1、下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出4.1 三相异步电动机的机构和工作原理三相异步电动机的机构和工作原理4.2 三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性4.3 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用4.4 单相异步电动机和特种异步电动机单相异步电动机和特种异步电动机下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出本章要求本章要求:1.1.了解三相异步电动机的基本结构和工作原理；了解三相异步电动机的基本结构和工作原理；2.理解三相异步电动机的特性；理解三相异步电动机的特性；3.掌握三相异步电动机的使用方法；掌握三相异步电动机的使用方法；4.了解单向异步电动机、力矩电动机和直
2、线异步了解单向异步电动机、力矩电动机和直线异步电动机的特点。电动机的特点。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 实现机械能与电能互相转换的旋转机械称为实现机械能与电能互相转换的旋转机械称为电机。电机。把机械能转换为电能的电机称为把机械能转换为电能的电机称为发电机发电机；把电能转换为机械能的电机称为把电能转换为机械能的电机称为电动机电动机。电机按电源电机按电源的种类：的种类：直流电动机直流电动机交流电动机交流电动机异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出1-1-定子绕组定子绕组 2-2-轴承框轴承框 3-3-轴轴 4-4-轴承轴
3、承 5-5-定子铁芯定子铁芯 6-6-机壳机壳 7-7-转子铁芯转子铁芯 8-8-转子导体转子导体 9-9-端环端环 10-10-冷却片冷却片定子定子：产生旋转磁：产生旋转磁场的。主要由场的。主要由机座、机座、定子铁心、定子绕组定子铁心、定子绕组和端盖等组成和端盖等组成。机座是由铸铁或铸机座是由铸铁或铸钢组成。钢组成。定子铁心是定子铁心是电动机电动机磁路的一部分磁路的一部分，由相，由相互绝缘的厚度为互绝缘的厚度为0.5mm0.5mm的硅钢片叠压的硅钢片叠压而成。而成。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出定子绕组是定子的定子绕组是定子的电路部分电路部分，采用漆包线（或，采用漆包线
4、（或丝包漆包线）绕制，共分三组，分布在定子铁心丝包漆包线）绕制，共分三组，分布在定子铁心槽内，在槽内，在空间排列彼此相隔空间排列彼此相隔120o，构成对称的三，构成对称的三相绕组三个绕组的首端接头分别为相绕组三个绕组的首端接头分别为U1、V1、W1表示，其对应的末端接头分别表示，其对应的末端接头分别U2、V2、W2表示表示。可以接成。可以接成星形星形和和三角形三角形。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 转子转子是输出机械转矩。转子主要由是输出机械转矩。转子主要由转子铁心、转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等转子绕组、转轴和风扇等组成。组成。转子铁心是电动机磁路的一部分，由厚度为转
5、子铁心是电动机磁路的一部分，由厚度为0.5mm0.5mm相互绝缘的硅钢片叠压成圆柱形而成。在相互绝缘的硅钢片叠压成圆柱形而成。在其外圆表面冲有均匀分布的平行槽，槽内用来嵌其外圆表面冲有均匀分布的平行槽，槽内用来嵌放转子绕组。放转子绕组。转子绕组根据构造不同，分为转子绕组根据构造不同，分为鼠笼式鼠笼式和和绕线式绕线式两种形式。两种形式。笼型转子（图笼型转子（图4-54-5）去掉铁心，整个转子绕组的去掉铁心，整个转子绕组的外形就像一个笼，故称笼型转子。外形就像一个笼，故称笼型转子。绕线式转子（图绕线式转子（图4-6)4-6)的绕组和定子绕组相似，在的绕组和定子绕组相似，在转子铁心槽内嵌放对称的三相
6、绕组，作星形联结。转子铁心槽内嵌放对称的三相绕组，作星形联结。尾端连在一起，首端接三个铜制集电环，通过电尾端连在一起，首端接三个铜制集电环，通过电刷与外电路的可变电阻器相联接，用于刷与外电路的可变电阻器相联接，用于起动或调起动或调速速。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出机座与端盖机座与端盖机座的作用机座的作用主要是固定和支撑定子铁心，另外主要是固定和支撑定子铁心，另外有的异步电动机还依靠机座来散热。有的异步电动机还依靠机座来散热。中小型异步电动机机座一般由铸铁制成。中小型异步电动机机座一般由铸铁制成。对于大容量的异步电动机，一般采用钢板焊接对于大容量的异步电动机，一般采用钢板
7、焊接的机座。的机座。端盖的作用端盖的作用是放置轴承并支撑电动机转子。是放置轴承并支撑电动机转子。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出定子的旋转磁场定子的旋转磁场规定：规定：电流由首端流向末电流由首端流向末端为正值，由末端流向首端为正值，由末端流向首端为负值，流入用端为负值，流入用“”表示表示,流出用流出用“”表示表示。三相定子绕组的分布三相定子绕组的分布在三相异步电动机中通在三相异步电动机中通入三相对称交流电。入三相对称交流电。2sin()2sin(120)2sin(120)UVWuUtuUtuUtU1U2V1V2W1W2L1L2L3i1i2i3下一页下一页章目录章目录返回返回
8、上一页上一页退出退出U1U2V1V2W1U1U2V1V2W1W2W2U1U2V1V2W1W20t 2tt34tU1U2V1V2W1W2下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出一对磁极的旋转磁场当磁场电流变化一周时，旋一对磁极的旋转磁场当磁场电流变化一周时，旋转磁场在空间正好转过一周转磁场在空间正好转过一周。对于。对于50HN的工频的工频来说，转速：来说，转速：116060 50minnfr当旋转磁场具有当旋转磁场具有P对磁极时，旋转磁场转速为：对磁极时，旋转磁场转速为：表表4-11160fnp旋转磁场的转速又称同步转速，旋转磁场的转速又称同步转速，旋转方向是由旋转方向是由电流相序决
9、定的，任意对调两根相线，则旋转电流相序决定的，任意对调两根相线，则旋转磁场将反向旋转。磁场将反向旋转。产生具有一对磁极的旋转磁场。定子绕组采取产生具有一对磁极的旋转磁场。定子绕组采取不同的结构和接法还可以获得不同的结构和接法还可以获得3对、对、4对、对、5对等对等不同极对数的旋转磁场。不同极对数的旋转磁场。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u转子的转动转子的转动同步转速同步转速n1按顺时针方向按顺时针方向转动，设磁场不动，转子转动，设磁场不动，转子与磁场之间存在相对运动与磁场之间存在相对运动，逆时针切割磁力线运动，逆时针切割磁力线运动，用，用右手定则右手定则，判断出导，判断出
10、导体的电流方向，通电导体体的电流方向，通电导体在磁场中受力，用在磁场中受力，用左手定左手定则则，判断受力方向，如图，判断受力方向，如图所示。所示。电磁力电磁力F对转轴形成电磁转矩对转轴形成电磁转矩T，其方向与旋转磁场，其方向与旋转磁场方向一致，于是转子就顺着旋转磁场的方向转动起方向一致，于是转子就顺着旋转磁场的方向转动起来了。来了。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u转差率转差率同步转速同步转速n1与转子转速与转子转速n之差称为转速差，转速之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率，用差与同步转速的比值称为转差率，用s表示。表示。121nnsn转差率是分析异步电动机运行
11、情况的一个重要参转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数。取值范围：数。取值范围：异步电动机在正常运转时转差率的数值都比较小异步电动机在正常运转时转差率的数值都比较小，并且变化范围不大。空载时，转子转速与同步，并且变化范围不大。空载时，转子转速与同步转速几乎没有差别。电动机具有很强的自适应能转速几乎没有差别。电动机具有很强的自适应能力。力。例题：例题：4-101s下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出电磁转矩是指其转子在三相通电低定子绕组所产电磁转矩是指其转子在三相通电低定子绕组所产生的旋转磁场中受到的电磁力产生的转矩，电磁生的旋转磁场中受到的电磁力产生的转矩，电磁转矩与电磁
12、功率成正比，即转矩与电磁功率成正比，即1()mPTN M111226026060(/)rad snffpp是旋转磁场的同步角速度，异步电动机的电磁转矩与转子电流之间的关系：异步电动机的电磁转矩与转子电流之间的关系：12cosMC其中：为转矩常数，为主磁通，为转子绕组的功率因数。1 22cosMTCI下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出转速转速n与电磁转矩与电磁转矩T的关系，即的关系，即n=f（T）曲线，）曲线，称电动机的机械特性曲线。称电动机的机械特性曲线。T0TmTstTNnmn1nNn稳定工作点稳定区不稳定区u稳定区和不稳定区稳定区和不稳定区当电机工作在一点时，由于当电机工
13、作在一点时，由于外界因素负载增加，此时电外界因素负载增加，此时电磁转矩磁转矩T增加，增加，n下降，使下降，使电路达到稳定。电路达到稳定。电动机在稳定运行时，其电电动机在稳定运行时，其电磁转矩和转速的大小都决定磁转矩和转速的大小都决定于它所拖动的机械负载。于它所拖动的机械负载。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u三个重要转矩三个重要转矩额定转矩额定转矩TN额定转矩是额定转矩是 电动机在额定电压下，以额定转速运电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，其轴上输出的转矩。行，输出额定功率时，其轴上输出的转矩。3109550260NNNNNNNPPPTnn最大转矩最大转矩T
14、m最大转矩最大转矩Tm是电动机能够提供的极限转矩。电是电动机能够提供的极限转矩。电动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则转矩就越来越低，很快导致堵转。转矩就越来越低，很快导致堵转。mNTT描述电动机的过载能力：过载系数描述电动机的过载能力：过载系数一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为1.82.2下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出起动转矩起动转矩 Tst或或(Tqp)电动机在接通电源被起动的最初瞬间，电动机在接通电源被起动的最初瞬间，n=0,s=1，这时的转矩称为起动转矩。这时的转矩称为起动转矩。如果起动转矩
15、小于负载转矩，即如果起动转矩小于负载转矩，即Tst180电动机的允许温升电动机的允许温升（）658090140下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u类型的选择类型的选择三相异步电动机有三相异步电动机有笼型笼型和和绕线转子绕线转子两种类型，如两种类型，如果没有特殊要求，应尽可能采用笼型异步电动机果没有特殊要求，应尽可能采用笼型异步电动机。只有在起动负载大和有一定调速要求，不能采。只有在起动负载大和有一定调速要求，不能采用笼型异步电动机拖动的场合，才采用绕线转子用笼型异步电动机拖动的场合，才采用绕线转子异步电动机。异步电动机。u额定功率（容量）的选择额定功率（容量）的选择在选用电动
16、机功率时，应考虑电动机的实际工作在选用电动机功率时，应考虑电动机的实际工作方式。基本工作方式有方式。基本工作方式有“连续连续”、“短时短时”和和“断续周期断续周期”三种。三种。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出连续工作制（连续工作制（S1）12LNPPPL为生产机械的负载功率为生产机械的负载功率1生产机械本身的效率生产机械本身的效率2电动机与生产机械之间的传动效率电动机与生产机械之间的传动效率直接连接时直接连接时2=1，传动时，传动时2=0.95。短时工作制（短时工作制（S2）我国规定短时工作制的标准持续时间为我国规定短时工作制的标准持续时间为10、30、60、90min等四
17、种。等四种。断续周期工作制（断续周期工作制（S1）实际上常采用类比法和实验法。实际上常采用类比法和实验法。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u额定电压的选择额定电压的选择根据使用场所的电源电压和电动机的功率来决定。根据使用场所的电源电压和电动机的功率来决定。一般三相异步电动机采用一般三相异步电动机采用380V，单相电动机选用，单相电动机选用220V。u额定转速的选择额定转速的选择u结构的选择结构的选择通常采用较多的是同步转速为通常采用较多的是同步转速为1500r/min的异步电的异步电动机（动机（4极）。极）。结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等几种结构有开启式、防护式、封
18、闭式和防爆式等几种，应根据电动机的工作环境进行选择。，应根据电动机的工作环境进行选择。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出电动机的起动就是把电动机的定子绕组与电源接电动机的起动就是把电动机的定子绕组与电源接通，使电动机的转子有静止加速到以一定转速稳通，使电动机的转子有静止加速到以一定转速稳定运行的过程。由于异步电动机的起动电流大而定运行的过程。由于异步电动机的起动电流大而起动转矩较小，故常采取一些措施来减小起动电起动转矩较小，故常采取一些措施来减小起动电流，增大起动转矩。流，增大起动转矩。异步电动机的起动方法通常有以下几种：异步电动机的起动方法通常有以下几种：u直接起动直接起动
19、容量在容量在4KW以下的三相异步电动机一般都采用直以下的三相异步电动机一般都采用直接起动。满足以下公式电动机可以直接起动：接起动。满足以下公式电动机可以直接起动：344AKVAAKW直接起动的起动电流（）电源电压器总容量（）电动机额定电流（）电动机功率（）下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u减压起动减压起动就是借助起动设备将电源电压适当降低后加在定子就是借助起动设备将电源电压适当降低后加在定子绕组上进行起动，待电动机转速升高到接近稳定时绕组上进行起动，待电动机转速升高到接近稳定时，在使电压恢复到额定值，转子正常运行。，在使电压恢复到额定值，转子正常运行。Y-起动起动Y-起动时
20、的起动电流是起动时的起动电流是联结直接起联结直接起动电流的动电流的1/3。适用与正常工作时为适用与正常工作时为联结的电动机。联结的电动机。13stYLYstLIUZIUZ自耦减压起动自耦减压起动自耦减压起动时，电动机定子电压降与定子电流为自耦减压起动时，电动机定子电压降与定子电流为直接起动时的直接起动时的1/K，而电压器一次电流降为直接起，而电压器一次电流降为直接起动时的动时的1/K2，由于，由于T与与U2成正比，故起动转矩也降成正比，故起动转矩也降为直接起动时的为直接起动时的1/K2。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出软起动软起动软起动是近年来随着电力电子技术的发展而出现软
21、起动是近年来随着电力电子技术的发展而出现的新技术，起动时通过软起动器的新技术，起动时通过软起动器(一种晶闸管调压一种晶闸管调压装置）使电压从某一较低值逐渐上升至额定值。装置）使电压从某一较低值逐渐上升至额定值。UUN直接起动Y-起动软起动O0.6UN0.1UNUN/3直接起动Y-起动软起动n0T起动电压起动电压起动转矩起动转矩下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u绕线转子异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动对于绕线转子异步电动机可以采用转子加电阻的对于绕线转子异步电动机可以采用转子加电阻的方法起动。方法起动。T0Tmnmn1nR2R2R2Tst Tst频敏变阻器起动频敏变阻
22、器起动T0n1n自然特性接频敏变阻器特性下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出调速是指在电动机负载不变的情况下人为地改变调速是指在电动机负载不变的情况下人为地改变电动机的转速。电动机的转速。1601(1)fnsnsp（）u变极调速变极调速改变三相异步电动机定子绕组的联结，可以改变改变三相异步电动机定子绕组的联结，可以改变磁极对数，从而得到不同的转速。不能实现无级磁极对数，从而得到不同的转速。不能实现无级调速。调速。u变频调速变频调速改变三相异步电动机的电源频率，可以得到平滑改变三相异步电动机的电源频率，可以得到平滑的调速。连续改变电源频率可以实现大范围的无的调速。连续改变电源频率
23、可以实现大范围的无级调速，这是一种比较理想的调速方法。级调速，这是一种比较理想的调速方法。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u变转差率调速变转差率调速变转差率调速是在不改变同步转速变转差率调速是在不改变同步转速n1的条件下的的条件下的调速，通常只用于绕线转子异步电动机。通过转调速，通常只用于绕线转子异步电动机。通过转子电路中串接调速电阻来实现的。子电路中串接调速电阻来实现的。T0Tmnbn1nRaRbRanaTLab负载转矩负载转矩TL，转子电，转子电阻为阻为Ra，电动机稳定，电动机稳定运行，转速为运行，转速为na；若；若TL不变，工作点有不变，工作点有a到到b，转速下降，转
24、速下降，s增增大。大。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u反转反转三相异步电动机的转子转向取决与旋转磁场的转三相异步电动机的转子转向取决与旋转磁场的转向。要使电动机反转，只要将接在定子绕组上的向。要使电动机反转，只要将接在定子绕组上的三根电源线中的任意两根对调，改变电动机电流三根电源线中的任意两根对调，改变电动机电流的相序的相序。u制动制动制动制动方法方法机械制动机械制动（电磁制电磁制 动器动器）电气制动电气制动能耗制动能耗制动：切断电源，把转子：切断电源，把转子及拖动负载的动能转化为电能及拖动负载的动能转化为电能在转子电路中以热能形式消失在转子电路中以热能形式消失的制动方法
25、。的制动方法。反接制动反接制动：改变电源相序，是：改变电源相序，是电动机旋转磁场反转的制动方电动机旋转磁场反转的制动方法。法。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出单相异步电动机转子一般都为笼型的，通入单相交流电单相异步电动机转子一般都为笼型的，通入单相交流电产生一个脉动磁场，不能自行起动，必须借助外力。产生一个脉动磁场，不能自行起动，必须借助外力。u电容分相式电容分相式利用在利用在一相绕组上串联电容一相绕组上串联电容C的方法的方法，使流过电，使流过电容的电流容的电流ic超前于另一相电流大约超前于另一相电流大约900。M1Ci2i1tii1i20(a)电路图 (b)波形图4590
26、 360下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出电容分相式电动机可以方向运转，只要利用一电容分相式电动机可以方向运转，只要利用一个开关将个开关将工作绕组与起动绕组互换即可工作绕组与起动绕组互换即可（因为（因为：旋转磁场的转向由两个绕组中电流的相序决：旋转磁场的转向由两个绕组中电流的相序决定的）。定的）。这种单相异步电动机常见于电冰箱、鼓风机、这种单相异步电动机常见于电冰箱、鼓风机、医疗器械等。医疗器械等。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出 电阻分相启动式电动机的副绕组导线线径细，电阻分相启动式电动机的副绕组导线线径细，匝数少，电阻大，电感量小，使副绕组呈阻性电匝数
27、少，电阻大，电感量小，使副绕组呈阻性电路。其主绕组导线线径粗，匝数多，电阻很小，路。其主绕组导线线径粗，匝数多，电阻很小，电感量大，呈感性电路。这样两绕组接在同一单电感量大，呈感性电路。这样两绕组接在同一单相电源上时，绕组中的电流就不同相，从而使单相电源上时，绕组中的电流就不同相，从而使单相交流电分为两相，形成旋转磁场而产生启动转相交流电分为两相，形成旋转磁场而产生启动转矩。当转速达到额定值的矩。当转速达到额定值的70%80%时，启动开时，启动开关使副绕组脱开电路，由主绕组单独维持电动机关使副绕组脱开电路，由主绕组单独维持电动机转动。转动。u电阻分相起动异步电动机电阻分相起动异步电动机下一页下
28、一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出罩极式单相异步电动机定子铁心做罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子仍为鼠笼式。在定成凸极式，转子仍为鼠笼式。在定子磁极上开一个槽，将磁柱分为两子磁极上开一个槽，将磁柱分为两部分，在较小磁极上套一个短路铜部分，在较小磁极上套一个短路铜环，称为罩极。在磁极上绕有单相环，称为罩极。在磁极上绕有单相绕组，通入单相交流电，铁心中便绕组，通入单相交流电，铁心中便产生交变磁通，铜环中产生感应电产生交变磁通，铜环中产生感应电流。感应电流产生的磁通将阻碍原流。感应电流产生的磁通将阻碍原磁场的变化，使罩极穿过的磁通滞磁场的变化，使罩极穿过的磁通滞后于未罩铜环部分
29、穿过的磁通。总后于未罩铜环部分穿过的磁通。总体上看，好像磁场在旋转，从而获体上看，好像磁场在旋转，从而获得启动转矩。得启动转矩。u罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出（1 1）调速性能好）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。调速范围广，易于平滑调节。（2 2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。（3 3）易于控制。）易于控制。直流电机：直流电机：（1 1）轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床等调速）轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床等调速 范围大的大型设备。范围大的大型设备。（2 2）用蓄电池做电源的
30、地方，如汽车、拖拉机等。）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。应用：应用：下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出直流电动机也由定子和转子构成。直流电动机也由定子和转子构成。定子的主要作用定子的主要作用是产生磁场，包括主磁极、换向磁极、机座和电刷等。主是产生磁场，包括主磁极、换向磁极、机座和电刷等。主磁极由铁心和励磁线圈组成，用于产生一个恒定的主磁场。磁极由铁心和励磁线圈组成，用于产生一个恒定的主磁场。换向磁极安装在两个相邻的主磁极之间，用来减小电枢绕换向磁极安装在两个相邻的主磁极之间，用来减小电枢绕组换向时产生的火花。电刷装置的作用是通过与换向器之组换向时产生的火花。电刷装置
31、的作用是通过与换向器之间的滑动接触，把直流电压、直流电流引入或引出电枢绕间的滑动接触，把直流电压、直流电流引入或引出电枢绕组。组。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出转子由电枢铁心、电枢绕组和换向器等组成。转子由电枢铁心、电枢绕组和换向器等组成。电枢铁心上冲有槽孔，槽内放电枢绕组，电枢铁心电枢铁心上冲有槽孔，槽内放电枢绕组，电枢铁心也是直流电动机磁路的组成部分。电枢绕组的也是直流电动机磁路的组成部分。电枢绕组的端端装有换向器，换向器由许多铜质换向片组成一个圆装有换向器，换向器由许多铜质换向片组成一个圆柱体，换向片之间用云母绝缘。换向器是直流电动柱体，换向片之间用云母绝缘。换向器
32、是直流电动机的重要构造特征，换向器通过与电刷的摩擦接触机的重要构造特征，换向器通过与电刷的摩擦接触，将两个电刷之间固定极性的直流电流变换成为绕，将两个电刷之间固定极性的直流电流变换成为绕组内部的交流电流，以便形成固定方向的电磁转矩组内部的交流电流，以便形成固定方向的电磁转矩。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出FF (a)直流电动机原理图 (b)线圈受力方向NSABabNS+U接通直流电压接通直流电压U U时，直流电流为从时，直流电流为从a a边流入，边流入，b b边流出，由边流出，由于于a a边处于边处于N N极之下，极之下，b b边处于边处于S S极之下，则线圈受到电磁力极
33、之下，则线圈受到电磁力而形成一个逆时针方向的电磁转矩而形成一个逆时针方向的电磁转矩T T，使电枢绕组绕轴线，使电枢绕组绕轴线方向逆时针转动。方向逆时针转动。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出FF (a)直流电动机原理图 (b)线圈受力方向NSABbaNS+U当电枢转动半周后，当电枢转动半周后，a a边处于边处于S S极之下，而极之下，而b b边处于边处于N N极之下。极之下。由于采用了电刷和换向器装置，此时电枢中的直流电流方向由于采用了电刷和换向器装置，此时电枢中的直流电流方向变为从变为从b b边流入，从边流入，从a a边流出。电枢仍受到一个逆时针方向的边流出。电枢仍受到一个
34、逆时针方向的电磁转矩电磁转矩T T的作用，继续绕轴线方向逆时针转动。的作用，继续绕轴线方向逆时针转动。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：直流电机又可细分为：他励电动机：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：复励电动机：励磁线圈与转子电枢
35、的联接有串有并，接在励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在 同一电源上。同一电源上。M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出结构与单相异步电动机相似。两个绕组：一个励结构与单相异步电动机相似。两个绕组：一个励磁绕组；另一个是控制绕组，空间相隔磁绕组；另一个是控制绕组，空间相隔900。伺服电动机在自动控制系统和计算装置中作为伺服电动机在自动控制系统和计算装置中作为执行执行元件元件用来驱动控制对象，又名执行元件。功能：用来驱动控制对象，又名执行元件。功能：把把所接受的电信号（电压信号）转换为电动机轴上的所接受的电信号（电压
36、信号）转换为电动机轴上的角位移或驱动控制对象角位移或驱动控制对象。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出交流伺服电动机有很好的伺服交流伺服电动机有很好的伺服性，在一定负载下，控制电压性，在一定负载下，控制电压大时，电动机转速高，控制电大时，电动机转速高，控制电压小时电动机转速低，控制电压小时电动机转速低，控制电压为零时，电动机就停转。当压为零时，电动机就停转。当控制电压相反时，电动机反转控制电压相反时，电动机反转。T0nTLUC0.8UC0.6UC0.4UC交流伺服电动机运行交流伺服电动机运行平稳，噪声小。平稳，噪声小。交流伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的机械特性ufi1i2
37、KucLC下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出直流伺服电动机采用永磁式或他励式励磁，其直流伺服电动机采用永磁式或他励式励磁，其结构与一般直流电动机基本相同，为了减小转结构与一般直流电动机基本相同，为了减小转动惯量而做得细长些。动惯量而做得细长些。控制方式有两种：电枢控制方式有两种：电枢控制控制（线性度好、损耗小、响应迅速所以大多（线性度好、损耗小、响应迅速所以大多数直流伺服电动机采用电枢控制方式）、数直流伺服电动机采用电枢控制方式）、磁极磁极控制控制。电动机转速正比于电枢电动机转速正比于电枢电压，电动机转向取决电压，电动机转向取决与电枢电压的极性。机与电枢电压的极性。机械特性方
38、程：械特性方程：2aEETURanTCC CT0nUa0.8Ua0.6Ua0.4Ua下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出当负载转矩当负载转矩T恒定时，转速恒定时，转速n与电枢与电枢Ua也是成线性关系的也是成线性关系的。电动机的调节特性也是一。电动机的调节特性也是一组平行的直线。组平行的直线。n0Ua123LLLTTT1LT2LT3LT直流伺服电动机与交流伺服电动机相比，它的优直流伺服电动机与交流伺服电动机相比，它的优点具有点具有线性的机械特性，可以在很大范围内平滑线性的机械特性，可以在很大范围内平滑地调节转速，起动转矩大，单位容积的体积小，地调节转速，起动转矩大，单位容积的体积
39、小，重量轻重量轻；缺点是；缺点是换向器和电刷的接触可靠性差，换向器和电刷的接触可靠性差，所产生的火花对无线电有干扰所产生的火花对无线电有干扰。多用于高精度的。多用于高精度的自动控制系统及测量装置等设备中。自动控制系统及测量装置等设备中。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出步进电动机是一种将电脉冲信号变换成角位移步进电动机是一种将电脉冲信号变换成角位移或直线位移的执行元件。这种电动机每输入一或直线位移的执行元件。这种电动机每输入一个脉冲信号，它就转动一定的角度或前进一步个脉冲信号，它就转动一定的角度或前进一步，故又称为脉冲电动机。，故又称为脉冲电动机。步进电动机转子的位移与脉冲数
40、成正比，因而步进电动机转子的位移与脉冲数成正比，因而其转速与脉冲频率成正比。其转速与脉冲频率成正比。按励磁方式可分为反应式、永磁式、和感应按励磁方式可分为反应式、永磁式、和感应式三种。其中反应式应用比较普遍。式三种。其中反应式应用比较普遍。图：图：4-34下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出步进电动机工作时，驱动电源将脉冲信号电压按步进电动机工作时，驱动电源将脉冲信号电压按一定的顺序轮流加到定子三相绕组上。按一定的顺序轮流加到定子三相绕组上。按通电顺通电顺序序的不同，三相反应式步进电动机有的不同，三相反应式步进电动机有单三拍控制单三拍控制、双三拍控制和六拍控制、双三拍控制和六拍
41、控制等三种方式。等三种方式。所谓所谓“拍拍”，是指步进电动机从一相通电状态换，是指步进电动机从一相通电状态换接到另一通电状态。接到另一通电状态。每一拍使转子在空间转过一个角度，前进一步，每一拍使转子在空间转过一个角度，前进一步，这个角度称为步距角。这个角度称为步距角。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u单三拍控制单三拍控制当绕组单独通入电脉冲时，由于磁力线总是力图从当绕组单独通入电脉冲时，由于磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，从而产生磁拉力，形成一反磁阻最小的路径通过，从而产生磁拉力，形成一反应力矩，使转子的两个齿与定子磁极对齐。图应力矩，使转子的两个齿与定子磁极对齐。图4
42、-34“单三拍单三拍”是每次只有一相绕组通电，经三次换接是每次只有一相绕组通电，经三次换接，绕组的通电方式完成一个循环。，绕组的通电方式完成一个循环。当电脉冲信号一个一个顺序输入进来，三相定子绕当电脉冲信号一个一个顺序输入进来，三相定子绕组按组按 A B C A的顺序轮流通电，则电动机则的顺序轮流通电，则电动机则按顺时针方向一步一步地转动，步距角为按顺时针方向一步一步地转动，步距角为300。通电通电换接三次，则磁场旋转一周，转子只前进了一个齿换接三次，则磁场旋转一周，转子只前进了一个齿距角（转子四个齿时齿距角为距角（转子四个齿时齿距角为900）。）。步进电动机的转速取决与脉冲的频率，频率越高，
43、步进电动机的转速取决与脉冲的频率，频率越高，则转速越高。则转速越高。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出u双三拍控制双三拍控制如果每次有如果每次有两相绕组通电两相绕组通电，即按照，即按照U、V V、W W、U U、V的顺序通电，则为三相双三拍控制。的顺序通电，则为三相双三拍控制。三相双三拍控三相双三拍控制的步距角也为制的步距角也为300。由于双三拍控制每次都是两相绕组通电，在转换过程中始由于双三拍控制每次都是两相绕组通电，在转换过程中始终有一相绕组通电，因而工作比较稳定。终有一相绕组通电，因而工作比较稳定。u六拍控制六拍控制三相六拍控制是上述两种控制方式的混合，即按三相六拍控制
44、是上述两种控制方式的混合，即按UU、V V V、W W W、U U的顺序通电。每转换一次的顺序通电。每转换一次，步进电动机顺时针旋转，步进电动机顺时针旋转150，即步距角为，即步距角为150。定子三相绕定子三相绕组需经六次换接才能完成一次循环，故称为六拍控制组需经六次换接才能完成一次循环，故称为六拍控制。这种通电方式，保证在转换过程中始终有一相绕组通电，因这种通电方式，保证在转换过程中始终有一相绕组通电，因而工作也比较稳定。而工作也比较稳定。下一页下一页章目录章目录返回返回上一页上一页退出退出无论采用何种控制方式，步距角无论采用何种控制方式，步距角与转子齿数与转子齿数Z、拍数拍数m之间都存在如下关系之间都存在如下关系:360Zm转子每一拍相当于转了转子每一拍相当于转了1/(Zm)圈，若脉冲频率为圈，若脉冲频率为f，则转子每秒就转了，则转子每秒就转了f/(Zm)圈，所以转子每分钟圈，所以转子每分钟的转速为：的转速为：60fnZm可见步进电动机的转速与脉冲频率成正比。可见步进电动机的转速与脉冲频率成正比。在实际应用中，为了使步进电动机运行平稳，需在实际应用中，为了使步进电动机运行平稳，需要步距角很小，通常为要步距角很小，通常为30或或1.50。为此将转子做成。为此将转子做成许多齿，并在定子每个磁极上也开几个齿。许多齿，并在定子每个磁极上也开几个齿。
