電機基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)

伺服系統(tǒng)中，伺服電動機是一個執(zhí)行元件，它的作用是把電信號（控制電壓或相位）變換成機械位移，也就是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位移以驅(qū)動控制對象；而電信號是不能直接轉(zhuǎn)換成機械能的，所以我們首先將電信號轉(zhuǎn)為磁從而實現(xiàn)電信號到機械能的轉(zhuǎn)換。

伺服電動機有直流和交流之分，隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高，交流電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎(chǔ)技術(shù)之一，并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。

交流伺服電動機的類型主要有兩大類:感應(yīng)式異步（IM型）電動機和永磁同步（SM型）電動機。目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。

下面簡單介紹一下這兩種交流電機：電動機的基本原理1一.交流感應(yīng)式異步（IM型）電動機交流感應(yīng)式異步電機：是一種由定子側(cè)勵磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，由轉(zhuǎn)子側(cè)感應(yīng)的電動勢產(chǎn)生電流，并與氣隙磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)化為機械能的電力拖動裝置。它主要由定子、轉(zhuǎn)子和它們之間的氣隙構(gòu)成。定子是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分。對定子繞組通三相交流電源后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子由感應(yīng)線圈和材料構(gòu)成，定子旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向由“右手螺旋定則”確定。由于轉(zhuǎn)子繞組自身閉合，便有電流流過，并假定電流方向與電動勢方向相同，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩(稱電磁轉(zhuǎn)矩)，它的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(即電流相序)一致，于是，電動機在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下，順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，且一定有轉(zhuǎn)速差。有轉(zhuǎn)速差是異步電動機旋轉(zhuǎn)的必要條件，異步的名稱也由此而來。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特性。缺點：功率因數(shù)較差，異步電機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收滯后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于1。2定子由鐵心、繞組與機座三部分組成；轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三部分組成，鼠籠型轉(zhuǎn)子其轉(zhuǎn)子繞組是一個自己短路的繞組，鼠籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成；電機定轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙簡稱為氣隙，異步電機的勵磁電流是由丁字電源供給的。氣隙較大時，磁路的磁阻較大。若要使氣隙中的磁通達到一定的要求則相應(yīng)的勵磁電流也就大了，從而影響電動機的功率因數(shù)。為了提高功率因數(shù)，盡量讓氣隙小些。但也不能太小，否則，定、轉(zhuǎn)子有可能發(fā)生摩擦與碰撞且影響散熱。如果從減少附加損耗以及減少高層次諧波賜動勢所產(chǎn)生磁通的角度來看，又希望氣隙大一點，所以設(shè)計電機是應(yīng)全盤考慮。異步電機主要由定子、轉(zhuǎn)子和它們之間的氣隙構(gòu)成。：3二.交流永磁同步（SM型）電動機交流永磁同步電動機：就是轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成，所以轉(zhuǎn)動后，隨著電機的定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，轉(zhuǎn)子也做響應(yīng)頻率的速度變化，而且轉(zhuǎn)子速度=定子速度，所以稱“同步”。電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，定子裝有三相對稱的繞組，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電，當定子的繞組中通過三相電源后，定子與轉(zhuǎn)子之間必然產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。電機的轉(zhuǎn)速也就是磁場的轉(zhuǎn)速，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）；由于轉(zhuǎn)子有磁極，所以在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運行。所以它比異步電機的調(diào)速范圍更寬。主要優(yōu)點有：（1）電動機無電刷和換向器，工作可靠，維護和保養(yǎng)簡單；（2）定子繞組散熱快；(3)慣量小，易提高系統(tǒng)的快速性；（4）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)；（5）相同功率下，體積和重量較小，滿足了傳動領(lǐng)域的發(fā)展需求。4永磁同步電機的磁場來自電動機的轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵，永久磁鐵的特性在很大程度上決定了電機的特性，目前采用的永磁材料主要有鐵淦氧，鋁鎳鈷，釹鐵硼以及SmCO5Sm2CO17.在轉(zhuǎn)子上安裝永磁鐵的方式有兩種。一種是將成形永久磁鐵裝在轉(zhuǎn)子表面，即所謂外裝式；另一種是將形成永久磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面，即所謂內(nèi)裝式。永久磁鐵的形狀可分為扇形和矩形兩種。根據(jù)確定的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的每相勵磁磁動勢的分布不同，三相永磁同步電動機可分為兩種類型：正弦波型和方波型永磁同步電機，前者每相勵磁磁動勢分布是正弦波狀，后者每相勵磁磁動勢分布呈方波狀，根據(jù)子路結(jié)構(gòu)和永磁體形狀的不同而不同。對于徑向勵磁結(jié)構(gòu)，永磁體直接面向均勻氣隙，如果采用系統(tǒng)永磁材料，由于稀土永磁的取向性好，可以方便的獲得具有較好方波形狀的氣隙磁場。對于采用非均勻氣隙或非均勻磁化方向長度的永磁體的徑向勵磁結(jié)構(gòu)，氣隙磁場波形可以實現(xiàn)正弦分布。交流永磁同步電機的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵：51.永磁電機不需要勵磁電流，但電機的功率因數(shù)達不到1，無功電流消耗在電磁轉(zhuǎn)換（電流形成的磁場也會泄漏）、線圈發(fā)熱（線圈也有電阻）、軸承摩擦損耗（摩擦阻力）、空氣阻力（摩擦阻力）；轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式籠型轉(zhuǎn)子和空心杯型轉(zhuǎn)子兩種?；\型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子相同，但轉(zhuǎn)子做的細長，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，增加啟動轉(zhuǎn)矩對輸入信號的快速反應(yīng)和克服自轉(zhuǎn)現(xiàn)象?？招谋无D(zhuǎn)子交流伺服電動機的定子分為外定子和內(nèi)定子兩部分。外定子的結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動機的定子相同，鐵心槽內(nèi)放有兩相繞組?？招谋无D(zhuǎn)子由導(dǎo)電的非磁性材料（如鋁）做成薄壁筒形，放在內(nèi)、外定子之間。杯子底部固定于轉(zhuǎn)軸上，杯臂薄而輕，厚度一般在0.2—0.8mm，因而轉(zhuǎn)動慣量小，動作快且靈敏--------以上描述的是永磁電機的轉(zhuǎn)子，但是不是說永磁電機的轉(zhuǎn)子是永磁材料的嗎？怎么又成了高電阻率材料了？一點總結(jié)：61.抽油機專用軟啟動和柔性節(jié)電工作模式，可實現(xiàn)真正柔性啟動，大幅降低啟動過程中的電氣和機械沖擊，并可大幅降低整體系統(tǒng)能耗，延長機械裝置壽命；高效永磁同步電機，具有極高的能量轉(zhuǎn)換效率，節(jié)能并減少發(fā)熱；

3.矢量控制策略與合理的電機電磁設(shè)計避免了電機退磁現(xiàn)象，多重保護功能保證了系統(tǒng)在惡劣環(huán)境和復(fù)雜井況下運行的可靠性；4.可實時精確觀測電機運行數(shù)據(jù)，連續(xù)采集對油田管理有用的運行數(shù)據(jù)；5.可以連接遠程通信設(shè)備，上報采集數(shù)據(jù)，并可實現(xiàn)遠程控制，