电机与电器交流电机

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1、第三章交流电机交流伺服电动机伺服电动机又称执行电动机，它能把接收的电压信号转换为电动机转轴上的机械角位移或角速度的变化，具有服从控制信号的要求而动作的功能。可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。交流伺服电动机伺服电动机的特点：(1)宽广的调速范围，机械特性和调节特性均为线性。(2)快速响应性能好，在控制信号变化时，能迅速地从一种状态过渡到另一种状态。(3)灵敏度要高，即在很小的控制电压信号作用下，伺服电动机就能起动运转。(4)无自转现象。所谓自转现象就是转动中的伺服电动机在控制电压为零时继续转动的现象；无自

2、转现象就是控制电压降到零时，伺服电动机立即自行停转。交流伺服电动机交流伺服电动机一般为两相交流电机。转子有笼形和杯形两种。定子为两相绕组，并在空间相差90°电角度，一个为励磁绕组，另一个为控制绕组。交流伺服电动机的工作原理一、圆形旋转磁场设两相对称绕组通入两相电流如下：则产生一个圆形旋转磁场：交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理产生圆形旋转磁场的条件：两绕组产生的磁势相等即可，即：NuIu=NvIv若磁势不相等，则产生的磁场是椭圆形旋转磁场交流伺服电动机的工作原理二、椭圆形旋转磁场的分析——分解法1、

3、脉动磁场的分解脉动磁场可以看做是椭圆形旋转磁场的椭圆度大到极端的情况。通过分解法可以把一个脉动磁场分解为两个赋值相等、转速相同、转向相反的圆形旋转磁场的叠加结果。脉动磁场分解为两个旋转磁场的示意图交流伺服电动机的工作原理2、椭圆形旋转磁场的分析假设两相电流相位差90度，两相绕组对称，而电流幅值不等，则产生一个椭圆形磁场，设两相电流幅值之比为则产生的两个磁场可以表示如下：交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机的工作原理将以上所得磁场进行合成：交流伺服电动机的工作原理此时，相当于两个旋转磁场共同作用于转子上，产生的合

4、成转矩使转子转动，两个磁场的大小关系取决于两相电流的幅值之比。交流伺服电动机的控制方法1、幅值控制保持Uj不变，改变Uk的幅值以改变转速。交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法参与合成的每一条机械特性曲线：特点：临界转差率大于1。原因：交流伺服电动机转子电阻都很大，导致临界转差率大于1优点：调速范围宽，可消除“自转”。交流伺服电动机的控制方法M1M2曲线合成结果：交流伺服电动机机械特性曲线。交流伺服电动机的控制方法以上曲线在第一象限内的部分就是电动机运行状态部分。有效信号系数越小，磁场椭圆度越大，反向转

5、矩越大，合成转矩在第一象限内的值就越小。交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法调节特性：当转矩一定时，控制电压与转速之间的关系。（在机械特性曲线中，平行n轴做多条直线（M=C），将直线与曲线交点坐标在调节特性曲线坐标系中标出并连成线既得调节特性曲线。交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法（3)控制信号为0时的机械特性和“自转”现象自转：伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为“自转”。显然,我们需要的是当控制信号为零时,转子的转速也为零,此时，只要转子旋转的方向和电磁转矩的方向相反,

6、就可以实现此目的。交流伺服电动机的控制方法使电机制动到停止，从而消除“自转”增加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的Sm+≥1，使正向旋转的电机在控制电压消失后的电磁转矩为负值，即为制动转矩，使电机制动到停止；若电机反向旋转，则在控制电压消失后的电磁转矩为正值，也为制动转矩，交流伺服电动机的控制方法2、相位控制通过改变Uk与Uj之间的相位差来控制电机的转速和转向，幅值保持不变。交流伺服电动机的控制方法UkUjUksin改变相位差即可改变控制电压中与激磁电压垂直分量的大小，此时与幅值控制效果相同。注意：由于控制电压

7、还有一个分量与激磁电压平行，互相增强，所以对于同样的负载，当幅值控制与相位控制控制系数相同时，相位控制可以输出相对更大的转速。交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法3、幅相控制幅值-相位控制是指对幅值和相位差都进行控制，通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压的相位差来控制伺服电动机的转速。单相异步电动机单相异步电动机就是指用单相交流电源供电的异步电动机。单相异步电动机因其电源的方便而在家用电器、医疗器械以及工具中广泛使用。单相异步电动机基本工作原理单相异步电动机单绕组通电后产生的脉振磁场，可以分解为

8、正、反向旋转的两个旋转磁场。因此，电动机的电磁转矩是由两个旋转磁场产生的电磁转矩的合成。由于两磁场对称，所以合成转矩必过原点，且机械特性曲线关于原点对称。单相异步电动机基本工作原理单相异步电动机基本工作原理机械特性具有下列特点：(1)当转子转动时，n=0，T+=T−，T=0，表明单相异步电动机一相绕组通电时无起动转矩，不能自行起动。(2)旋转方向不固定时，由外力矩确定旋转