電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ) 第5版 課件 胡幸鳴 第5-7章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、其他用途的電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)

第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

前一章分析異步電動(dòng)機(jī)的基本電磁關(guān)系，是與電磁關(guān)系相似的變壓器對比，運(yùn)用基本方程式、等效電路和相量圖的三大分析方法。

第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

本章將分析由異步電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械組成的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能，即異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械作起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速等各種狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能。

而在分析異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)時(shí)，是與直流電動(dòng)機(jī)對比，運(yùn)用機(jī)械特性和基本方程對起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速分析其原理和進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，得出各種運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的不同的性能特點(diǎn)。第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式

描述電力拖動(dòng)系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)的有效工具是機(jī)械特性。而異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是由電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系特性演化而來的。因此首先研究與之相關(guān)的異步電動(dòng)機(jī)的各種電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式

由相關(guān)公式可推得：異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通、轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比，與主磁通成正比，物理意義非常明確，所以稱為電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式。它常用來定性分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行問題。轉(zhuǎn)矩常數(shù)例5-1為何在農(nóng)村用電高峰期間，作為動(dòng)力設(shè)備的三相異步電動(dòng)機(jī)易燒毀？解

電動(dòng)機(jī)的燒毀是指繞組過電流嚴(yán)重，繞組的絕緣因過熱損壞，造成繞組短路等故障。由于用電高峰期間，水泵、打稻機(jī)等農(nóng)用機(jī)械用量大，用電量增加很多，電網(wǎng)線路電流增大大，線路壓降增大，使電源電壓下降較多，這樣影響到農(nóng)用電動(dòng)機(jī)，使其主磁通大為下降，在同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，由電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式可知轉(zhuǎn)子電流大為增加，盡管主磁通下降，空載電流會(huì)下降，但它下降的程度遠(yuǎn)為轉(zhuǎn)子電流增加的程度大，根據(jù)磁通勢平衡方程式，定子電流也將大為增加，長期超過額定值就會(huì)發(fā)生“燒機(jī)”現(xiàn)象。二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式由相關(guān)公式可推得：

上式反映了三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電源相電壓U1、頻率f1、電動(dòng)機(jī)的的參數(shù)(r1

、r’2、X1、X’2、p及m1)以及轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系，稱為參數(shù)表達(dá)式。

當(dāng)U1、f1及電動(dòng)機(jī)的參數(shù)不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，對應(yīng)于不同s的值，有不同的T值，將這些數(shù)據(jù)繪成曲線，就是T=f(s)曲線，也稱T-s曲線。三相異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線(1)電動(dòng)狀態(tài)(0<s<1)

s=0時(shí)，T=0當(dāng)s

，s

0區(qū)間，T

s

當(dāng)s繼續(xù)

至s

1區(qū)間，T1/s

最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)過載能力一般：2.0～2.2

起動(dòng)時(shí)，s=1，代入公式：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般：1.8～2.0臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線(2)發(fā)電狀態(tài)(s<0)(3)制動(dòng)狀態(tài)(s>1)轉(zhuǎn)子受外力拖動(dòng)，n↑→n

>n1→s<0，T<0，T為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩曲線與電動(dòng)狀態(tài)關(guān)于原點(diǎn)對稱當(dāng)n1與n轉(zhuǎn)向相反時(shí)，s>1轉(zhuǎn)子反向?qū)?yīng)的T-s曲線是電動(dòng)狀態(tài)T-s曲線的延伸

產(chǎn)生的T與n轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用，此時(shí)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)

例5-2

一臺(tái)三相Y聯(lián)結(jié)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，其UN=380V，fN=50Hz，nN=950r/min，參數(shù)r1=r’2=1.4

，X1=3.12

，X’2=4.25

，不計(jì)T0，試求：

1)額定轉(zhuǎn)矩TN；2)臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及過載能力；

3)欲使起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值(折算到定子側(cè))。解

由nN=950r/min，則對應(yīng)的n1=1000r/min

1)額定轉(zhuǎn)矩略T0，以sN=0.05代入?yún)?shù)表達(dá)式，得額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T=TN

2)臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及過載能力

臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩過載能力3)欲使起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值（折算到定子側(cè))據(jù)題意得三、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式

在實(shí)際中用參數(shù)表達(dá)計(jì)算T，需電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，比較麻煩。因此推導(dǎo)出電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式為電機(jī)手冊和產(chǎn)品目錄中的PN、nN、

m等值來計(jì)算

以上三種異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，應(yīng)用場合有所不相同。一般物理表達(dá)式適用于定性分析T與

1及I’2cos

2間的關(guān)系；參數(shù)表達(dá)式可分析參數(shù)的變化對電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響；實(shí)用表達(dá)式適用于工程計(jì)算。Tmax=

mTN=9.55mPN

/nN

式中實(shí)際使用時(shí)，先根據(jù)巳知數(shù)據(jù)計(jì)算出Tmax和sm，再把它們代入實(shí)用表達(dá)式，取不同的s值即可得到不同的T值了。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

我們常用機(jī)械特性n=f(T)曲線來分析拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)問題，它與T-s曲線的變換關(guān)系如下：

T-

s曲線變換為n-T曲線

一、固有機(jī)械特性

指三相異步電動(dòng)機(jī)工作在UN和fN下，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的機(jī)械特性。在正常工作情況下,與直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣固有機(jī)械特性是硬特性。最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn)同步點(diǎn)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

二、人為機(jī)械特性

在分析電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)，常利用人為機(jī)械來進(jìn)行分析。由機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式可知，人為地改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)參數(shù)(U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等)，都可以得到各不相同的機(jī)械特性。這些機(jī)械特性統(tǒng)稱為：人為機(jī)械特性。定性討論幾種人為機(jī)械特性的特點(diǎn)。注意：定性畫人為機(jī)械特性時(shí)，只要先定性畫出固有機(jī)械特性，然后抓住人為機(jī)械特性的同步點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、起動(dòng)點(diǎn)與固有機(jī)械特性比較有何變化，最終通過這三個(gè)特殊點(diǎn)，定性畫出人為機(jī)械特性。

二、人為機(jī)械特性

Tmax↓

U12↓降壓人為機(jī)械特性2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)

nm=n1(1－sm)不變

3）起動(dòng)點(diǎn)Tst↓

U12↓端電壓U1↓

，n↓；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和過載能力(

’m=T’max/TN)都顯著地下降了，這在實(shí)際應(yīng)用中必須注意。1）同步點(diǎn)若U1↓太多，使T’’max<TL，電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。

1．降低定子端電壓的人為機(jī)械特性

n1不變

二、人為機(jī)械特性

２．轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻的人為機(jī)械特性

1）同步點(diǎn)n1不變Tmax大小不變2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)↑，nm↓

轉(zhuǎn)子回路串電阻人為機(jī)械特性3）起動(dòng)點(diǎn)Ｒp’↑

，Tst↑繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻，可以改變轉(zhuǎn)速而用于調(diào)速，也可以改變起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而改善異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。當(dāng)s’m>1后，Tst隨Rp↑，反而減小

三、三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域

三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)到起動(dòng)點(diǎn),n=f(T)曲線是上斜的曲線，對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載，不能穩(wěn)定運(yùn)行。由電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要和充分條件，下斜的機(jī)械特性與恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，都可穩(wěn)定運(yùn)行。從理想空載點(diǎn)即同步點(diǎn)到最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，n=f(T)曲線是下斜特性。不能穩(wěn)定運(yùn)行能穩(wěn)定運(yùn)行第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、概述

與直流電動(dòng)機(jī)一樣，我們希望在起動(dòng)電流較小的情況下能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但實(shí)際情況是，加全壓：

起動(dòng)時(shí)，n=0,s=1，等效電路中的附加電阻(1-s)r’2/s=0，相當(dāng)于電路短路，所以：

起動(dòng)電流大：Ist=(5~7)

IN。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不很大，

Tst=(1.8~2)TN。而Ist大，IstZ1↑，E1↓，

Φ1↓；另s=1，X2s=X2最大，cos

2↓，由Tst=CT

1I’2cos

2,得到Tst并不是很大第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、概述

三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流大主要是對電網(wǎng)不利，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不很大主要是對負(fù)載不利。前者引起電網(wǎng)電壓下降，并影響并聯(lián)在同一電網(wǎng)上的其它負(fù)載正常工作。后者是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩按電壓平方下降，可能會(huì)使電動(dòng)機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載起動(dòng)。不同類型的機(jī)械負(fù)載，不同容量的電網(wǎng)，對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求是不同的。有時(shí)要求有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有時(shí)要求限制起動(dòng)電流，但更多的情況兩個(gè)要求須同時(shí)滿足?？傊?，一般情況下起動(dòng)要求是盡可能限制起動(dòng)電流，有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)起動(dòng)設(shè)備盡可能簡單經(jīng)濟(jì)、操作方便，且起動(dòng)時(shí)間要短。二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

1．全壓起動(dòng)

利用刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電源上，又稱全壓起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)設(shè)備和操作最簡單。缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大。容量較大時(shí)滿足：采用全壓起動(dòng)小容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)，常采用全壓起動(dòng)。

不滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，說明電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流太大，對電網(wǎng)不利，則采用減壓起動(dòng)。例5-3一臺(tái)20kW電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流與額定電流之比為6.5，其電源變壓器容量為560kVA,能否全壓起動(dòng)？另有一臺(tái)75kW電動(dòng)機(jī)，其Ist/IN=7，能否全壓起動(dòng)？

解

對20kW的電動(dòng)機(jī)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式

該機(jī)的全壓起動(dòng)電流倍數(shù)小于電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流倍數(shù)，所以允許全壓起動(dòng)。對75kW的電動(dòng)機(jī)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式

該電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流倍數(shù)大于電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流倍數(shù)，所以不允許全壓起動(dòng)?？刹捎脺p壓起動(dòng)。二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2．減壓起動(dòng)

減壓起動(dòng)時(shí)并不能降低電源電壓，只是采用某種方法使加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓降低。減壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流，但同時(shí)使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小(T

U12)。所以這種起動(dòng)方法是對電網(wǎng)有利的，對負(fù)載不利。對于某些機(jī)械負(fù)載在起動(dòng)時(shí)要求帶滿負(fù)載起動(dòng)，就不能用這種方法起動(dòng)，但對于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的設(shè)備，這種方法是適用的。常用的方法

定子串電阻或電抗減壓起動(dòng)

自耦變壓器減壓起動(dòng)星/三角(Y/

)減壓起動(dòng)

2．減壓起動(dòng)

(1)定子串電阻或電抗減壓起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在定子電路中串入電阻或電抗，起動(dòng)完畢切除。串入的電阻或電抗起分壓作用，定子繞組上的U’1

<UN

，此時(shí)I’st<全壓起動(dòng)時(shí)的Ist。調(diào)節(jié)所串電阻或電抗的大小，可以得到電網(wǎng)所允許通過的起動(dòng)電流。

優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)較平穩(wěn)，運(yùn)行可靠，設(shè)備簡單。缺點(diǎn)：T’st↓

U12↓只適合空、輕載起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)定子串電阻減壓起動(dòng)

k=UN

/U‘1

>12．減壓起動(dòng)(2)自耦變壓器減壓起動(dòng)

籠型異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器減壓起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，自耦變壓器的高壓側(cè)接至電網(wǎng)，低壓側(cè)(有抽頭，按需要選擇)接電動(dòng)機(jī)定子繞組。起動(dòng)完畢，切除自耦變壓器。

k=N1/N2=UN

/U‘1

>1優(yōu)點(diǎn)：1）如果電網(wǎng)限制的起動(dòng)電流相同時(shí)，用自耦變壓器減壓起動(dòng)將獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2）起動(dòng)自耦變壓器的二次繞組一般有三個(gè)抽頭，用戶可根據(jù)電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流和機(jī)械負(fù)載所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選配。有73%、64%、55%（即1/k=0.73、0.64、0.55)或：80%、60%、40%（即1/k=0.80、0.60、0.40)。2．減壓起動(dòng)(2)自耦變壓器減壓起動(dòng)

缺點(diǎn)：采用自耦變壓器減壓起動(dòng)時(shí)的線路較復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格較高，不允許頻繁起動(dòng)。2．減壓起動(dòng)(3)星/三角(Y/

)減壓起動(dòng)適用于正常工作時(shí)是Δ聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)Y聯(lián)結(jié)，每相電壓自然降為1/Y/

起動(dòng)線路圖

Y—

起動(dòng)原理圖

限流效果好；但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也跌得厲害，為原來的1/3。因此只適于空載和輕載起動(dòng)。例5-5

某廠的電源容量為560kVA，一皮帶運(yùn)輸機(jī)采用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為，PN=40kW，

聯(lián)結(jié)，全壓起動(dòng)電流為額定電流的7倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.8倍，，要求帶0.8TN的負(fù)載起動(dòng)，試問應(yīng)采用什么方法起動(dòng)？解由題意，Ist/IN=7，Tst/TN=1.81)試用全壓起動(dòng)由經(jīng)驗(yàn)公式因電網(wǎng)容許的起動(dòng)電流倍數(shù)<全壓起動(dòng)電流倍數(shù)，故不能全壓起動(dòng)。2)試用電抗器減壓起動(dòng)起動(dòng)電流需降低的倍數(shù)串電抗器后的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可見起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?zé)o法滿足要求，故不能采用串電抗器起動(dòng)。3)試用Y—

減壓起動(dòng)

因電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)是

聯(lián)結(jié)，可以討論此問題。

雖起動(dòng)電流<電網(wǎng)容許值，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不符合要求，不能采用。4)試用自耦變壓器減壓起動(dòng)即取標(biāo)準(zhǔn)抽頭：0.73

從此例我們用具體的數(shù)據(jù)證實(shí)了在減壓起動(dòng)的相同限流條件下，采用自耦變壓器減壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。3.軟起動(dòng)

籠型異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)是區(qū)別于傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的一種新型的起動(dòng)方式，它使電動(dòng)機(jī)的輸入電壓從零伏或低電壓開始，按預(yù)先設(shè)置的方式逐步上升，直到全電壓結(jié)束。

軟起動(dòng)依賴于串接在電源和電動(dòng)機(jī)之間的軟起動(dòng)器，并以接觸器接線相配合。

軟起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：無沖擊電流，恒流起動(dòng)，根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流；可重載起動(dòng)。軟起動(dòng)接線示意圖三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

對于需要大、中容量電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重載起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械或者需要頻繁起動(dòng)的電力拖系統(tǒng)，不僅要限制起動(dòng)電流而且還要足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這就需要用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻或串頻敏變阻器來改善起動(dòng)性能。三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻三級(jí)起動(dòng)圖轉(zhuǎn)子串電阻三級(jí)起動(dòng)特性

1．轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，(r2+Rst)↑，Ist↓，Tst↑。常用分級(jí)切除電阻(稱分級(jí)起動(dòng))，使起動(dòng)較平穩(wěn)。切換轉(zhuǎn)矩

最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

負(fù)載轉(zhuǎn)矩

如三級(jí)起動(dòng)起動(dòng)過程：a

b

c

d

e

f

g最后將穩(wěn)定運(yùn)行于固有機(jī)械特性的h點(diǎn)?？梢姶娮杵饎?dòng)，在逐級(jí)切除電阻的瞬時(shí)，轉(zhuǎn)矩從Tst2躍至Tst1，使起動(dòng)不夠平穩(wěn)。當(dāng)不需頻繁起動(dòng)或調(diào)速時(shí)，可用頻敏變阻器起動(dòng)。三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)

30～50mm厚鋼片疊壓成鐵心，鐵損大起動(dòng)時(shí)，s=1即f2=f1最高，頻敏變阻器鐵耗pFem最大，對應(yīng)的等效電阻Rmp也很大。使Ist↓

，Tst↑，獲得較好的起動(dòng)性能。隨著n↑，s↓，f2↓

,因pFem

f2↓，Rmp↓(這時(shí)sXmp也↓)，即隨n↑，自動(dòng)且連續(xù)地減小起動(dòng)電阻值。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，sN很小即f2極低，所以Rmp及sXmp都很小，相當(dāng)于將起動(dòng)阻抗全部切除。P52時(shí)間原則控制頻敏變阻器三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

可見，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)，具有轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)即減小起動(dòng)電流又增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有等效起動(dòng)電阻隨轉(zhuǎn)速升高自動(dòng)且連續(xù)地減小的優(yōu)點(diǎn)，所以起動(dòng)的平滑性優(yōu)于轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。注意：無論是繞線轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)還是串頻敏變阻器起動(dòng)，起動(dòng)快完畢時(shí)，都應(yīng)把電刷提起且將三只集電環(huán)短接，以減小運(yùn)行中的電刷摩擦損耗，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于固有特性上。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)把電刷重新放下，且把起動(dòng)電阻全部接入或頻敏變阻器接入，以便下次起動(dòng)時(shí)用。

第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)目的：快速停車、反向或限速

制動(dòng)特點(diǎn)：產(chǎn)生一個(gè)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩(Ⅱ、Ⅳ象限)制動(dòng)要求：限制制動(dòng)電流，產(chǎn)生較大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、再生制動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)下的異步電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)狀態(tài)：T、n同方向，Ⅰ、Ⅲ象限電動(dòng)狀態(tài)P1

Pem=m1I’22r’2/s>0P2

Pm=TΩ

>0s=0～1吸收電功率，輸出機(jī)械功率一、能耗制動(dòng)斷開交流接通直流轉(zhuǎn)子在慣性作用下旋轉(zhuǎn)，切割靜止磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢→電流→電磁力→制動(dòng)轉(zhuǎn)矩→n↓迅速

。把轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，能量耗盡，系統(tǒng)停車——能耗制動(dòng)制動(dòng)電阻Rbk

作用限制制動(dòng)電流，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)，制動(dòng)平穩(wěn)，能準(zhǔn)確快速地停車；電機(jī)不從電網(wǎng)吸取交流電能，比較經(jīng)濟(jì)。

能耗制動(dòng)機(jī)械特性二、反接制動(dòng)

1．電源反接制動(dòng)(反接正轉(zhuǎn))電源反接制動(dòng)任意對調(diào)兩相

n1<0，n>0，s>1(II象限)E2、sE2、I2及T都與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，即T起制動(dòng)作用。制動(dòng)過程:a→b’

→

n↓快速至0

瞬時(shí)，T≠0，若不切除電源，電機(jī)將反向起動(dòng)。制動(dòng)電阻Rbk

作用:限制制動(dòng)電流，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(T’b>Tb)電機(jī)即從電網(wǎng)吸取電能，又從軸上吸取機(jī)械能，經(jīng)濟(jì)性較差。但制動(dòng)效果優(yōu)于能耗制動(dòng)（n=0,T≠0)P1

Pem=m1I’22r’2/s>0P2

Pm=TΩ<0(1)原理和機(jī)特2．倒拉反接制動(dòng)(正接反轉(zhuǎn))

n1>0，n<0，s>1(IV象限)(1)原理和機(jī)特過程：a→b→n↓至0

，Tc<TL，在重物G的作用下，迫使電機(jī)反T的方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入倒拉反接制動(dòng)，并在重物下放的方向加速,至T

↑=TL，以nd穩(wěn)定下放重物。倒拉反接制動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串入大電阻Rbk，對應(yīng)的人為機(jī)特與位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的交點(diǎn)落在IV象限。保持電動(dòng)接線

適用于低速勻速下放重物P1>0P2<0都轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子回路的銅耗，經(jīng)濟(jì)性差。(2)制動(dòng)電阻Rbk的計(jì)算

根據(jù)相關(guān)公式可推得：在同一轉(zhuǎn)矩下條件，固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性的轉(zhuǎn)子回路總電阻與轉(zhuǎn)差率間的關(guān)系式:轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)特上的轉(zhuǎn)差率，與固有機(jī)特上的sg對應(yīng)相同的轉(zhuǎn)矩T固有機(jī)特上對應(yīng)任意給定轉(zhuǎn)矩T的轉(zhuǎn)差率，sg=sN(T/TN)得：計(jì)算Rbk公式其中若轉(zhuǎn)子每相電阻r2未知，可用r2=sNE2N/(I2N)計(jì)算。2．倒拉反接制動(dòng)(正接反轉(zhuǎn))2．倒拉反接制動(dòng)(正接反轉(zhuǎn))

(2)制動(dòng)問題計(jì)算利用同一轉(zhuǎn)矩下轉(zhuǎn)子電阻與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系式，進(jìn)行有關(guān)制動(dòng)問題計(jì)算時(shí)有兩種情況：巳知下放轉(zhuǎn)速n，求需串入的制動(dòng)電阻Rbk

下放重物轉(zhuǎn)速為負(fù)代入求s，s必大于1。2)巳知串入的制動(dòng)電阻Rbk，求下放轉(zhuǎn)速n

當(dāng)求出s后，用n=n1(1－s)計(jì)算n時(shí)，注意n1>0。

例5-5一橋式吊車的主鉤電動(dòng)機(jī)采用某8級(jí)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。從產(chǎn)品目錄中查得該電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：PN=22kW，UN=380V，nN=723r/min，IN=56.5A，E2N=197V，I2N=70.5A。該電動(dòng)機(jī)負(fù)載為額定值，不計(jì)T0，試求：

1)電動(dòng)機(jī)欲以300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻值。

2)當(dāng)轉(zhuǎn)子接入電阻為9r2，電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行在何狀態(tài)？

3)當(dāng)轉(zhuǎn)子接入電阻為Rbk=49r2，電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行在何狀？解根據(jù)題意，得按題意工作點(diǎn)在圖中曲線2上T=TN的a點(diǎn)，它的轉(zhuǎn)差率為1)電動(dòng)機(jī)以300r/min下放重物，轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值(倒拉反接制動(dòng)狀態(tài))與曲線2上a點(diǎn)同轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)點(diǎn)是固有曲線1上的T=TN，s=sN的a’點(diǎn)故串入電阻值例5-5附圖

2)當(dāng)9r2時(shí)電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，運(yùn)行狀態(tài)對應(yīng)T=TN的串入9r2工作點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率和轉(zhuǎn)速分別為(電動(dòng)狀態(tài))3)當(dāng)Rbk=49r2時(shí)電動(dòng)機(jī)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速,運(yùn)行狀態(tài)(倒拉反接狀態(tài))三、再生制動(dòng)(回饋制動(dòng))

1．反向再生制動(dòng)n1<0，n<0，s<0(IV象限)兩相對調(diào)

適用于將重物高速穩(wěn)定下放(1)原理和機(jī)特電機(jī)反向起動(dòng)后電動(dòng)加速(T<0,n<0),當(dāng)加速到等于同步速－n1時(shí)，雖T=0，但重力轉(zhuǎn)矩的作用，使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速至高于同步速()IV象限，s<0，sE2反向，T反向，進(jìn)入反向再生制動(dòng)狀態(tài)(T>0，n<0),最終以na高速穩(wěn)定下放重物。反向再生制動(dòng)反向再生制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下放重物時(shí)，轉(zhuǎn)子回路所串電阻越大，下放速度越高,一般會(huì)切除電阻。三、再生制動(dòng)(回饋制動(dòng))由于再生制動(dòng)時(shí)s<0，使P1

Pem=m1I’22r’2/s<0，P2

Pm=TΩ<0，說明電動(dòng)機(jī)從軸上吸取機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反饋回電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)性較好。但它的下放重物的安全性較差。三、再生制動(dòng)(回饋制動(dòng))2．正向再生制動(dòng)（II象限n1>0，n>0，n>n1，s<0)這種制動(dòng)發(fā)生在變極或電源頻率下降較多的降速過程

正向再生制動(dòng)機(jī)械特性如果原來電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于a點(diǎn)，當(dāng)突然換接到倍極數(shù)運(yùn)行(或頻率突然降低很多)時(shí)，則特性突變?yōu)榍€2，因n=na不能突變，工作點(diǎn)突變?yōu)閎點(diǎn)。因nb>n’1，進(jìn)入回饋制動(dòng)，在T及TL的共同制動(dòng)下系統(tǒng)開始減速，從b點(diǎn)到n’1的降速過程中都是s<0，所以是再生制動(dòng)過程。從n’1至c點(diǎn)，是電動(dòng)降速過程。

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可得三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：

改變電機(jī)極對數(shù)改變電源頻率

改變轉(zhuǎn)差率

改變定子電壓改變轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)子串轉(zhuǎn)差電動(dòng)勢電源頻率恒定改變磁場極對數(shù)p同步轉(zhuǎn)速n1改變。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n跟隨改變只適用于籠型電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)是感應(yīng)產(chǎn)生的，隨定子磁場極對數(shù)改變而自動(dòng)改變，使兩磁場極對數(shù)保持一致，從而形成有效的平均電磁轉(zhuǎn)矩。一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速

改變繞組連接

改變電流方向

改變極對數(shù)

一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速

1．變極原理

三相籠型異步電動(dòng)機(jī)變極時(shí)一相繞組的接法設(shè)定子每相繞組都由兩個(gè)完全對稱的“半相繞組”所組成

一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速

2．兩種常用的變極方案

變極同時(shí)，任兩相出線端對調(diào)，保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。適用于電梯、傳輸帶類恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速適用于車床切削等恒功率負(fù)載調(diào)速三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的兩種變極接線每相順串，再Y聯(lián)結(jié)每相反并每相順串，再Δ聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)等效YY等效YY每相反并Y聯(lián)結(jié)一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速

變極調(diào)速具有操作簡單、成本低、效率高、機(jī)械特性硬等優(yōu)點(diǎn)，而且還有采用不同的接線方式既可適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速也可適用于恒功率調(diào)速。但是，它是一種有級(jí)調(diào)速而且只能是有限的幾檔速度，因而適用于對調(diào)速要求不高且不需要平滑調(diào)速的場合。二、

變頻調(diào)速U1≈E1=4.44f1N1kN1Φ1

結(jié)果：鐵心嚴(yán)重飽和,

I0急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增加，效率降低，從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。

改變電源頻率，可以平滑調(diào)節(jié)同步速n1，從而使電動(dòng)機(jī)獲得平滑調(diào)速。由1．變頻與調(diào)壓的配合

若f↓,U1不變,Φ1↑基頻以下調(diào)速

基頻以上調(diào)速

變頻時(shí)Φ1保持不變

U1≯UN

f↑,Φ1↓二、變頻調(diào)速2．變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性

基頻以下時(shí),U/f=常數(shù)同步點(diǎn)n1

f1

最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn)

Tst1/f1基頻以上時(shí)Tmax↓，Tst↓二、

變頻調(diào)速

變頻調(diào)速平滑性好，效率高，機(jī)械特性硬，調(diào)速范圍寬廣，只要控制端電壓隨頻率變化的規(guī)律，可以適應(yīng)不同負(fù)載特性的要求。是異步電動(dòng)機(jī)尤為籠型電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使變頻調(diào)速得到了廣泛應(yīng)用的保證（變頻器實(shí)現(xiàn)）。三、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速

繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后同步速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。

繞線轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性調(diào)速過程：設(shè)電動(dòng)機(jī)原來運(yùn)行于固有機(jī)械特性的a點(diǎn)，串入Rp1后，I’2↓，T↓，T<TL，n↓，s↑，sE2↑,I’2和T↑至T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，并在比na低的新轉(zhuǎn)速nb下穩(wěn)定運(yùn)行。計(jì)算：（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）

例5-6一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子每相電阻為0.16

，在額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為50A，轉(zhuǎn)速為1440r/min，效率為85%。現(xiàn)保持負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，將轉(zhuǎn)速降低到1050r/min，求:1)轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入電阻值；

2)降速后的效率。解

1)轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入電阻值

因調(diào)速前后的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)額定轉(zhuǎn)矩不變，同步速不變，所以電磁功率不變，轉(zhuǎn)子電流不變，定子電流也不變，則輸入電功率不變，輸出機(jī)械功率與轉(zhuǎn)速成正比，因此降速后的效率為：

2)降速后的效率

三、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速方法簡單方便，初投資少，容易實(shí)現(xiàn)，而且其調(diào)速電Rp還可以兼作起動(dòng)與制動(dòng)電阻使用。在起重機(jī)械的拖動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。缺點(diǎn)：調(diào)速的平滑性差；機(jī)特軟，調(diào)速范圍不大；空、輕載時(shí)調(diào)速不明顯；由于轉(zhuǎn)差功率sPem是轉(zhuǎn)子回路的總銅耗，低速時(shí)，轉(zhuǎn)差率大，則sPem大，效率

低(

=P2/P1=T2

/P1

n)而發(fā)熱嚴(yán)重。四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速

為了改善繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速中低速時(shí)效率低的缺點(diǎn)，將消耗在外串電阻上的大部分sPem送回到電網(wǎng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。串級(jí)調(diào)速就是根據(jù)這一指導(dǎo)思想而設(shè)計(jì)出來的。

1．串級(jí)調(diào)速原理

串級(jí)調(diào)速是指在轉(zhuǎn)子上串入一個(gè)和轉(zhuǎn)子同頻率的附加電動(dòng)勢Ef去代替原來轉(zhuǎn)子所串的電阻。

(1)Ef與E2s反相時(shí)

(2)Ef與E2s同相時(shí)

若平滑地調(diào)節(jié)Ef，則就能平滑地調(diào)低速度

若平滑地調(diào)節(jié)Ef，則就能平滑地調(diào)高速度

四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速晶閘管串級(jí)調(diào)速原理圖

2．串級(jí)調(diào)速的實(shí)現(xiàn)

為獲得一個(gè)大小、相位可調(diào)，其頻率與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相等的附加電動(dòng)勢。在工程上是先將轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢通過整流裝置變成直流電動(dòng)勢，然后串入一個(gè)可控的附加直流電動(dòng)勢去和它作用，從而避免了隨時(shí)變頻的麻煩。

系統(tǒng)工作時(shí)將異步電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢E2s經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟妷篣d，再由晶閘管逆變器將U

逆變?yōu)楣ゎl交流，經(jīng)變壓器變壓與電網(wǎng)電壓相匹配而使轉(zhuǎn)差功率sPem反饋回交流電網(wǎng)。這里的逆變電壓可視為加在異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的附加電動(dòng)勢Ef，改變逆變角可以改變U

的值，從而達(dá)到調(diào)節(jié)M轉(zhuǎn)速的目的。

串級(jí)調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性硬，調(diào)節(jié)范圍大，平滑性好，效率高，是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)很有發(fā)展前途的調(diào)速方法。四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速

2．串級(jí)調(diào)速的實(shí)現(xiàn)

五、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的斬波調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)斬波調(diào)速原理圖對繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的有級(jí)調(diào)速的改進(jìn)，可采用斬波調(diào)速

在三相橋式整流電路的一端接進(jìn)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，另一端接入外部電阻Rp，在電阻Rp的兩端并聯(lián)一個(gè)斬波器，改變斬波器的導(dǎo)通和開斷的比率，便可以改變電路中的有效電阻值，達(dá)到無級(jí)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻進(jìn)行平滑調(diào)速的目的。這就是斬波調(diào)速法

六、采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速

拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)并不調(diào)速，且與生產(chǎn)機(jī)械也沒有機(jī)械上的直接聯(lián)系，兩者之間通過電磁轉(zhuǎn)差離合器的電磁作用作軟連接。電樞：由三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)磁極：與生產(chǎn)機(jī)械連接當(dāng)If=0時(shí)，磁極不受力，機(jī)械負(fù)載靜止?！半x”當(dāng)If≠0時(shí)，電樞切割磁極磁場受力(順時(shí)針)，磁極反作用轉(zhuǎn)矩(逆時(shí)針)帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載與電動(dòng)機(jī)同方向旋轉(zhuǎn)?！昂稀绷?、采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速

電磁轉(zhuǎn)差離器機(jī)械特性

電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)，平滑調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If的大小，即可平滑調(diào)速。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下If越大，轉(zhuǎn)速也越高。

電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、控制方便且可以平滑調(diào)速，調(diào)速范圍較大(調(diào)速比10

1）因此被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙等工業(yè)部門及風(fēng)機(jī)泵的調(diào)速系統(tǒng)中。

由于離合器的電樞是鑄鋼，電阻大，其機(jī)械特性軟，不能滿足靜差度的要求，調(diào)速范圍不大。為此可采用速度負(fù)反饋的晶閘管閉環(huán)控制系統(tǒng)，得到硬度高的機(jī)械特性，以擴(kuò)大調(diào)速范圍。

第六章其他用途的電動(dòng)機(jī)第六章其他用途的電動(dòng)機(jī)

在拖動(dòng)系統(tǒng)中，除了使用前面介紹的直流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)外，還有使用其他各種用途的電動(dòng)機(jī)。本章主要介紹一些常用的或新穎的其他用途的電動(dòng)機(jī)，如單相異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)等，以適應(yīng)生產(chǎn)和日常生活中的各種需要。下面逐一簡介它們的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)。第一節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：接單相交流電源運(yùn)行結(jié)構(gòu)簡單（定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）成本低廉，運(yùn)行可靠性能遜于三相異步電動(dòng)機(jī)，只制成小容量應(yīng)用

：廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、小型電氣設(shè)備等方面。一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理脈振磁通勢的分解或合成1.單相繞組的脈振磁場及分解通入單相繞組的交流電單相交流電單相繞組脈振磁通勢F正向旋轉(zhuǎn)磁通勢F+反向旋轉(zhuǎn)磁通勢F-分解合成F+與F-大小相同、同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向相反，也可進(jìn)行合成為FF=0F正向最大F=0F反向最大F=02.單相異步電動(dòng)的機(jī)械特性一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（T-s)單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)可想象為是由兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)合成，其中一臺(tái)磁場F+正轉(zhuǎn)，另一臺(tái)磁場F-反轉(zhuǎn)。F+對應(yīng)T+=f(s+)，s+=(n1-n)/n1F-對應(yīng)T-=f(s-)，s-=(-n1-n)/(-n1)=2-s+

當(dāng)T+為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，T-就為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；反之前者是制動(dòng)的，后者就是驅(qū)動(dòng)的。T是兩者的合成轉(zhuǎn)矩。F對應(yīng)的合成曲線T

結(jié)論：（１）當(dāng)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，n＝0，s+＝s-＝1，這時(shí)T+＝T-，故Tst＝0，表明單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能自行起動(dòng)。（２）如果外力作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這時(shí)s≠1，T≠0。若合成轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則將加速并達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，而旋轉(zhuǎn)的方向由電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的方向來定。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)后，氣隙中的磁場變?yōu)闄E圓形旋轉(zhuǎn)磁場。（３）因存在反向電磁轉(zhuǎn)矩T-，起制動(dòng)作用，使得電動(dòng)機(jī)的總輸出轉(zhuǎn)矩減小，所以，單相異步電動(dòng)機(jī)的過載能力,效率,功率因數(shù)等均低于同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)。2.單相異步電動(dòng)的機(jī)械特性一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理二、單相異步電動(dòng)機(jī)的類型及起動(dòng)方法

單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)因脈振磁場而不能自行起動(dòng)，必須在起動(dòng)時(shí)建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。常用的方法是采取分相式或罩極式。1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)

在電動(dòng)機(jī)定子鐵心上安放在空間相位上相差90°電角度的兩套繞組。兩相對稱電流兩相對稱繞組繞組參數(shù)相同、空間隔90°電角度圓形旋轉(zhuǎn)磁場（幅值不變、轉(zhuǎn)速n1=60f/p)通入兩相合成磁場

當(dāng)兩相繞組不對稱或兩相電流不對稱時(shí)，例如繞組的匝數(shù)不等，電流的大小不等或相位差不是90°時(shí)，則氣隙中將產(chǎn)生一個(gè)幅值變動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁通勢，其合成磁通勢矢量端點(diǎn)的軌跡為一個(gè)橢圓(長軸為F++F-，短軸為F+-F-)，即為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的分解或合成1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)反之：一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以分解為兩個(gè)大小不等的正向和反向圓形旋轉(zhuǎn)磁場。同樣，反向旋轉(zhuǎn)磁場起制動(dòng)作用。1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（1）單相電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)主繞組(工作繞組)輔助繞組(起動(dòng)繞組)匝數(shù)較少，導(dǎo)線截面較小，與主繞組相比，電抗小而電阻大（有時(shí)還串一電阻R）

兩電流不同相產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁通勢，使電動(dòng)機(jī)能夠自行起動(dòng)

離心開關(guān)，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值，斷開起動(dòng)繞組相位差<90°,因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，適用于輕載起動(dòng)。1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（2）單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電阻起動(dòng)不同的是起動(dòng)繞組支路串了一個(gè)電容。電容器選擇適當(dāng)，使IZ超前IU的相位達(dá)到90°起動(dòng)時(shí)就有可能得到一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場，具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（3）單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)用于300ｍｍ以上電風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)等的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都接入要設(shè)計(jì)成能長期工作的。電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)兩相電動(dòng)機(jī)，可以提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)和效率，運(yùn)行性能優(yōu)于電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)性能遜色于電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（4）單相雙值電容電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電容器起動(dòng)電容器即有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又有較好的運(yùn)行性能電動(dòng)機(jī)常用在家用泵、小型機(jī)械等中。單相分相式電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法：對調(diào)主繞組或輔助繞組的兩個(gè)接線端子。2.單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)短路環(huán)凸極式鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子Φ1Φ2φ2通過短路環(huán)時(shí)在其內(nèi)感應(yīng)的電動(dòng)勢EK短路環(huán)內(nèi)由于感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢對應(yīng)的電流IK及磁通φK

。某時(shí)刻通過短路環(huán)的總磁通φ2φ2與φK的合成是通過短路環(huán)的新總磁通

φ’2φ2總是滯后于Φ1,氣隙中產(chǎn)生移動(dòng)磁場。移動(dòng)的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)向罩住部分。這也就電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向第二節(jié)三相同步電動(dòng)機(jī)同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)n=n1同步電動(dòng)機(jī)三相旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一般用于2、4極一般用于4極及以上同步機(jī)的結(jié)構(gòu)中，定子與三相異步電動(dòng)機(jī)類似，接入三相電源，但轉(zhuǎn)子是不同的，是直流勵(lì)磁。一、三相同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理三相交流電施于三相定子繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場直流電施于轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(極)以某種方法起動(dòng)后,定轉(zhuǎn)子磁場間異性相吸,轉(zhuǎn)子磁場跟隨定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)子磁場間的夾角θ越大，獲得的切向力越大，T越大θ=0當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場就無法拖動(dòng)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，稱為“失步”，電動(dòng)機(jī)不能正常工作。

改變同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向：三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)，定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，與三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法相同。二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)三相同步電動(dòng)機(jī)P2一定，調(diào)節(jié)If的大小時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)子磁場大小變化。為保持定、轉(zhuǎn)子合成磁場不變，定子磁場必定要發(fā)生變化，因而會(huì)引起定子交流電流的大小和相位發(fā)生變化，而相位變化就起調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)的作用。正常勵(lì)磁If

，定子電流的cosφ=1，電流最小。過勵(lì)I(lǐng)f↑,轉(zhuǎn)子磁場↑；定子電流I↑，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是容性的（超前），產(chǎn)生的增量磁通是去磁的，以抵消轉(zhuǎn)子磁場↑。欠勵(lì)I(lǐng)f↓,轉(zhuǎn)子磁場↓；定子電流I↑，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是感性的（滯后），產(chǎn)生的磁通增量彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子磁場的↓。同步電動(dòng)機(jī)的V型曲線

改變勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)很可貴的特性。由于電網(wǎng)上的負(fù)載多為異步電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，因此如果將運(yùn)行在電網(wǎng)上的同步電動(dòng)機(jī)工作在過勵(lì)狀態(tài)下，則除拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械外，還可用它吸收超前的無功電流去彌補(bǔ)異步電動(dòng)機(jī)吸收的滯后無功電流，從而可以提高工廠或系統(tǒng)的總功率因數(shù)。所以為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，現(xiàn)代同步電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計(jì)為1~0.8（超前）。

如果將同步電動(dòng)機(jī)接在電網(wǎng)上空載運(yùn)行，專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，則稱之為同步調(diào)相機(jī)，或稱同步補(bǔ)償機(jī)。二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)三、三相同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

同步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的電磁吸引力所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在一個(gè)周期內(nèi)要改變兩次方向，故不能產(chǎn)生平均的同步電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不能自行起動(dòng)。轉(zhuǎn)子磁極極靴裝有籠型繞組，用其產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩來起動(dòng)。異步起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁回路中應(yīng)串聯(lián)起動(dòng)電阻，以限制感應(yīng)電流，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到95%n1，切除電阻通入適當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流，從而產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子牽入同步運(yùn)行。異步起動(dòng)法第七章控制電機(jī)

本章在已學(xué)過的常規(guī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本理論的基礎(chǔ)上，簡要地介紹幾種有特殊性能的常用控制電機(jī)

交直流伺服電動(dòng)機(jī)、交直流測速發(fā)電機(jī)及步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性等。

第七章控制電機(jī)控制電機(jī)概述控制電機(jī)系統(tǒng)中

廣泛應(yīng)用于國防、航天航空技術(shù)、先進(jìn)工業(yè)技術(shù)、民用領(lǐng)域之尖端技術(shù)與現(xiàn)代化裝備中。運(yùn)行高可靠性性能要求特性參數(shù)高精度對控制信號(hào)的快速響應(yīng)

傳遞信息變換控制信號(hào)執(zhí)行控制信號(hào)自動(dòng)控制應(yīng)用雷達(dá)的掃描跟蹤、飛機(jī)自動(dòng)駕駛、數(shù)控機(jī)床控制、遙測遙控、工業(yè)機(jī)器人控制、宇宙飛船等都少不了控制電機(jī)?？刂齐姍C(jī)概述控制電機(jī)按功能分類執(zhí)行用控制電機(jī)

交、直流伺服電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)測速用控制電機(jī)

交、直流測速發(fā)電機(jī)

測位用控制電機(jī)

自整角機(jī)

旋轉(zhuǎn)變壓器

（電信號(hào)控制動(dòng)作）(速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào))第一節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。即將接收到的控制電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度輸出。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對伺服電動(dòng)機(jī)的性能要求：無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象?？蛰d始動(dòng)電壓低,靈敏度高機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性為線性,調(diào)速范圍寬?？焖夙憫?yīng)。一、直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)控制方式電磁式（他勵(lì)）和永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)與對應(yīng)的普通直流電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上并無本質(zhì)上的差別電樞控制磁場控制電樞回路電感小，響應(yīng)快，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多采用電樞控制。UcUaUc：控制電壓Control一、直流伺服電動(dòng)機(jī)工作原理

直流伺服電動(dòng)機(jī)與普通直流電動(dòng)機(jī)的工作原理是完全相同的。對于電磁式且為樞控方式，當(dāng)勵(lì)磁繞組施加恒壓時(shí)，建立氣隙磁通Φ，電樞繞組作為控制繞組接收到控制電壓Uc后，電樞繞組內(nèi)的電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)控制電壓Uc=0時(shí)，Ic=0，電磁轉(zhuǎn)矩T=0，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。保證了電動(dòng)機(jī)無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，所以直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一種很好的執(zhí)行元件。電樞控制一、直流伺服電動(dòng)機(jī)特性與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)特相似。不同Uc時(shí)的機(jī)特族是線性的控制電壓UC越大，則n=0時(shí)對應(yīng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T也越大，越利于起動(dòng)。T一定Uc越大n越高T一定時(shí)的n=f(Uc)機(jī)械特性調(diào)節(jié)特性不同T時(shí)的調(diào)特族是線性的控制電壓UC<始動(dòng)電壓Uc0，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)—“失靈區(qū)”。同樣的T下，失靈區(qū)越小，靈敏度越高。T1始動(dòng)電壓一、直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)論

優(yōu)點(diǎn)：直流伺服電動(dòng)機(jī)在電樞控制方式運(yùn)行時(shí)，特性的線性度好，調(diào)速范圍大，效率高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，沒有“自轉(zhuǎn)現(xiàn)象”，可以說，具有理想的伺服性能。

缺點(diǎn)：電刷和換向器的接觸電阻數(shù)值不夠穩(wěn)定，對低速運(yùn)行的穩(wěn)定有一定影響。此外，電刷與換向器之間的火花有可能對控制系統(tǒng)產(chǎn)生有害的電磁波干擾。結(jié)論二、交流伺服電動(dòng)機(jī)

交流伺服電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上類似單相異步電動(dòng)機(jī)。它的定子鐵心是用硅鋼片、鐵鋁合金或鐵鎳合金片疊壓而成，在其槽內(nèi)嵌放兩個(gè)空間相差90

電角度的兩個(gè)定子繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組，另一個(gè)是控制繞組。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子形式籠型轉(zhuǎn)子非磁性杯形轉(zhuǎn)子與普通三相異步電動(dòng)機(jī)籠型轉(zhuǎn)子相似，只是外形上細(xì)而長，縮小直徑可使慣量降低；功率因數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度大，但快速響應(yīng)性能稍差，低速運(yùn)行也不夠平穩(wěn)。1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理二、交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非磁性空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖外定子定子繞組杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子軸軸承用鋁或鋁合金制成。壁厚只有0.2～0.8mm，能在內(nèi)、外定子之間的間隙中運(yùn)轉(zhuǎn)。特有的由導(dǎo)磁材料制成優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，摩擦轉(zhuǎn)矩小，響應(yīng)快、運(yùn)行平穩(wěn)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣隙大，空載電流大，功率因數(shù)較低。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)空間相差90o電角度勵(lì)磁繞組工作原理控制繞組勵(lì)磁電壓和控制電壓分別施加于兩個(gè)繞組上，共同作用在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，在籠形轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條中或杯形轉(zhuǎn)子的筒壁上感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流(渦流)，再與磁場作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使籠型或杯型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的原理圖當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，控制信號(hào)消失，即斷開控制繞組，變成單相時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。自轉(zhuǎn)現(xiàn)象：“自轉(zhuǎn)”的消除：增加伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻。變成單相后，電磁轉(zhuǎn)矩>0,與轉(zhuǎn)速的方向相同，電動(dòng)機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。變成單相后，電磁轉(zhuǎn)矩<0,與轉(zhuǎn)速的方向相反，制動(dòng)作用，電動(dòng)機(jī)立即停傳。轉(zhuǎn)子電阻較大（臨界轉(zhuǎn)差率sm≥1）時(shí)的機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電阻較?。ㄅR界轉(zhuǎn)差率sm<1）時(shí)的機(jī)械特性工作原理1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法

交流伺服電動(dòng)機(jī)不僅須具有受控于控制信號(hào)而起動(dòng)和停轉(zhuǎn)的伺服性，而且還須具有轉(zhuǎn)速的大小及其轉(zhuǎn)向的可控性。

而交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大小調(diào)節(jié)，是靠兩相繞組合成橢圓旋轉(zhuǎn)磁場的橢圓度大小來自動(dòng)調(diào)節(jié)的。橢圓度大，正轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場相應(yīng)地會(huì)削弱，對應(yīng)的正向轉(zhuǎn)矩減??；反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場則加強(qiáng)，對應(yīng)的反向轉(zhuǎn)矩增大，合成轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速降低；反之轉(zhuǎn)速增大。

轉(zhuǎn)向的改變靠控制電源反相，使合成磁場反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子跟著反轉(zhuǎn)。（1）幅值控制改變控制電壓的幅值來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。Uc↓,n↓,當(dāng)Uc=0，則n=0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。與相位差始終是90

因交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大，臨界轉(zhuǎn)差率sm大，機(jī)械特性很接近線性關(guān)系，但電阻過大，機(jī)械特性變軟，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低。調(diào)節(jié)特性近似線性，調(diào)節(jié)特性更清楚地表示出伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨控制信號(hào)變化的關(guān)系。（2）相位控制通過改變控制電壓的相位來控制交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。β=90

，轉(zhuǎn)速最高,β

↓,n↓,當(dāng)β=0，則n=0，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)?？刂齐妷旱姆当３植蛔兘涣魉欧妱?dòng)機(jī)相位控制接線示意圖與間的相位差為β（3）幅－相控制交流伺服電動(dòng)機(jī)幅—相控制接線示意圖移相電容由于移相電容的作用，當(dāng)改變的幅值時(shí)，不僅相對改變，它們之間的相位也發(fā)生改變。因此這是一種幅值和相位復(fù)合控制方式。當(dāng)?shù)姆?0時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。幅—相控制的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性不如幅值控制和相位控制時(shí)的線性度好。但由于幅—相控制方式的設(shè)備簡單，不用移相器，并有較大的輸出功率，實(shí)際應(yīng)用最廣泛。第二節(jié)測速發(fā)電機(jī)作用：測速發(fā)電機(jī)是一種測速元件，它將輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。在自動(dòng)控制及計(jì)算裝置中，測速發(fā)電機(jī)可以作為檢測元件、阻尼元件、計(jì)算元件和角加速信號(hào)元件。自控系統(tǒng)對測發(fā)的主要要求：輸出電壓對轉(zhuǎn)速的變化靈敏，即測速發(fā)電機(jī)的輸出特性斜率要大。輸出電壓與轉(zhuǎn)速保持嚴(yán)格的線性關(guān)系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，響應(yīng)快按照測速發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)分類：可分為直流、交流兩大類一、直流測速發(fā)電機(jī)1.直流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)

與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同按勵(lì)磁方式分類：永磁式他勵(lì)電磁式因測速發(fā)電機(jī)的功率較小，而永磁式不需另加勵(lì)磁電源,也沒有因勵(lì)磁繞組溫度變化而影響輸出電壓的問題，所以應(yīng)用廣泛。

1.直流測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理工作原理空載時(shí)U∝n直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性直流測速發(fā)電機(jī)的工作原理圖負(fù)載時(shí)，經(jīng)推導(dǎo)可得測發(fā)的負(fù)載電阻RL↓→斜率↓2.產(chǎn)生的誤差和改進(jìn)方法一、直流測速發(fā)電機(jī)改進(jìn):負(fù)載電阻RL不得小于規(guī)定值，轉(zhuǎn)速不得高于規(guī)定值電樞磁阻的去磁作用,高速時(shí),輸出特性變成非線性電刷接觸電阻的非線性,出現(xiàn)失靈區(qū)溫度的影響,勵(lì)磁繞組長期通電而發(fā)熱，電阻↑,勵(lì)磁電流,磁通↓,顯線性誤差改進(jìn):選用接觸壓降較小的金屬一石墨刷改進(jìn):勵(lì)磁繞組串聯(lián)一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻直流測速發(fā)電機(jī)的輸出特性二、交流測速發(fā)電機(jī)

交流異步測速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與交流伺服電動(dòng)機(jī)相似，為了提高系統(tǒng)的快速性和靈敏度，減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，目前廣泛應(yīng)用的交流異步測速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子都是空心杯形結(jié)構(gòu)。在機(jī)座號(hào)小的測速發(fā)電機(jī)中，定子槽內(nèi)嵌放著空間相差90o角度的兩相繞組，其中一相繞組作為勵(lì)磁繞組；另一相作為輸出繞組。在機(jī)座號(hào)較大的測速發(fā)電機(jī)中，常把勵(lì)磁繞組嵌放在外定子上，而把輸出繞組嵌放在內(nèi)定子上，以便調(diào)節(jié)內(nèi)、外定子間的相對位置，使剩余電壓最小。內(nèi)、外定子的空氣隙中，為空心杯形轉(zhuǎn)子。

交流測速發(fā)電機(jī)有異步式和同步式兩種，下面介紹在自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣的交流異步測速發(fā)電機(jī)。結(jié)構(gòu)

工作原理二、交流測速發(fā)電機(jī)率為f1，其軸線就是d軸。d軸的脈振磁通只能在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電動(dòng)勢，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，根據(jù)欏次定律，此電流所產(chǎn)生的磁通

rd和N1產(chǎn)生的磁通方向相反，所以合成磁通僅為沿d軸的磁通，而N2的軸線是q軸，它與d軸磁通沒有耦合關(guān)系，故不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，輸出電壓為零。即