第十章 特种电机（1）（课件）- 《变压器与电动机》同步教学（劳保版）

　　一、测速发电机的分类 永磁式直流测速发电机 电磁式直流测速发电机 直流测速发电机 交流测速发电机 测速发电机 同步测速发电机 异步测速发电机 §10—1　测速发电机 第十章 特种电机 　　　 　　实质：—台普通的直流发电机。 二、直流测速发电机 　　在恒定磁场下，旋转的电枢切割磁通，在电刷之间产生直流电动势，其大小与转速成正比。 　　改变转子的旋转方向，输出电压的极性亦随之改变。从电压的变化就可反映出速度的变化，达到测速的目的。 第十章 特种电机 1.直流测速发电机基本结构 定子：有励磁绕组，加直流励磁电压。 电枢：有槽电枢、无槽电枢、空心杯电枢、印刷绕组电枢等，电枢接测量仪器或仪表。 直流测速发电机外形 直流测速发电机的结构与普通小型直流电动机相同，一般多为两极。永磁式直流测速发电机的主磁极采用永久磁铁，电磁式直流测速发电机的励磁绕组是他励式。电枢部分则完全与直流电动机相同。 第十章 特种电机 2.直流测速发电机工作原理 　　输出电压与转子的转速成正比，只要用一个直流压表就可测出速度大小及方向。 第十章 特种电机 三、交流测速发电机 1.交流测速发电机基本结构 实质上就是一种微型交流异步发电机。 　　定子：有两个对称绕组，一个是励磁绕组，接交流电压。另一个是输出绕组，接测量仪器或仪表。 　　转子：采用空心杯，壁厚0.2~0.3mm，但电阻更大。 空心杯转子的异步测速发电机内部结构 交流测速发电机的外形 交流测速发电机原理图 第十章 特种电机 5 2.交流测速发电机工作原理 交流测速发电机工作原理 转子静止时电路状态 转子转动时电路状态 第十章 特种电机 四、测速发电机的工作特性 　　交流测速发电机的工作特性包括输出幅值特性和输出相位特性。 交流测速发电机 输出幅值特性 输出相位特性 直流测速发电机 输出幅值特性 第十章 特种电机 五、测速发电机的基本要求和用途 1.主要用途 测速发电机具有测速、阻尼和计算等功能。 2.基本要求 (1)作测速元件时，要求有较高的灵敏度、线性度，且反应要快。 (2)作计算元件时，要求有较高的线性度，较小的温度误差和剩余电压，但对灵敏度则要求不高。 (3)作阻尼元件时，要求有较高的灵敏度，对线性度要求不高。 第十章 特种电机 3.常用测速发电机的性能和适用范围 空心杯转子异步 测速发电机 永磁直流 测速发电机 带温度补偿永磁 直流测速发电机 高灵敏度直流 测速发电机 电磁式直流 测速发电机 第十章 特种电机 　　伺服电动机又称执行电动机，它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能。 交流伺服电动机（以交流电源工作） 直流伺服电动机（以直流电源工作） 分类 §10—2　伺服电动机 第十章 特种电机 1.交流伺服电动机的结构 控制绕组L K 内铁心（硅钢片叠成） 励磁绕组LL 定子 励磁绕组 控制绕组 外铁心 转子（空心杯转子，细而长，由铝或铝合金的非　　　　 　　　磁性金属制成，壁厚约0.2~0.8mm，用转子　　　 　　　支架装在转轴上） 一、交流伺服电动机 交流伺服电动机 第十章 特种电机 交流伺服电动机实物图 交流伺服电动机的内部结构 第十章 特种电机 12 2.交流伺服电动机的工作原理 交流伺服电动机的工作原理 第十章 特种电机 3.交流伺服电动机的运行特点 　　两相异步电动机正常运行时，若转子电阻较小，当控制电压变为零时，电动机便成为单相异步电动机会继续运行 ，而不能立即停转，称为“自转”现象。 高电阻率导条的笼型转子 非磁性空心转子 铁磁性空心转子 　　增大转子电阻可以防止“自转”现象的发生，当转子电阻增大到足够大时，两相异步电动机的一相断电（即控制电压等于零）时电机会停转。 　　交流伺服电动机的转子有三种形式： 第十章 特种电机 交流伺服电动机0<Sm<1时转矩特性 交流伺服电动机1<Sm时转矩特性 第十章 特种电机 4. 交流伺服电动机的控制方法 （1）幅值控制 （2）相位控制 （3）幅-相控制 　　实质：利用改变正转与反转旋转磁通势大小的比例，来改变正转和反转电磁转矩的大小，从而达到改变合成电磁转矩和转速的目的。 第十章 特种电机 二、直流伺服电动机 直流伺服电动机与普通小型直流电动机在结构上无本质差别，是容量和体积都很小的微型直流电动机，励磁方式采用他励式较多。 直流伺服电动机实物图 1.直流伺服电动机的结构 第十章 特种电机 直流伺服电动机的工作原理 2.直流伺服电动机的工作原理 (1)电枢控制 (2)励磁控制 第十章 特种电机 三、伺服电动机的应用 作用：把所接受的电信号转换成为电动机转轴的角位移或角速度。 电动机名称 型号 性能特点 适用范围 外形图 一般直流伺服电动机 SY SZ 该电机具有体积小、重量轻、伺服性能好、力能指标高等优点。 广泛用于自动控制系统中作执行元件，亦可作驱动元件。 杯形电枢永磁直流伺服电动机 SYK 转动惯量和电机时间常数小，总损耗小，效率高起动、停止迅速、换向性能好、运行平稳 广泛应用于计算机外部设备、音响设备、办公设备、仪器仪表、电影摄影机和录象机等。 （转下页） 第十章 特种电机 电动机名称 型号 性能特点 适用范围 外形图 永磁交流伺服电动机 ST 具有良好的控制性能，系统的动态和静态性能好。电机能够在四象限宽调速运行 适用于精密数控机床、工业机器人、雷达以及特殊环境条件控制的关键执行部件。 笼形转子交流伺服电动机 SL 具有良好的可控性，电机运行平稳、结构简单、成本低、运行可靠。 广泛应用于各种自动控制系统、随动系统和计算装置中。 第十章 特种电机 　　步进电动机本质上是一种磁阻同步电动机或永磁同步电动机。 　　由于电源输入是一种电脉冲（脉冲电压），电动机接受一个电脉冲就相应地转过一个固定角度，故而也称脉冲电动机。 　　在自动控制系统中，可将电脉冲信号转变为转角位移量。 　　常用于较为精密 电力拖动控制系统。 步进电动机实物图 §10—3　步进电动机 第十章 特种电机 一、步进电动机的结构和种类 1．基本结构 （两相～六相，每相两个绕组套在一对 定子磁极上，称为控制绕组） 三相步进电动机定子和转子上分别有六个和四个磁极。 定子 转子 端盖 前端盖 定子 转子 后端盖 步进电动机实物解体图 步进电动机结构示意图 第十章 特种电机 2．步进电动机的种类 按励磁方式分为反应式、永磁式、感应子式（混合式）。 反应式步进电动机 永磁式步进电动机 混合式步进电动机 第十章 特种电机 23 二、步进电动机的工作原理 　　步进电动机运动的方向取决于控制绕组通电的顺序。而转子转动的速度取决于控制绕组通断电的频率，变换通电状态的频率（即电脉冲的频率）越高，转子转得越快。 三相反应式步进电动机原理图 1. 基本工作原理 第十章 特种电机 　　　一种通电状态转换到另一种通电状态称为一拍，每一拍转子转过的角度称为步距角θs，上述的通电方式称为三相单三拍运行，三相是指定子为三相绕组，单是指每拍只有一相绕组通电，三拍是指经过三次切换绕组的通电状态为一个循环。 三相单三拍运行方式 三相双三拍运行方式 三相单双六拍运行方式 　　三相步进电动机运行方式： 二、反应式步进电动机的工作原理 第十章 特种电机 AB通电 B通电 BC通电 三相双三拍 第十章 特种电机 AB通电 BC通电 CA通电 三相单双六拍 C通电 CA通电 A通电 第十章 特种电机 三相反应式步进电动机结构图 (图中状态为A相通电时位置) 三、三相反应式步进电动机 定子：三对极，每相一对，每个定子磁极的极靴上各 有5个小齿。 转子：圆周上均匀分布着40个小齿，转子的齿距等于36°/40=9 °，齿宽、齿槽各4.5°。 　　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。 第十章 特种电机 三相反应式步进电动机展开图 第十章 特种电机 　　每改变定子绕组的1次通电状态，转子就转过1个步距角θS。 　　若转子齿数为ZR，步距角θS的大小与转子齿数ZR和拍数N的关系为公式： 　　若脉冲电源的频率为f，步进电动机转速为公式： (r/min) 第十章 特种电机 　　步进电动机转速由控制脉冲频率f、拍数N、转子齿数ZR决定，与电源电压、绕组电阻及负载无关，这是它抗干扰能力强的重要原因。 　　步进电动机转过的机械角度θ与脉冲个数N1的关系： θ＝Ｎ１θＳ 第十章 特种电机 四、步进电动机的应用 特点： 能按照控制脉冲数的要求，立即启动、停止、反转。　 　数控、工业控制、数模转换和计算机外围设备、工业自动线、印刷机、遥控指示装置、航空系统 应用范围： 能实现高精度的角度开环控制。 低速时会发生振动现象。 第十章 特种电机 $$