电机及拖动基础 教学课件 作者 汤天浩 第13章－特种电机.ppt

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1、第13章特种电机*电机及拖动基础13.1旋转变压器13.2测速发电机13.3自整角机13.4伺服电动机13.5磁阻电动机13.6磁滞电动机13.7步进电动机13.8直线电动机13.9超导电动机13.10超声波电动机1引言前面介绍的直流电机、异步电机和同步电机统称为普通电机。在日常生活和生产实际中还广泛使用着各种特殊结构和特殊用途的电机，特别是随着新技术的不断发展和新材料的不断涌现，新型特种电机的研究和应用还处在继续发展之中。由于特种电机大都用于控制系统，且功率较小，所以又称为控制电机或微特电机。从本质上讲，特种电机的基本理论和分析方法与普通电机是一致的，但又有其特殊

2、性。本章主要介绍目前基本理论业已成熟，同时又应用比较广泛的特种电机。第13章特种电机213.1旋转变压器旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机，其一、二次侧绕组分别放在定、转子上，一次侧绕组与二次侧绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角密切相关。按照输出电压与转子转角间的函数关系，可以分为正余弦旋转变压器和线性旋转变压器等。正余弦旋转变压器的输出电压与转子转角成正余弦函数关系，而线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转子转角成正比。可见，旋转变压器是将角度信号转换成与其成某种函数关系的电压信号，其主要用途就是进行坐标变换、三角运算和角度数据传输等。第

3、13章特种电机313.1.1基本结构第13章特种电机余弦输出绕组补偿绕组励磁绕组正弦输出绕组413.1.2工作原理首先分析空载时的情况，此时只有定子励磁绕组D1—D2施加交流励磁电压，其余三个绕组全部开路。显然，励磁绕组将在气隙中产生一个脉振磁场，这个脉振磁场将在正、余弦输出绕组中分别感应出电动势，即第13章特种电机（13-1）513.1.3畸变补偿当输出绕组有了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。第13章特种电机直轴分量交轴分量6直轴分量对输出特性畸变的影响是很小的，引起畸变的主要原因应该是交轴分量。第13章特种电机7为了消除畸变，就必须设法消除交轴磁

4、通的影响。消除的方法有两种，即一次侧补偿和二次侧补偿。1）一次侧补偿：在图13-2中，如果将定子上的补偿绕组D3—D4短路，则绕组D3—D4能消除输出电压的畸变。因为交轴磁通在补偿绕组中要产生感应电流，根据楞次定律，这个电流所产生的磁通是阻碍交轴磁通变化的，因此对交轴磁通起抑制作用，可以起到畸变补偿的作用。第13章特种电机82）二次侧补偿：如图13-4所示。第13章特种电机913.2测速发电机测速发电机的作用是把输入的转速信号转换成输出的电压信号，例如在电力拖动自动控制系统中，通过对转速的检测，构成转速负反馈闭环调速系统，达到改善系统调速性能的目的。对测速发电机的基

5、本要求是：1）输出电压与转速之间有严格的正比关系，以达到高精度的要求；2）在一定的转速时所产生的电动势及电压应尽可能的大，以达到高灵敏度的要求。测速发电机可分为直流测速发电机和交流测速发电机，下面分别加以介绍。第13章特种电机1013.2.1直流测速发电机直流测速发电机有两种：一种是电励磁式直流测速发电机，另一种是永磁式直流测速发电机，其基本结构和工作原理与普通直流发电机相同。第13章特种电机（13-2）为了减小电枢电流及电枢反应的去磁作用，应尽可能采用比较大的负载电阻R，并保证转速范围不要太大。对于电励磁式直流测速发电机，可以安装补偿绕组来抑制电枢电流对主磁通的影

6、响，减小误差。1113.2.1交流测速发电机交流测速发电机的定子上嵌有两相绕组，一相是励磁绕组，另一相是输出绕组，它们在空间互差90º电角度，如图13-5所示。交流测速发电机的转子有两种结构，一种是笼型转子，一种是杯型转子。第13章特种电机输出绕组励磁绕组笼型转子1213.3自整角机自整角机是用于同步传动系统中的一种特种电机，它通过电的方式在两个或两个以上无机械联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。自整角机有三相和单相之分，三相自整角机常常用于大功率传动系统中，也称为“电轴”；单相自整角机则主要用于控制系统中。这里主要介绍三相自整角机的基本结构和工作原理。第13章

7、特种电机1313.3.1基本结构第13章特种电机整步绕组励磁绕组1413.3.2工作原理第13章特种电机（13-3）根据旋转磁场和电磁转矩的基本概念，当电磁转矩为正时，其方向是使转子顺着旋转磁场方向转动；而当电磁转矩为负时，其方向是使转子逆着旋转磁场方向转动。因此，TF和TJ都是倾向于使δ=0。如果只有接收机的转子可以自由转动，它将沿着旋转磁场的方向转动，直至δ=0。如果发送机的转子不停地旋转，则接收机的转子也将以同样的速度不停地旋转。1513.3.3单相自整角机第13章特种电机脉振磁动势分解1613.4伺服电动机伺服电动机的作用是把输入的电压控制信号转换成输出