1、 教教 学学 目目 标标 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的电磁转矩和机械特性电工电子应用技术电工电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第第4 4章章 电动机电动机三相异步电动机的结构基本概念:旋转磁场 电磁转矩 机械特性三相异步电动机的选择与使用电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材第第4 4章章 电动机电动机三相交流异步电动机三相交流异步电动机 4.1 单相交流异步电动机单相交流异步电动机*4.2直流电动机直流电动机*4.3控制电动机控制电动机*
2、4.44.1三相交流异步电动机三相交流异步电动机 三相异步电动机三相异步电动机直流电动机直流电动机步进电动机步进电动机伺服电动机伺服电动机测速发电机测速发电机4.1.1 基本构造基本构造 电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。(1)定定 子子定子由定子铁心和定子绕组组成。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页
3、上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机定子铁心 定子铁心由内圆开槽的圆形硅钢片叠压而成。槽内嵌入定子绕组。定子绕组 定子绕组是用外表绝缘的铜线绕制而成。定子绕组为三相对称绕组。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机三相定子绕组的联结方式：三相异步电动机定子绕组的联结方式是指定子绕组首、末端的连接方式。有Y型和型。是在电动机的接线盒内完成的。(2)转转 子子转子由转子铁心和转子绕组组成。铁心的外圆开槽，用来安
4、装转子绕组。三相异步电动机的转子有两种型式：笼型和绕线型。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页 4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机 笼型转子绕线型转子电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机4.1.2 工作原理工作原理磁铁实验结论介于磁场内的铜质笼型绕组跟随磁场而旋转。启示三相异步电动机的转动原理与上述实验结论相似。
5、关键点三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？实验举例铜质笼型绕组电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机1.三相异步电动机的旋转磁场（1）旋转磁场的产生定子电流电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机0t结论：三相定子绕组在空间 对称时，磁场的磁极为一对。三相定子电流交变一周，磁场就旋转
6、一周。0360t0120电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（2）旋转磁场的旋转方向定子电流顺相序定子电流逆相序1n1n磁场顺时针旋转磁场逆时针旋转电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机(3)旋转磁场的转速1n1160nf 一个电流周期，一对磁极的旋转磁场在空间转过一个电流周期，一
7、对磁极的旋转磁场在空间转过360360 一个电流周期，二对磁极的旋转磁场在空间转过一个电流周期，二对磁极的旋转磁场在空间转过18018011602fn 结论：旋转磁场的转速为1160 fnp(/min)r 电源频率1f磁极对数p电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（4）旋转磁场的磁极对数p三相定子绕组空间成 对称时，旋转磁场01201p 三相定子绕组空间成 对称时，旋转磁场0602p 电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)
8、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机2.三相异步电动机的转动原理转子导体切割旋转磁场，转子导体产生感应电流。带电的转子导体与旋转磁场相互作用形成电磁转矩T，电磁转矩使转子跟随旋转磁场旋转。转动原理转子的转向与旋转磁场的转向一致。转子的转向转差率s11nnsn“异步”：电动机运行时1nn01s电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机4.
9、1.3电磁转矩和机械特性电磁转矩和机械特性22cosTTK I常数常数每极磁通每极磁通转子电路功率因数转子电路功率因数（牛顿（牛顿 米）米）1.电磁转矩T转子电流转子电流三相异步电动机的电磁转矩T是由旋转磁场与转子导体相互作用产生。T与每极磁通 、转子电流的有功分量 成正比。22I COS4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页定子电路等效转子电路等效（1）三相异步电动机的 电磁关系11 1111()()duRieeNdt 11114.44
10、fUN k （定子绕组相电压）1U 22 222()deR ieNdt kNfE222244.42E 111211()()6060p nnnn pnfsfn电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1 4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（2）电磁转矩特性22122220()sRUTKRsX()Tf s22TTKI COS1U 2022222222220()sEEIRXRsX222222222220()RRCOSRXRsX201EU 将、代入得到下式：电磁转矩与转差率的关系曲线最
11、大电磁转矩起 动电磁转矩额 定电磁转矩额定转差率临界转差率常数转差率转子每相绕组内阻转子绕组漏感抗n=0时电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（3）三个特定的电磁转矩额定电磁转矩NT()9550()NNNP kwTn牛 米额定功率额定转速起动电磁转矩stT22120stR UTKX01ns即时的电磁转矩最大电磁转矩maxT21max202UTKX0dTds对电磁转矩公式求时得到三相异步电动机的两个使用参数maxNTT（1.82.2)过载系数：起
12、动能力：stNTT（0.82.0)电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机2.机械特性()nf TAB段电动机转速n与电磁转矩T成反比,在这一区域,电动机才能带负载稳定运行,故称AB段为硬特性区。BC段为软特性区,电动机不能带负载稳定运行。负载突降负载突升带负载稳定运行在硬特性区，电动机能自适应负载的变化。（1）特性曲线电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一
13、页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（2）机械特性与定、转子电路参数的关系结论：转子电路内阻增大时，机械特性AB段变软，但起动转矩增大,即电动机的起动能力增强。定子电压变化转子电阻变化电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机4.1.4三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用起动起动定义：有载时电动机转子从静止加速至稳定运行的过程。方法：全压起动和降压起动全压起动的定义：额定电压下起动。优点：大。缺点：大stTstI降压起动方法
14、：换接降压起动和自耦变压器降压起动。优点：减小；缺点：减小Y stIstT 换接降压起动：、Y 13YststII13YststTT自耦变压器降压起动：起动转矩为全压起动的 起动电流为全压起动的 1313电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机1.笼型电动机两 种降压起动（1）换接起动Y 起动时定子绕组星形联结起动时定子绕组三角形联结起动电流关系ZUIIlpyly333llpUZII星形联结起动三角形联结起动关系IIlly31起动电磁转矩关系31l
15、YUUlUU1221()()3lYystUUT221()()lstUUTTTstyst31星形联结起动三角形联结起动关系电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机（2）自耦变压器降压起动起动转矩 关 系221()()stPTUU222112()()()PPstUUTUKK起动电流 关 系1PstUUIZZ121PststUUKIIZZK2121stststIIIKK全压起动时降压起动时关系12ststTTK（3）两种降压起动方法的实现4.1 三相交流
16、异步电动机三相交流异步电动机电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页2.绕线型电动机转子串电阻起动绕线型电动机除了上述降压起动之外还可采用转子绕组外接电阻起动优点增大转子绕组电阻，可减小起动电流。因为 ，所以可增大起动转矩。2stTR电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机调速三相异步电动机转速公式：160(1)fnsp变频调速即改变1f变极调速
17、即改变p变转差率调速即改变s优点：调速平滑，是无级调速。改变定子绕组的空间分布来实现。缺点：调速不平滑，是有级调速。改变转子电阻 来实现。2R电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机正反转1n磁场顺时针旋转1n磁场逆时针旋转改变旋转磁场的转向实现电动机的正反转。改变定子电源的相序电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三
18、相交流异步电动机制动反接制动能耗制动制动时：改变定子电源的相序即任意对调两根定子电源线，使电机产生反向的电磁转矩即制动转矩，使电机减速，并停转。注意制动瞬间，定子绕组中的电流很大，必须加以限制。当转速为零时，必须迅速切断制动电源。制动时：在切断定子电源的同时，在任意两相定子绕组中加入制动直流电源，产生制动电磁转矩，使电机减速并停转。限制电流4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机例已知三相异步电动机Y225-4的45NPK W=1480/m i nNnr=380NUV=84.2NIA=/7.0stNII=/1.9stNTT=m ax/2.2NTT=(1)采用Y-D换接起动时的起动电流和起动
19、转矩各为多少?(2)若负载转矩11510.2(),0.9LNNTN mUUUU=g和时电动机能否起动?(3)满载和半载时能否用Y-D换接起动?问?电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机4.1.5三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 例4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机电路与电子技术电
20、路与电子技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页1.型号1604YS Y异步的“异”字的拼音缩写160机座中心高度（毫米）S机座长度，S为短型、M为中型、L为长型44极电动机，极对数2p 2.额定电压NU定子绕组按规定接法施加的电源线电压3.额定电流NI额定条件下定子绕组的线电流4.额定功率 额定效率NPN额定条件下电机轴上输出的机械功率101000NNNPP 额定输入功率13NNNNPU I COS功率关系NP输入功率1P输出功率2P电机功耗P12PPP电动机功耗包括绕组的铜损、铁心的铁损和机械损耗。4.1 三相交流异步
21、电动机三相交流异步电动机电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页5.定子绕组接法在电动机接线盒中用短路铜片将定子绕组接成星形或三角形。铭牌上规定电机的接法是为了满足定子绕组的相电压 。本例的接法为 ，。1NU1380NNUUV注意使用时必须按铭牌规定的接法接线，否则会出现以下两种情况：实际加在每相定子绕组的电压超过 ，烧毁电机；实际加在每相定子绕组的电压小于 ，电机不能额定运行。铜牌1NU1NU1NU4.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工
22、学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页6.额定转速Nn转子的最高转速。使用时，根据实际机械负载来选择 。Nn7.额定工作频率Nf定子电源的频率。对电机采用变频调速时，应尽量在 以下实施。Nf8.其他工作方式：有连续、短时、断续三种。根据实际 情况来选择。绝缘等级。与电动机的温升有关。额定功率因数 。电机空载、轻载时，较小，额定负载时，为 。NCOSCOSNCOS0.80.94.1 三相交流异步电动机三相交流异步电动机电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下
23、一页上一页章目录节首页4.1.6三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择种类选择笼型电动机用于调速性能要求不高的场合：水泵、风机、运输机械的传动。绕线型电动机用于调速性能要求高的场合：电梯、起重机等的传动。功率选择12LNPP按 选择电动机的NP生产机械功率生产机械效率传动装置效率LP12转速和电压的选择电动机的额定电压应与现场电网电压一致电动机转速应尽量接近生产机械的转速，尽量简化传动机构。结构形式的选择应根据现场环境选择电动机的结构形式：开启型、防护型、封闭型、防爆型。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下
24、一页上一页章目录节首页4.2 单相交流异步电动机单相交流异步电动机*4.2单相交流异步电动机单相交流异步电动机 1.基本结构定子绕组是单相的，称为工作绕组。电动机要运转必须要产生旋转磁场，因此，必须增加起动绕组，电动机才能产生旋转磁场。定子转子电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.2 单相交流异步电动机单相交流异步电动机起动绕组的两种形式电容分相式罩极式起动绕组12VV起动绕组短路铜环电容分相式单相电机的工作绕组与起动绕组在空间成 嵌入定子铁心中。090罩极式单相电机的起动绕组为短路铜
25、环，铜环套在磁极上。2.工作原理与三相电动机的工作原理类似工作绕组电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.3 直流电动机直流电动机*4.3直流电动机直流电动机 4.3.1基本结构定子磁极机座电刷转子电枢绕组电枢铁心换向器转轴等等电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.3 直流电动机直流电动机直流电动机的性能优点（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。（2）起动、制动转矩大，易于
26、快速起动、停车。（3）易于控制。应用场合（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门 刨床等调速范围大的大型设备。（2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具型式他励式并励式串励式复励式电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.3 直流电动机直流电动机4.3.2工作原理电刷换向片电枢电源 电刷换向器在电枢线圈 中 形成电枢电流 UabcdI 载流导体 和 在磁场中受电磁力 作用abcdF由 形成电磁转矩 FT 驱动电枢（转子）旋 转 TaTCI
27、电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.3 直流电动机直流电动机4.3.3机械特性aaUR IEEECnTaTCIEaIaRTCECn电枢绕组感应电动势，总与 方向相反，成为反电势。aI电枢电流电枢绕组内阻每极磁通常数电机转速2aaaEEETUR IRUnCCC C或0nnn0EUnC2aETRnC C 特性曲线 越小，机械特性越硬n电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.3 直流
28、电动机直流电动机4.3.4直流电动机的 应 用起动正反转调速注意起动前必须先加励磁电源，且要满磁。要限制电枢电流。改变电枢电源极性或励磁电源极性。改变 改变 改变 UaR使 改变n电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 控制电动机控制电动机*4.4控制电动机控制电动机 步进电动机伺服电动机测速发电机 异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，其主异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量转换，将电能转换为机械能。控制电机要任务是能量转换，将电能转换为机械能。控制电
29、机主要主要功能是转换和传递信号。功能是转换和传递信号。伺服机将电压信号转换为转矩和伺服机将电压信号转换为转矩和转速；步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移；测速电转速；步进机将脉冲信号转换为角位移或线位移；测速电机将转速转换为电压信号。机将转速转换为电压信号。控制电机的要求是动作灵敏、准确、重量轻、体积小、控制电机的要求是动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等运行可靠、耗电少等电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 控制电动机控制电动机4.4.1伺服电动机分类交流伺服电动机
30、直流伺服电动机作用伺服电动机的作用是驱动控制对象。伺服电动机的作用是驱动控制对象。被控对象的转距和转速受信号电压控制，被控对象的转距和转速受信号电压控制，信号电压的大小和极性改变时，电动机的信号电压的大小和极性改变时，电动机的转动速度和方向也跟着变化。转动速度和方向也跟着变化。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组转子转子1.交流伺服电动机结构、工作原理与电容分相式单相异步电动机相似励磁绕组和控制绕组励磁绕组和控制绕组在空
31、间相隔在空间相隔90。（1）结构电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机接线方式（2）工作原理相位相差90的电流 和 使电机产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子就旋转起来，这就是交流伺服电动机的工作原理。控制电源励磁电源电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机（3）电磁转矩特性交流伺服电动机的交流伺服电动机的T=f(
32、s)T=f(s)曲线（曲线（U Uc c=0=0时）时）sT210sTTT021反转反转正转正转 当当U Uc c=0V=0V时，脉动磁场时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产分成的正反向旋转磁场产生的转距生的转距T T、T T 的合成转的合成转矩矩 T T 与单相异步机不同。与单相异步机不同。合成转矩的方向与旋转方合成转矩的方向与旋转方向相反，所以电机在向相反，所以电机在U Uc c=0V=0V时，能立即停止，体现了时，能立即停止，体现了控制信号的作用控制信号的作用(有控制电有控制电压时转动，无控制电压时压时转动，无控制电压时不转不转)，以免失控。，以免失控。电工与电子应用技术电工与电子应用技术
33、(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机交流伺服电动机的机械特性曲线(Uf=const)nTUC0.8 U20.6 U20.4 U2Tn（4）机械特性 从图中可看出，交流伺服电动机的机械特性较软。当控制电压 Uc 大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压 Uc 成正比。Uc 的极性改变时，转子的转向改变。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机（5）特点
34、1）UC=0 时，转子停止。2）交流伺服电机 R2设计得较大，使Sm1，Tst大，启动迅速，稳定运行范围大。3）控制电压 U2 大小变化时，转子转速相应变化，转速与电压 U2 成正比。U2 的极性改变时，转子的转向改变。应用 交流伺服电机的输出功率一般为交流伺服电机的输出功率一般为0.10.1 瓦 到几十千瓦，到几十千瓦，电源频率分电源频率分50Hz50Hz、400Hz400Hz等多种。它的应用很广泛，等多种。它的应用很广泛，如用在自动控制、温度自动记录等系统中。如用在自动控制、温度自动记录等系统中。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国
35、家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机2.直流伺服电动机MU1IfIaU2放放大大器器UU U1 1为励磁电压，为励磁电压，U U2 2为电枢电压。为电枢电压。结构：结构：与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。些。工作原理：工作原理：与直流电动机相同。与直流电动机相同。供电方式：供电方式：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一
36、页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机机械特性曲线机械特性曲线U20.8U20.6U20.4U2nT直流伺服电动机的机械特性22aEETRUnTCC C由机械特性可知：由机械特性可知：(1)(1)U U1 1（即磁通（即磁通）不变时，一定的）不变时，一定的负载下，负载下，U U2 2,n n。(2)(2)U U2 2=0=0时，电机立即停转。时，电机立即停转。电枢电压的极性改变，电枢电压的极性改变，电机反转。电机反转。正反转应用直流伺服电机的特性比交流伺服电机硬。直流伺服电机的特性比交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中，它的输出功经常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般
37、为率一般为1-600W1-600W。它的用途很多，如随动。它的用途很多，如随动系统中的位置控制等。系统中的位置控制等。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机4.4.2步进电动机原理步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。小段距离。特点(1)来一个脉冲，转一个步距角
38、。来一个脉冲，转一个步距角。(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。控制脉冲频率，可控制电机转速。(3)改变脉冲顺序，改变方向。改变脉冲顺序，改变方向。种类有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转子有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。应用步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动 绘图仪等设备中都得到应用。绘图仪等设备中都得到应用。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国
39、家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机1.反应式步进电动机的结构定子定子转子转子定子绕组定子绕组组成定子转子均由磁性材料构成，定子有六个磁极，六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相，步进电机的“相”是绕组的组数，绕组中输入直流电脉冲，与异步电机的“相”不同。转子有四个磁极。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 控制电动机控制电动机2.步进电动机的工作方式三相单三拍三相单三拍三相单双六拍三相单双六拍三相双三拍三相双三拍（1）三相单
40、三拍1）三相绕组联接方式：）三相绕组联接方式：Y 型型2）三相绕组中的通电顺序为：）三相绕组中的通电顺序为：U 相相 V 相相 W 相相U 相相 W 相相 V 相相转向与通电顺序有关正转反转电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机3）工作过程）工作过程U相通电，U 方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。U 相通电使转子相通电
41、使转子1、3齿和齿和 U1 U2对齐。对齐。同理，V相通电，转子2、4齿和V相轴线对齐，相对U相通电位置转30；W相通电再转30。这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。原理电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机特点每来一个电脉冲，转子转过每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为步距。此角称为步距角，用角
42、，用 表示。表示。转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。变通电顺序即可改变转向。（2）三相单双六拍通电顺序UUVVVWWWUU 共六拍。共六拍。每个循环周期，有六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为15。步距角的计算0360rZ m 为转子齿数 为控制拍数 rZm电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机4.4.3测速发电机结构类型他励式永磁式工作原理测速发电机的转子（转轴）由其他机械拖动，转子绕组（电枢绕组）产生感应电动势，将转速转换成电压信号。感应电动势大小与转速成正比。励磁绕组电枢EECnaaUEI R电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机测速发电机的应用举例测速发电机一般应用于转速负反馈系统。常用来控制生产机械的转速，实现恒速控制。电工与电子应用技术电工与电子应用技术(电工学电工学)普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.4 4.4 控制电动机控制电动机
