生一頻率為f1的交變磁通。由于作用在q軸，將在定子輸出繞組N2中感應(yīng)變壓器電動(dòng)勢(shì)，有效值為因，而ER∝n，故輸出電動(dòng)勢(shì)為

上式表明杯形轉(zhuǎn)子測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓U2與轉(zhuǎn)速n成正比，并且輸出電壓的頻率僅取決于Uf的頻率，而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓的相位也相反。

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4.2.1直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和普通直流電動(dòng)機(jī)相同。只要在其勵(lì)磁繞組中有電流通過(guò)并產(chǎn)生了磁通，當(dāng)電樞繞組中通過(guò)電流時(shí)，這個(gè)電樞電流與磁通相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，便可使伺服電動(dòng)機(jī)投入工作。這兩個(gè)繞組其中的一個(gè)斷電時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)，它不像交流伺服電動(dòng)機(jī)那樣有“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別裝在定子和轉(zhuǎn)子上，工作時(shí)可以由勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，用電樞繞組來(lái)進(jìn)行控制，或由電樞繞組勵(lì)磁，用勵(lì)磁繞組來(lái)進(jìn)行控制，這兩種控制方式的特性有所不同。8電樞控制時(shí)，直流伺服電動(dòng)機(jī)的線路圖如圖4.3所示。圖中由勵(lì)磁繞組進(jìn)行勵(lì)磁，即將勵(lì)磁繞組接于恒定電壓Uf的直流電源上，繞組中通過(guò)電流If以產(chǎn)生磁通。電樞繞組接受控制電壓Uc，作為控制繞組。當(dāng)控制繞組接到控制電壓Uc之后，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)，控制電壓消失，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)，這就是無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。電樞控制時(shí)，直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械性相似，也是線性的。圖4.3直流伺服電動(dòng)機(jī)樞控線路圖9

4.2.2交流伺服電動(dòng)機(jī)圖4.4是交流伺服電動(dòng)機(jī)原理圖，其中勵(lì)磁繞組f和控制繞組c均裝在定子上，它們?cè)诳臻g上相差90°電角度。勵(lì)磁繞組由定值的交流電壓勵(lì)磁，控制繞組由輸入信號(hào)（交流控制電壓Uc）供電。

圖4.4

交流伺服電動(dòng)機(jī)原理圖10交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與具有輔助繞組的單相異步電動(dòng)機(jī)相似，它在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組固定接到單相交流電源上，當(dāng)控制電壓為零時(shí)，氣隙內(nèi)的磁場(chǎng)僅有勵(lì)磁電流If產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)無(wú)啟動(dòng)能力，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)；若控制繞組有控制信號(hào)輸入時(shí)，則控制繞組內(nèi)有控制電流Ic通過(guò)，若使Ic與If不同相，則在氣隙內(nèi)建立了一定大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)就能自行啟動(dòng)；但一旦受控啟動(dòng)后，即使控制信號(hào)消失，電動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)行，這樣，電動(dòng)機(jī)就失去控制作用。單相交流伺服電動(dòng)機(jī)這種失控而自行旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為自轉(zhuǎn)。顯然，自轉(zhuǎn)現(xiàn)象是不符合可控性要求的?？梢酝ㄟ^(guò)增大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，使伺服電動(dòng)機(jī)在控制信號(hào)消失（控制電壓為零）時(shí)處于單相勵(lì)磁狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，以制動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，克服自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)然，過(guò)大的轉(zhuǎn)子電阻將會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以致影響速應(yīng)性。11

4.3直流力矩電動(dòng)機(jī)

4.3.1直流力矩電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理圖4.5所示為直流力矩電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，定子是一個(gè)用軟磁材料做成的帶槽的環(huán)，槽中鑲?cè)胗谰么盆F。轉(zhuǎn)子由鐵心、繞組和換向器三部分組成，鐵心和繞組與普通直流電動(dòng)機(jī)的相似，換向器的結(jié)構(gòu)則有所不同。它采用導(dǎo)電材料做槽楔，槽楔和繞組用環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄成一個(gè)整體，槽楔的一端接線，另一端加工成換向器。電刷架是環(huán)狀的，它緊貼于定子一側(cè)。電刷裝在電刷架上，可按需要調(diào)節(jié)電刷位置。

12圖4.5

直流力矩電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

13扁平結(jié)構(gòu)的力矩電動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩、較低轉(zhuǎn)速的原理從式可以看出，在相同的體積和控制電壓下，若把電樞直徑Da增大一倍，電樞總導(dǎo)體數(shù)N因電樞槽面積的加大而增大4倍，電樞長(zhǎng)度將減少到原來(lái)的1/4。假定氣隙平均磁密及電樞導(dǎo)體電流不變，電磁轉(zhuǎn)矩T將比原來(lái)增大一倍。轉(zhuǎn)速下降至原來(lái)的一半?？梢?jiàn)，在氣隙平均磁密、電樞導(dǎo)體電流及電樞電壓相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與電樞外徑近似成正比，轉(zhuǎn)速與電樞外徑近似成反比。

144.3.2直流力矩電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1．可直接與負(fù)載連接直流力矩電動(dòng)機(jī)具有較高的耦合剛度、機(jī)械共振頻率、轉(zhuǎn)矩和慣量比。2．反應(yīng)速度快直流力矩電動(dòng)機(jī)電磁時(shí)間常數(shù)很小，一般在幾毫秒甚至在1ms以內(nèi)。機(jī)械特性設(shè)計(jì)得較硬，總的機(jī)電時(shí)間常數(shù)約十幾毫秒、幾十毫秒。3．低速時(shí)能平穩(wěn)運(yùn)行直流力矩電動(dòng)機(jī)通常在每分鐘幾轉(zhuǎn)到幾十轉(zhuǎn)時(shí)，其力矩波動(dòng)約為5%。4．線性度好、結(jié)構(gòu)緊湊直流力矩電動(dòng)機(jī)特別適用于尺寸、重量和反應(yīng)時(shí)間必須最小，而位置與轉(zhuǎn)速控制精度要求高的伺服系統(tǒng)。

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4.4自整角機(jī)

4.4.1力矩式自整角機(jī)的工作原理力矩式自整角機(jī)的接線圖如圖4.6所示，圖中左邊的自整角機(jī)稱為發(fā)送機(jī)，右邊的稱為接收機(jī)。它們的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組Z1Z2和Z1Z2接到同一單相電源上，同步繞組的出線端按順序依次連接。當(dāng)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的勵(lì)磁繞組相對(duì)于本身的同步繞組偏轉(zhuǎn)角分別為1和2時(shí)，兩者的相對(duì)偏轉(zhuǎn)角為=12。這個(gè)相對(duì)偏轉(zhuǎn)角稱為失調(diào)角。當(dāng)1=0時(shí)（諧調(diào)狀態(tài)），勵(lì)磁繞組Z1Z2和Z1Z2產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)軸線分別與各自同步繞組之間的耦合位置關(guān)系相同，故發(fā)送機(jī)和接收機(jī)對(duì)應(yīng)的同步繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，即等電位，它們之間沒(méi)有電流。

16當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及其脈振磁場(chǎng)軸線由主令軸帶動(dòng)向逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)1角時(shí)，即1=1，2=0，便出現(xiàn)失調(diào)狀態(tài)。這樣，Z1Z2和Z1Z2的脈振磁場(chǎng)軸線與各自同步繞組的耦合位置關(guān)系不再相同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不等，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)同步繞組之間便產(chǎn)生電流。此電流經(jīng)過(guò)兩個(gè)同步繞組，與勵(lì)磁磁場(chǎng)作用產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩，其方向使Z1Z2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使Z1Z2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即力圖使失調(diào)角1趨于零。由于發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子與主令軸相接，不能任意轉(zhuǎn)動(dòng)，因此整步轉(zhuǎn)矩只能使接收機(jī)轉(zhuǎn)子跟隨發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)2=1角，使失調(diào)角為零，差額電動(dòng)勢(shì)、電流消失，整步轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱恪Ｏ到y(tǒng)進(jìn)入新的諧調(diào)位置，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)角1的傳輸。174.4.2控制式自整角機(jī)的工作原理若把發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組（即勵(lì)磁繞組）互相垂直的位置作為諧調(diào)位置，并將接收機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2從電源斷開(kāi)，其線路如圖4.7所示，這樣接線的自整角機(jī)系統(tǒng)便成為控制式自整角機(jī)。當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子由主令軸轉(zhuǎn)過(guò)角，即出現(xiàn)失調(diào)角時(shí)，接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組即輸出一個(gè)與失調(diào)角具有一定函數(shù)關(guān)系的電壓信號(hào)，這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)角信號(hào)的變換。

18圖4.7

控制式自整角機(jī)接線圖

19在諧調(diào)位置上，當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子與單相勵(lì)磁電源接通時(shí)，產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)。按變壓器原理，定子三個(gè)空間對(duì)稱的同步繞組中都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這三個(gè)電動(dòng)勢(shì)頻率相同，相位相同，但由于與轉(zhuǎn)子繞組耦合位置不同，三個(gè)電動(dòng)勢(shì)幅值不同，其中ED1最大，令，則，。三個(gè)電動(dòng)勢(shì)分別產(chǎn)生三個(gè)同相電流，它們流經(jīng)發(fā)送機(jī)和接收機(jī)定子的三個(gè)繞組，產(chǎn)生兩組三個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)。在發(fā)送機(jī)中，三個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)的脈振頻率相同，時(shí)間相位也相同，但幅值不同，且在空間位置上互差120°電角度，則合成磁動(dòng)勢(shì)仍為一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)，軸線在D1繞組軸線上。同理，在接收機(jī)中，合成磁動(dòng)勢(shì)也是一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)，軸線在定子D1繞組軸線上。由于接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組磁場(chǎng)軸線與之垂直，故合成脈振磁動(dòng)勢(shì)不會(huì)使其轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓為零。

20當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子被主令軸轉(zhuǎn)過(guò)角時(shí)，同步繞組因耦合位置發(fā)生變化，三個(gè)繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小也發(fā)生變化。電流和磁動(dòng)勢(shì)也是這樣，但三個(gè)磁動(dòng)勢(shì)在空間各相差120°電角度，頻率相同，不難將其合成，且合成脈振磁動(dòng)勢(shì)的軸線也跟著轉(zhuǎn)過(guò)角。因?yàn)榻邮諜C(jī)同步繞組中的電流就是發(fā)送機(jī)中同步繞組的電流，而兩者繞組結(jié)構(gòu)又完全相同，故接收機(jī)同步繞組合成脈振磁動(dòng)勢(shì)軸線也必然從D1繞組的軸線位置轉(zhuǎn)過(guò)角。在未出現(xiàn)失調(diào)時(shí)，接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組軸線與其同步繞組合成磁動(dòng)勢(shì)軸線互相垂直，兩者無(wú)耦合作用；而出現(xiàn)失調(diào)角時(shí)，接收機(jī)同步繞組脈振磁場(chǎng)的磁通就會(huì)穿鏈其轉(zhuǎn)子繞組而感生電動(dòng)勢(shì)E2為

式中，E2m為當(dāng)=90°電角度時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的最大輸出電動(dòng)勢(shì)。

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E2只與失調(diào)角有關(guān)，而與發(fā)送機(jī)和接收機(jī)轉(zhuǎn)子本身位置無(wú)關(guān)。E2經(jīng)放大后加到交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制繞組上，使伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)一方面拖動(dòng)負(fù)載，另一方面轉(zhuǎn)動(dòng)接收機(jī)轉(zhuǎn)軸，一直到Z1Z2與Z1Z2再次垂直諧調(diào)，接收機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中電動(dòng)勢(shì)消失，使負(fù)載的轉(zhuǎn)軸處于發(fā)送機(jī)所要求的位置。此時(shí)接收機(jī)與發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)角相同，系統(tǒng)又進(jìn)入新的諧調(diào)位置。

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4.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

4.5.1單段反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖4.8所示為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理示意圖。A相繞組通電時(shí)，由于磁力線力圖通過(guò)磁阻最小的磁路，轉(zhuǎn)子齒1、3受到磁阻轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)至其軸線與A相繞組軸線重合。此時(shí)磁力線通過(guò)的磁路磁阻最小，轉(zhuǎn)子只受徑向力而無(wú)切向力，磁阻轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子在此位置靜止，如圖4.8（a）所示。當(dāng)A相斷電，B相通電，轉(zhuǎn)子齒2、4逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°空間機(jī)械角，使其軸線與B相繞組軸線重合，如圖4.8（b）所示。顯然，B相斷電而C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°空間角，如圖4.8（c）所示。若按A→B→C→A順序通電，轉(zhuǎn)子就沿逆時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊角斑M(jìn)（轉(zhuǎn)動(dòng)）；如按A→C→B→A順序通電，轉(zhuǎn)子便沿順時(shí)針?lè)较蛞徊揭徊睫D(zhuǎn)動(dòng)。

23圖4.8

三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理示意圖按上述三相依次單相通電方式，稱為“三相單三拍運(yùn)行”，“三相”指三相繞組，“單”指每次僅有一相通電，“三拍”指三次通電為一個(gè)循環(huán)。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式還有“雙三拍”和“三相單雙六拍”等。

24“雙三拍”：按AB→BC→CA→AB順序通電，即每次有兩相通電。通電后所建立磁場(chǎng)軸線與未通電的一相磁極軸線重合，因而轉(zhuǎn)子磁極軸線與未通電一相的磁極軸線對(duì)齊，例如A、B相通電，與C-C磁極軸線對(duì)應(yīng)。按此方式運(yùn)行與“單三拍”相同，步距角不變?！叭鄦坞p六拍”：按A→AB→B→BC→C→CA→A順序通電，相當(dāng)于前述兩種通電方式的綜合，步距角為“三拍”方式的一半。這種簡(jiǎn)單的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，步距角太大，即每一步轉(zhuǎn)過(guò)的角度太大，很難滿足生產(chǎn)中提出的位移量要小和精確度的要求。

254.5.2多段式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖4.10所示五相電動(dòng)機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子都分為五段，即A、B、C、D、E五相。定子、轉(zhuǎn)子均為18個(gè)齒，齒距角為20°。定子相間錯(cuò)位，即B相相對(duì)A相沿順時(shí)針?lè)较蝈e(cuò)開(kāi)1/5齒距（4°），C、D、E相依次類推，轉(zhuǎn)子相間不錯(cuò)位。1．五相單五拍運(yùn)行按A→B→C→D→E→A的順序通電勵(lì)磁。當(dāng)A相通電時(shí)，A相定子、轉(zhuǎn)子齒一一對(duì)齊，其他各相沒(méi)有勵(lì)磁，定子、轉(zhuǎn)子均相對(duì)錯(cuò)開(kāi)。當(dāng)A相斷電而B(niǎo)相通電時(shí)，A相鐵心磁路中磁通為零，僅B相定子、轉(zhuǎn)子磁路中有磁通，于是轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)4°與B相定子齒對(duì)齊。同理，B相斷電而C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子又順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一步，步距角為4°。]264.6旋轉(zhuǎn)變壓器4.6.1正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，即其輸出電壓是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的正、余弦函數(shù)，其原理如圖4.11所示。圖中D1D2、D3D4為定子上兩個(gè)互差90°電角度的正弦繞組，其匝數(shù)均為ND。Z1Z2、Z3Z4圖4.11

正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖為轉(zhuǎn)子上兩個(gè)互差90°電角度的正弦繞組，其匝數(shù)均為NZ。則轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組的有效匝數(shù)比為k=NZ/ND。27轉(zhuǎn)子繞組即輸出繞組Z1Z2、Z3Z4開(kāi)路，且使Z1Z2繞組與D1D2繞組的軸線重合，D3D4繞組也開(kāi)路。當(dāng)D1D2繞組上加上交流勵(lì)磁電壓，D1D2即為勵(lì)磁繞組，在氣隙中，建立一個(gè)和轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)的，且按正弦規(guī)律變化的脈振磁場(chǎng)，Z1Z2繞組好像變壓器的二次繞組，脈振磁場(chǎng)在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)為

同理可得出Z3Z4繞組中的電動(dòng)勢(shì)為

從以上兩式可看出，在勵(lì)磁電壓UD不變和匝數(shù)比k一定的條件下，輸出繞組Z1Z2中電動(dòng)勢(shì)的有效值為轉(zhuǎn)角的余弦函數(shù)，即

而輸出繞組Z3Z4中，電動(dòng)勢(shì)的有效值為轉(zhuǎn)角的正弦函數(shù)，即28圖4.10

多段式五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)示意圖

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1．五相單五拍運(yùn)行按A→B→C→D→E→A的順序通電勵(lì)磁。當(dāng)A相通電時(shí)，A相定子、轉(zhuǎn)子齒一一對(duì)齊，其他各相沒(méi)有勵(lì)磁，定子、轉(zhuǎn)子均相對(duì)錯(cuò)開(kāi)。當(dāng)A相斷電而B(niǎo)相通電時(shí)，A相鐵心磁路中磁通為零，僅B相定子、轉(zhuǎn)子磁路中有磁通，于是轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)4°與B相定子齒對(duì)齊。同理，B相斷電而C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子又順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一步，步距角為4°。

2．五相十拍運(yùn)行按AB→ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB的順序通電，稱為五相十拍運(yùn)行方式。如果AB兩相同時(shí)通電，轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)齒，在兩相定子磁場(chǎng)的作用下，只能停在A相和B相兩齒中間的位置。而ABC三相同時(shí)通電時(shí)，顯然轉(zhuǎn)子的齒將停在正對(duì)B相齒位置。因此這種通電方式，每拍轉(zhuǎn)過(guò)的步距角只有五相五拍的一半，即。30正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器，即其輸出電壓是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的正、余弦函數(shù)，其原理如圖4.11所示。圖中D1D2、D3D4為定子上兩個(gè)互差90°電角度的正弦繞組，其匝數(shù)均為ND。Z1Z2、Z3Z4為轉(zhuǎn)子上兩個(gè)互差90°電角度的正弦繞組，其匝數(shù)均為NZ。則轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組的有效匝數(shù)比為k=NZ/ND。圖4.11

正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器原理圖4.6旋轉(zhuǎn)變壓器4.6.1正、余弦旋轉(zhuǎn)變壓器31轉(zhuǎn)子繞組即輸出繞組Z1Z2、Z3Z4開(kāi)路，且使Z1Z2繞組與D1D2繞組的軸線重合，D3D4繞組也開(kāi)路。當(dāng)D1D2繞組上加上交流勵(lì)磁電壓，

D1D2即為勵(lì)磁繞組，在氣隙中，建立一個(gè)和轉(zhuǎn)子位置無(wú)關(guān)的，且按正弦規(guī)律變化的脈振磁場(chǎng)，Z1Z2繞組好像變壓器的二次繞組，脈振磁場(chǎng)在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)為

同理可得出Z3Z4繞組中的電動(dòng)勢(shì)為