直流电动机单相异步电动机 步进电机.ppt

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1、,海南风光,第11讲,第七章直流电动机单相异步电动机步进电机,第七章 电动机,7.2 直流电动机7.2.1 概述7.2.2 工作原理7.2.3 电枢电动势及电压平衡关系7.2.4 电磁转矩7.2.5 机械特性7.2.6 直流电动机的调速7.2.7 直流电动机的使用和额定值7.3单相异步电动机7.4步进电机,7.2.1 概述,与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电源。,7.2.2 工作原理,一、工作原理,电刷,换向片,注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。,由左手定则，通电线圈在磁场的作

2、用下，使线圈逆时针旋转。,由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。(让磁感线穿过右手掌心，拇指指向为切割方向，四指指向就是电流方向，然后根据电流在外电路中由正极到负极，在电源内由负极到正极判断电动势方向),机械特性指的是电机的电磁转矩和转速间的关系，下边以他励和串励电机为例说明。,他励电动机和并励电动机的特性一样。,7.2.5 机械特性,一、他励电动机的机械特性,n0：理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）,当 T时n，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小，所以在负载变化时，转速 n 的变化不大，属硬机

3、械特性。,根据 n-T 公式画出特性曲线,串励的特点：励磁线圈的电流和电枢线圈的电流相同。,二、串励电动机的机械特性,设磁通和电流成正比，即=K Ia,则,据此公式做出 T-n 曲线,(1)T=0时，在理想情况下，n。但实际上负 载转矩不会为 0，不会工作在 T=0 的状态，但空载时 T 很小，n 很高。串励不允许空载 运行，以防转速过高。,串励特性：,(2)随转矩的增大，n 下降得很快，这种特性属 软机械特性。,三、复励电动机的机械特性,并励直流电动机的机械特性较硬，串励直流电动机的机械特性较软，复励直流电动机的机械特性则可折中二者的特性（并，复，串）,(2)恒功率负载（P 一定时，T 和

4、n 成反比），要选软特性电机拖动。如：电气机车等。,直流电动机特性类型的选择:,(1)恒转矩的生产机械(TL一定，和转速无关）要 选硬特性的电动机，如：金属加工、起重机 械等。,7.2.6 直流电动机的调速,与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。,下面以他励电动机为例说明直流电动机的调速方法。,（1）调速均匀平滑，可以无级调速。（2）调速范围大，调速比可达200（他励式）以上（调速比等于最大转速和最小转速之比）。,直流电动机调速的主要优点是：,由该式可知，n 和 有关，在 U 一定的情况下，改变 可改变 n。在励磁回路中串上电阻Rf，改变Rf大小

5、调节励磁电流，从而改变 的大小。,一、改变磁通（调磁）,1.原理,其中：=K If,Rf If n，但在额定情况下，已接 近饱和，If 再加大，对 影响不大，所以这种增加 磁通的办法一般不用。Rf If n，减弱磁通是常用的调速方 法。,If的调节有两种情况：,概念：改变磁通调速的方法 减小磁通，n只能上调。,2.特性的变化,调速过程:U一定,则,暂时T TL,（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多），调节控制方便。,3.减小 调速的特点：,二、改变电枢电压调速,由转速特性方程知：调电枢电压U，n0变化，斜率不

6、变，所以调速特性是一组平行曲线。,1.特性曲线,2.改变电枢电压调速的特点,（1）工作时电枢电压一定，电压调节时，不允许超 过UN，而 n U，所以调速只能向下调。（2）可得到平滑、无级调速。（3）调速幅度较大。,Uf=110V固定,U=0110V可调,改变电枢电压调速方案举例：,这种调速方法耗能较大，只用于小型直流机。串励电机也可用类似的方法调速。,三、改变转子电阻调速,在电枢中串入电阻，使 n、n0不变，即电机的特性曲线变陡（斜率变大），在相同力矩下，n,7.2.7 直流电动机的使用和额定值,限制Iast的措施：（1）启动时在电枢回路串电阻。（2）启动时降低电枢电压。,一、使用,1.启动,

7、启动时,n=0 Ea=0，若加入额定电压，则,Iast太大会使换向器产生严重的火花，烧坏换向器。一般Iast限制在(2-2.5)IaN 内。,(1)若电动机原本静止，由于励磁转矩 T=KT Ia，而 0，电机将不能启动，因此，反电动势 为零，电枢电流会很大，电枢绕组有被烧毁 的危险。,（2）如果电动机在有载运行时磁路突然断开，则 E，Ia，T 和，可能不满 足TL的要求，电动机必将减速或停转，使 Ia更大，也很危险。,措施：他励直流电动机一定要有失磁保护。一般在励磁绕组加失压继电器或欠流继电器。当失压或欠流时，自动切断电枢电源U。,2.反转,电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。,（1）反接制

8、动,3.制动,制动的所采用的方法：反接制动、能耗制动、发电回馈制动,电阻 R 的作用是限制电源反接制动时电枢的电流过大。,（2）能耗制动 电枢断电后立即接入一个电阻。,特殊情况下，例如汽车下坡时、吊车重物下降时，在重力的作用下 nn0（n0理想空载转速），这时电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从而限制电机转速过分升高。,(3)发电回馈制动,二、额定值,1.额定功率PN:电机轴上输出的机械功率。,2.额定电压UN：额定工作情况下的电枢上加的直流电压。（例：110V，220V，440V）,3.额定电流IN：额定电压下，轴上输出额定功率时的电流（并励应包括励磁电流和电枢电流）三者关系：PN=UN

9、IN（：效率）,注意：调速时对于没有调速要求的电机，最大转速 不能超过 1.2nN。,4.额定转速nN：在PN，UN，IN 时的转速。直流电 机的转速等级一般在 500r/min 以上。特殊的直流电机转速可以做到很低（如：每分钟几转）或很高（每分钟3000转以上）。,7.三相异步电动机的结构,接线盒,转轴,机座,端盖,转子,机壳,风扇,罩壳,定子铁芯及绕组,1、定子,定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。,A-X、B-Y、C-Z,三相绕组：,2、转子,转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,转子绕组：鼠笼式、绕线式。,鼠笼转子,(1)鼠笼式转子,转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子

10、绕组。,(2)绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,2、转子,鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；可人为改变电动机的机械特性。,一、三相异步电动机的转动原理,二、旋转磁场,三相定子绕组通入三相交流电(星形联接),(1)旋转磁场的产生,i 0 首端流入，尾端流出。,i 0 尾端流入，首端流出。,()电流出,()电流入,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,(2)旋转磁场的旋转方向,结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,任意调换两根电源进线(如图),结

11、论：三相电流产生的合成磁场是一个旋转的磁场。即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,(3)旋转磁场的极对数P,当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：,若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60，将形成两对磁极的旋转磁场。,(3)旋转磁场的极对数P,极对数,动画,旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关,(4)旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,三、电动机的转动原理,1、转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20,电磁力F,2、转差率,旋转磁场的同步

12、转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即,如果:,因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。,三、电动机的转动原理,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,转差率S,例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负 载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000 r/min,即,p=3,额定转差率为,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成

13、的转矩之总和。,常数，与电机结构有关,旋转磁场每极磁通,转子电流,转子电路的功率因数,一、电磁转矩,7.三相异步电动机的机械特性,一、电磁转矩,1.旋转磁场的磁通,三相异步电动机的电磁关系类似变压器。,变压器：变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2,E1、E2 频率相同，都等于电源频率。,一、电磁转矩,1.旋转磁场的磁通,旋转磁场切割导体 ee的大小与导体切割磁场的速度有关。,每极磁通,E1=4.44 f 1 N1,E1=4.44 f 2 N1,一、电磁转矩,f 1=电源频率 f,定子导体切割磁场的相对速度为 n0,e1频率为：,2.感应电势的频率 f1、f2,感应电

14、势的频率与导体切割磁场的速度有关。,转子导体切割磁场的速度为n0,e2频率为：,一、电磁转矩,3.转子感应电动势E2,E2=4.44 f2N2,当转速 n=0(s=1)时，f 2最高，且 E2 最大，有,E20=4.44 f1 N2,转子静止时的感应电势,即：E2=s E20,转子转动时的感应电势,=4.44s f1N2=s4.44f1N2,4.转子感抗X 2,=s X20,一、电磁转矩,5.转子电流 I2,一、电磁转矩,6.转子电路的功率因数 cos2,一、电磁转矩,2、机械特性曲线,机械特性是n=f(T)的函数关系,T=f(s)的函数关系,2、机械特性曲线,2、机械特性曲线,电动机在额定负

15、载时的转矩。,额定转矩TN,三个重要转矩,(N m),如某机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩是:,最大转矩 Tmax,转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax，否则将造成堵转(停车)。,电机带动负载的最大能力。,临界转差率,将sm代入得,2、机械特性曲线,O,过载系数(能力),一般三相异步电动机,最大转矩 Tmax,2、机械特性曲线,起动转矩 Tst,起动转矩是n=0 或s=1时的T,Tst体现了电机带负载的起动能力。若 Tst T2能起动，否则不能。,起动能力,1.62.2,电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而

16、自动调整，这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）。,过程:n nE2 I2 I1电源提供的P自动增加。,T2,T2 T,T=T2,n,T,达到新的平衡,U1和R2变化对机械特性的影响,U1 变化对机械特性的影响,T2,2、机械特性曲线,R2 变化对机械特性的影响,R2,Tst,n,硬特性：负载变化时,转速变化不大,运行特性好。,软特性：负载增加时转速下降较快,但起动转矩大,起动特性好。,2、机械特性曲线,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,一、起

17、动性能,问题：起动电流大，起动转矩小。,大电流使电网电压降低,影响邻近负载工作。,频繁起动时造成热量积累,使电机过热。,后果：,原因：,起动时：n=0，s=1,接通电源。,7.三相异步电动机的起动,二、起动方法,有厂内变压器且S4PN（电机功率）可直接启动。,15KW以下的电机可采用直接启动,直接起动,7.三相异步电动机的起动,降压起动,转子串电阻起动,自耦变压器降压启动。,星形三角形(Y-)降压启动,适用鼠笼式电动机。,适用线饶式电动机。,1、降压起动,Y 换接起动,降压起动时的电流为直接起动时的,起动,正常运行,设：电机每相阻抗为,7.三相异步电动机的起动,星 形 联 接 时：,Y 起动器

18、接线简图,静触点,7.电动机的起动,Y起动器Y启动接线图,Y起动,7.电动机的起动,工作,7.电动机的起动,Y起动器运行接线图,仅适用于正常运行为三角形联结的电机。,Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合,Y-换接起动应注意的问题,7.三相异步电动机的起动,自耦降压起动,Q2下合：接入自耦变 压器，降压 起动。,Q2上合：切除自耦变 压器，全压 工作。,合刀闸开关Q,自耦降压起动适合于容量较大或Y形接法异步电动机。,7.三相异步电动机的起动,Q2,定子,转子,起动时将R串入电路，起动后将R 短路。,起动电阻,2、绕线式电动机转子电路串电阻起动,7.三相异步电动机的起动,滑环,转轴,3、绕线式电

19、动机转子电路串电阻起动的特点,7.三相异步电动机的起动,若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。,R2,Tst,R2Tst,常用于要求起动转矩较大的生产机械上。,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机正转,电动机反转,三、三相异步电动机的正、反转,7.5三相异步电动机的起动,1.变频调速(无级调速),频率调节范围：0.5几百赫兹,变频调速可实现无级平滑调速,调速性能优异。,7.6 三相异步电动机的调速,2.变极调速(有级调速),P=2,P=1,采用变极调速方法的电动机称作双速电机，转速跳跃变化。,7.6 三相异步电动机的调速,3.变转差率调速(无级

20、调速),变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。,7.6 三相异步电动机的调速,1、制动方法概述,制动方法,机械制动,电气制动,能耗制动,7.7 三相异步电动机制动,反接制动,发电反馈制动,2、能耗制动,在断开电源的同时，给电动机通直流电流，形成固定磁场旋转的转子产生了与转子旋转方向相反的转距，使转子迅速停动。,7.7 三相异步电动机制动,2、反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。

21、,7.7 三相异步电动机制动,3、发电反馈制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。,n n0,7.7 三相异步电动机制动,1.型号,例如：Y 132 M4,用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。,教材表P224中列出了各种电动机的系列代号。,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,表异步电动机产品名称代号,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,1.型号,2.接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法。通常,Y 联结,联结,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,3.电压,例如：3

22、80/220V、Y/是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。,说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低 于额定值的 5%。因为在电动机满载或接近 满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使 电机的电流大于额定值,从而使电动机过热。,电机在额定运行时定子绕组上应加的线电压。,三相异步电动机的额定电压:有380V，3000V,及6000V等多种。,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,4.电流,例如：Y/6.73/11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。,5.功率与效率,电动机

23、在额定运行时定子绕组的线电流值。,额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,注意：实用中应选择容量合适的电机，防止出现“大马拉小车”的现象。,6.功率因数,三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,如：n N=1440 转/分 sN=0.04,8.绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为七级。,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,7.额定转速,电机在额定电压、额定负载下运行时的转

24、速。,7.9 电动机的选择,一、功率的选择,功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。,1.对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。,2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。,7.9 电动机的选择,二、种类和型式的选择,1.种类的选择,一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。,2.结构型式的选择,根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。,7.9 电动机的选择,三、电压和转速的选择,根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源

25、电压来决定。,Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。,三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与电 源断开，就成为单相电动机运行。此时电动机仍 将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超 过额定电流，时间一长，会使电动机烧坏。,0、三相异步电动机的单相运行,7.单相异步电动机,如果三相异步电动机在起动前就断了一线，则不 能起动，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，也会使电动机烧坏。,为什么三相异步电动机单相不能起动，且有嗡 嗡声，时间长了，也会烧坏电动机。,单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。,

26、定子,定子绕组,转子,一、单相异步电动机的概述,定子绕组通单相交 流电后,形成脉动 磁场，若不采取措 施，将无法获得所 需的起动转矩。,定子是单相绕组,转子一般用鼠笼式。,7.11 单相异步电动机,定子绕组产生的脉动磁场，分解为两个大小相等，转向相反，转速相同的旋转磁场。即：,7.11 单相异步电动机,一、单相异步电动机的概述,脉动磁场的等效,脉动磁场的分解,7.11 单相异步电动机,结论：定子绕组产生的脉动磁场，可用两个 大小相等，转向相反，转速相同的旋转 磁场的合成来等效代替。,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,(正向),起动转矩为零,(反向),7.11 单相异步电动机,一、单相异步

27、电动机的概述,单相异步电动机为了获得起动转矩，对定子进行了特殊设计。常用的有电容裂相式异步电动机和罩极式异步电动机。,1.电容裂相式异步电动机,电容裂相式的定子有有两个绕组,7.11 单相异步电动机,二、单相异步电动机的工作原理,起动绕组串接起动电容。,电容的大小使两个绕组的 电流相位相差近 90,工作绕组,起动绕组,电容裂相式的结构,起动电容,1.电容裂相式异步电动机,7.11 单相异步电动机,二、单相异步电动机的工作原理,设两相电流为,两个绕组在空间上相隔90。,7.11 单相异步电动机,二、单相异步电动机的工作原理,电容裂相式的两相旋转磁场,7.11 单相异步电动机,1.电容裂相式异步电

28、动机,二、单相异步电动机的工作原理,电容裂相式的两相旋转磁场,实现正反转的电路,改变电容C的串联位置，可使单相异步电动机反转。,将开关S合在位置1，电容C与B绕组串联，电流 iB较iA超前近90；当将S切换到位置2，电容C与A绕组串联，电流iA 较iB 超前近90。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的反转。,电动机转子转动起来后，利用离心力将开关S断开(S是离心开关)，使起动绕组BB断电。,7.11 单相异步电动机,2.罩极式单相异步电机,定子绕组,鼠笼式转子,短路环,极掌(极靴),7.11 单相异步电动机,二、单相异步电动机的工作原理,当电流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁通1，同

29、时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通2。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得2在相位上滞后1，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动转矩。,罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。,7.11 单相异步电动机,第7章 控制电机,概述7.4 步进电动机 7.4.1 结构 7.4.2 工作方式 7.4.3 小步距角的步进电动机7.5 伺服电动机 7.5.1 交流伺服电动机 7.5.2 直流伺服电动机,前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，

30、其主要任务是能量转换，例如将电能转换为机械能。本章介绍控制电机。,概述,控制电机的种类很多，本章主要介绍步进机、伺服机。,对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。,7.4 步进电动机,机理：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。,特点：(1)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。(3)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

31、。如：在数控机床、自动 绘图仪等设备中都得到应用。,下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。,7.4.1 结构,步进机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极。,定子,转子,定子绕组,定子的六个磁极上有控制绕组，两个相对的磁极组成一相。,注意：这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲，这主要是指线图的联接和组数的区别。,IA,IB,IC,7.4.2 工作方式,步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。,一、三相单三拍,（1）三相绕组联接方式：Y 型,（3）工作过程,A 相通电使转子1、3齿和 AA

32、 对齐。,同理，B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30；C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，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。,三相单三拍的特点：,（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为步距角，用S表示。,（2）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。,二、三相单双六拍,三相绕组的通电顺序为：AABBBCCCAA 共六拍。,工作过程：,A相通电，转子1、3齿和A相对齐。,所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA 通电，转子转了15。,（1）BB 磁场对 2、4 齿有磁拉力，该拉力使 转子顺时

33、针方向转动。,A、B相同时通电,（2）AA 磁场继续对1、3齿有拉力。,总之，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。,B相通电，转子2、4齿和B相对齐，又转了15。,三、三相双三拍,三相绕组的通电顺序为：AB BC CA AB 共三拍。,工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也是转30，即 S=30。,7.4.3 小步距角的步进电动机,实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，步距角越小，机加工的精度越高。,为产生小步距角，定、转子都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是 6个磁极，但每个磁极上也有五个齿。,转子的齿距等于360/40=9，齿宽、齿槽各4.5

34、。,为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。,工作原理：假设是单三拍通电工作方式。,（1）A 相通电时，定子A 相的五个小齿和转子对齐。此时，B 相和 A 相空间差120，含 120/9=齿 A 相和 C 相差240，含240/9=个齿。所以，A 相的转子、定子的五个小齿对齐时，B 相、C 相不能对齐，B相的转子、定子相差 1/3 个齿（3），C相的转子、定子相差2/3个齿（6）。,若工作方式改为三相六拍，则每通一个电脉冲，转子只转 1.5。,异步机的转动方向仍由相序决定。,同理，C 相通电再转3,（2）A 相断电、B 相通电后，转子只需转过1/3个 齿（3），使 B 相

35、转子、定子对齐。,步进机通过一个电脉冲,转子转过的角度,称为步距角。,7.5 伺服电动机,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，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。,伺服电动机的作用,7.5.1 交流伺服电动机,原理与两相交流异步电机相同，定子上装有两个绕组 励磁绕组和控制绕组。,励磁绕组和控制绕组在空间相隔90。,励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。,接线：,励磁绕组的接线,适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90，因此便产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。,例：选择电容，可使交流伺服电机电路

36、中的电压电流的相量关系如图所示。,工作时两个绕组中产生的电流 和 的相位差近90，因此便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子转动起来。,控制电压 与电源电压 两者频率相同，相位相同或反相。,（1）U2=0 时，转子停止。,这时，虽然U2=0V，U1仍存在，似乎成单相运行状态，但和单相异步机不同。若单相电机启动运行后，出现单相后仍转。伺服电机不同，单相电压时设备不能转。,交流伺服电动机的特点：,原因：交流伺服电机 R2设计得较大。所以在U2=0时，交流伺服电机的T=f(s)曲线如下页图：,当U2=0V时，脉动磁场分成的正反向旋转磁场产生的转距T、T 的合成转矩 T 与单相异步机不同。合成转矩的

37、方向与旋转方向相反，所以电机在U2=0V时，能立即停止，体现了控制信号的作用(有控制电压时转动，无控制电压时不转)，以免失控。,（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。,（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。,交流伺服电机的输出功率一般为0.1-100 W，电源频率分50Hz、400Hz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。,应用,7.5.2 直流伺服电动机,结构：与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。,工作原理：与直流电动机相同。,供电方式：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：,由机械特性可知：(1)U1（即磁通）不变时，一定的负载下，U2,n。(2)U2=0时，电机立即停转。,反转：电枢电压的极性改变，电机反转。,直流伺服电机的机械特性公式与他励直流电机一样：,直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般为1-600W。它的用途很多，如随动系统中的位置控制等。,应用：,