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本课件系统讲授电动机,先说明三相异步电动机的定子与转子结构,解析旋转磁场的产生与转差率,推导电磁转矩与机械特性,进而讨论起动、调速、反转与制动方法,介绍铭牌技术数据的含义,最后概述单相异步电动机、同步电动机、直流电动机与控制电机。
本页为第七章电动机的目录页,列出本部分所包含的章节与内容框架。
第一节三相异步电动机的基本结构:本页为章节标题页,页面原文如下。
第一节三相异步电动机的基本结构定子转子
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电动机直流电动机交流电动机交流电动机同步电动机异步电动机异步电动机按交流电的相数三相异步电动机单相相异步电动机按结构绕线转子异步电动机笼型异步电动机
异步电动机由定子和转子两部分组成。一、定子定子是异步电动机固定不动的部分。
由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。定子铁心安装在机座内,由硅钢片叠成。
定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内,三相绕组的始端和末端分别接到电动机出线盒的接线柱上,这样可以根据需要将三相绕组Y形联结或形联结,使电动机使用于两种不同的工作电压。
定子接线端的联结A1B1C1C2A2B2C A BZ X YY联结联结
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二、转子转子是异步电动机旋转的部分。由转子铁心、转子绕组组成。
转子绕组可分为笼型和绕线转子两种。转子铁心仍由硅钢片叠成。笼型转子结构简单,它是在转子铁心的槽内穿入金属导体,两端装上铜环将所有的金属导体短接,自成闭合路径。
绕线转子与定子绕组相同,但三相绕组都是Y联结。三个出线端通过电动机轴上的铜环与电刷引到电动机的外部。
YBZXAC定子定子绕组(三相)机座笼型转子转子
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第二节三相异步电动机的工作原理:本节依次讲解以下内容。
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一、旋转磁场1.旋转磁场的产生定子三相绕组对称,且空间上互差120°,接成Y形。
ABCXYZABCYZXiAiCiB
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iA=ImsinωtiB=Imsin(ωt-120°)iC=Imsin(ωt-240°)对称三相电流ωtiiAiBiC波形如图规定电流正方向由始端向末端,实际流入时用表示,实际流出时用⊙表示。
ωtiiAiBiCO120°240°60°A⊙⊙BCYXZNSA⊙BCYXZNS⊙A⊙⊙BCYXZNS180°A⊙⊙BCYXZNSωt=0°iA= 0iB< 0iC> 0A⊙⊙BCYXZSNn1对称三相绕组,送入对称三相电流,一定产生旋转磁场。
ωt=60°iA> 0iB< 0iC= 0ωt=120°iA> 0iB= 0iC< 0ωt=180°iA= 0iB> 0iC< 0ωt=240°iA< 0iB> 0iC= 0
2.旋转磁场的转向旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。电流的相序:A-B-C电流的相序:A-C-Bn1n1改变电流相序,即任意对调任意两根电源线,可改变旋转磁场的方向,使电动机反转。
3、旋转磁场的转速定子每相一个线圈,旋转磁场为二极。旋转磁场的磁极对数p= 1电流变化一周,磁场也旋转一周。
磁场的转速n1=60f1(r/min)定子每相二个线圈,旋转磁场为四极。
旋转磁场的磁极对数p= 2电流变化一周,磁场也旋转0.5周。
磁场的转速n1=60f1/2 (r/min)
改变定子绕组的接线方式,可以改变异步电动机的极数。旋转磁场的转速n1与电动机的磁极对数p成反比,与交流电的频率f1成正比。
54321p600750100015003000n1/(r/min)
二、转动原理nn1F⊙Fn1=0,磁场静止,转子不能感应电流,导体静止。
n1≠0,磁场顺时针旋转。异步电动机要转动起来,要有旋转的磁场,同时转子电路必须闭合。
改变磁场旋转方向可使电动机反转。转子产生感应电流,在磁场的作用下产生电磁转矩,使转子转动起来,方向与磁场方向一致。
SN对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场转子旋转n1n
三、转差率异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的基础上的,所以电动机的转速n与旋转磁场的转速n1(又叫做同步转速)不能相等。
即n≠n1其相差的程度用转差率S来表示。转差率S是异步电动机重要的参数之一。
S≈0.02~0.06异步电动机刚起动的瞬间,n= 0 ,S= 1
例、某三相异步电动机额定转速nN= 980r/min,接在f1= 50Hz的电源上运行。
试求在额定状态下,定子旋转磁场速度n1、磁极对数p、额定转差率S。
解:∵一般额定转差率为0.02~0.06∴nN≈n1
第三节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性:本节依次讲解以下内容。
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一、转矩平衡关系三相异步电动机在拖动生产机械工作时,旋转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁转矩T,它是一个驱动转矩。
作用在电动机轴上的各种机械转矩称为负载转矩TL,它是一个阻碍转矩。
当电动机稳定运行时,驱动转矩等于阻碍转矩。即:T=TL(转矩平衡方程)若T<TL电动机减速若T>TL电动机加速
二、电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与转子电流相互作用产生的。
因此电磁转矩与旋转磁场的每级主磁通Φ、转子电流I2有关。即:T∝ΦI2转子电流I2由转子电动势E2产生。
İ2、Ė2之间的相位差角为φ2,cosφ2是转子功率因数。所以,电磁转矩T与Φ和转子电流I2的有功分量I2cosφ2成正比。
即:T=KTΦmI2cosφ2KT是决定于电动机的常数。
1.定子电路三相电动机的电磁关系与变压器相类似,定子相当与变压器一次侧,转子相当于二次侧。
以一相为例:定子每相绕组磁通Φ = Φmsinωte1=-N1dΦ/dt忽略uZ、eσ1,则u1≈-e1U1≈E1=4.44f1N1Φmf1=pn1/60u1i1i2e2e1f1f2
2.转子电路e2=-N2dΦ/dtE2=4.44f2N2Φmf2=p(n1-n)/60E2、f2为转子电动势和转子电流的频率,因为旋转磁场与定子间的相对转速为n1,定子与转子间的相对转速为n。
则有:=Sf1电动机起动瞬间n= 0,S=1f2=f20=pn1/60=f1E20= 4.44f1N2ΦmE2=4.44Sf1N2ΦmE2=SE20
转子电路呈感性Z2=R2+X2式中漏磁感抗X2=2πf2LS2=2πS f1LS2S=1,X20= 2πf1LS2X2=SX20转子电流转子功率因数
转子电路的各物理量都与转差率有关,即与转子的转速有关。I2、cosφ2与S的关系如曲线所示I2cosφ211Scosφ2起动时,S=1,n=0起动时,I2很大,cosφ2很低I2n↓ →S↑→I2↑O
T=KTΦI2cosφ23.转矩公式
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当KT、U1、R2、X20、一定的条件下,把T=f(S)曲线称为转矩特性曲线。
如图:TTmax1SSmS较小,0 <S<Sm,S↑T↑S较大,Sm<S< 1,S↑T↓将Tmax对应的Sm称为临界转差率.三、自然机械特性1.转矩特性利用导数可求得Sm=R2/X20Tmax=KTU12/2X20O
异步电动机的电磁转矩与定子相电压U12成正比。当电源电压有所变动时,对电磁转矩影响很大。
TTmax1SSmTmax′U1U1′U1>U1′T∝U2Sm与U1无关U1↓→T↓→n↓ →S↑→I2↑→I1↑电压不足,会造成电流增大,电动机发热。
0 <S<Sm电动机运行稳定,Sm<S< 1电动机运行不稳定。
临界转差率Sm与R2成正比。最大转矩Tmax与R2无关。R2′< R2″TTmax1SSm′R2′R2″Sm″2.机械特性在电源电压U1不变时,电动机的转速n和电磁转矩T间的关系称为电动机的机械特性。
n=f(T)机械特性曲线可由转矩特性曲线得来:TstTNnNnTmaxTn1ABCnmn>nm(AB段):为稳定工作区(S较小),具有硬特性,即电动机具有自动适应负载能力。
TL↓→T>TL→n↑ →S↓→T↓ →T=TL0<n<nm(BC段):为不稳定工作区。
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一般,过载系数λm为1.8~2.2。λm也表示短时允许过载能力。
起动转矩Tst:电动机刚起动n= 0,S= 1时的转矩。由S=1可得Tst∝U12Tst与R2有关当U1减小时,Tst减小,当R2适当增大时,Tst会增大
起动能力λS=一般Tst=(1~2.2)TN。只有当TL<Tst时电动机才能起动。
否则会发生“堵转”,此时电流I1I2都很大。I2与S的关系如曲线所示I211S起动时,S=1,n=0起动时,I2很大,I2n↓ →S↑→I2↑O
Tst″TnTst′U1′<U1″U1′U1″Tst″TnTst′R2′<R2″R2′R2″Tst∝U2U↓,Tst↓U↓,Tmax↓R2↓,Tst↓R2↓,Tmax不变四、人工机械特性
例1、一台三相异步电动机,电源电压U1=220V,f1= 50 Hz,额定转速nN=1425r/min,转子电路的电阻R2=0.03Ω,感抗X20=0.09Ω,磁极对数p=2,E1/E20=11。
求:(1)电动机起动瞬间的E20,f20,I20,cosφ20;
(2)转子达到额定转速nN时的E2,f2,I2,cosφ2。
U1≈E1= 220VE20=E1/11=20V起动瞬间f20=f1=50HZ解:转子转速为nNn1=60f1/p=1500r/minSN=(n1-nN)/nN=0.05E2=SE20=1Vf2=Sf20=2.5HzX2=SX20=0.0045Ω
例2、一台异步电动机,额定转矩TN=65.9N·m,额定转速nN=1450r/min,起动能力为1.4,过载系数为2.0,求Tmax、Tst、PN。
解:λS=Tst=1.4×65.9=92.9N·m
第四节三相异步电动机的使用:本页为章节标题页,页面原文如下。
第四节三相异步电动机的使用起动调速反转制动
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2.起动方法全压起动(直接起动)全压起动简单、经济、但Ist较大。
适用于PN≤10kW的中小型电动机,或者电动机功率小于变压器容量的20%,同时电网电压下降不超过5%。
降压起动降压起动即起动时降低加在定子绕组上的电压,当电动机转速接近额定值时,再将定子绕组上的电压恢复到额定值。
由于加到定子绕组上的电压U1下降,所以起动电流下降,同时起动转矩也下降。
因此降压起动适用于轻载或空载起动。
形运行Y形起动C2C1B2B1A2A1SS常用的降压起动方法:Y-换接起动这种方法只适用于正常运转时形联结的电动机。
当S2接起动端时,定子三相绕组Y形联结。起动电流(线电流)IstY=UP/z当S2接运行端时,定子三相绕组形联结。
起动电流(线电流)Ist=
IstY/Ist=1/3起动电流是Y起动电流的三倍。利用Y-换接起动时,电源供给电流可下降为原来的1/3。
又因为所以TstY/Tst=1/3联结起动定子绕组相电压是Y联结起动的倍。
利用Y-换接起动时,起动转矩下降为原来的1/3。
例、一台三相异步电动机,额定功率为30kW,额定转速为1470r/min,联结,在额定负载下运行线电流为57.5A,Tst/TN=1.2,Ist/IN=7,试求:(1)用Y-换接起动时的起动转矩和起动电流;
(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时,用Y-换接起动是否可以?
起动电流Ist= 7IN= 7×57.5A =402.5AY-换接起动时TstY=Tst/3 =1.2×194.9÷3 N·m=77.96N·mIstY=Ist/3= 402.5÷3 A= 134.17ATN= 9550×30÷1470N·m = 194.9N·mTL=0.6TN=0.6×194.9N·m=116.94N·mTL>TstY不可以TL=0.25TN=0.25×194.9N·m=48.725N·mTL<TstY可以解:
自耦变压器降压起动这种方法适用于容量较大或不能采用Y-起动的三相笼型异步电动机。
降压起动全压运行S2接起动端时,定子三相绕组接至自耦变压器的二次侧,电压低于电源电压。
S2接运行端时,定子三相绕组接至电源电压。
·M3~ABCU2U1Ist′IstT自耦变压器U1/U2=K> 1降压起动电流Ist′=U2/z = Ist/K直接起动电流Ist=U1/z降压起动从电网吸收的电流IstT= Ist′/K=Ist/K2TstT=Tst/K2自耦变压器降压起动的起动电流与起动转矩都是直接起动的1 /K2倍。
定子电路串电阻降压起动起动时定子串联电阻,当电动机的转速接近额定转速时,再将串入电阻去除。
此种方法的缺点是起动时电阻上消耗较大的功率。这种方法适用正常运行的Y或联结的三相异步电动机。
绕线转子异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动常用转子串电阻或串频敏变阻器两种方法。
转子串电阻起动是在转子电路中串入电阻Rst,起动后,随着转速上升逐渐减小Rst,最终将Rst全部短路。
起动瞬间n=0,S=1R2↑→I2↓→Ist↓Tst″TnTst′R2R2+RstR2↑→Tst↑绕线转子异步电动机的转子串电阻起动,不仅限制起动电流,同时增大起动转矩。
因此,绕线转子异步电动机比笼型异步电动机的起动性能好。
二、调速异步电动机的转速为改变磁极对数p、电源频率f1和转差率S都可调速。
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3.变转差率调速在负载转矩一定的情况下,在绕线转子异步电动机的转子电路中串入不同的附加电阻以改变转差率S,实现调速。
这种调速方法使机械特性变软,稳定性差,电阻耗能大,但可连续平滑调速,用于起重、冶金设备。
此种调速方法发展很快,且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源(常由整流器、逆变器等组成)。
三、反转三相异步电动机的转向决定于旋转磁场的转向,而旋转磁场的转向又与通入三相定子绕组的电流相序有关,因此,改变相序即可改变转向。
只要将三相定子绕组接电源的三根线中任意两根对调即可。正转反转
由于这种方法是用消耗转子的动能(转换成电能)来进行制动的,所以称为能耗制动。
这种方法准确、平稳、能耗小,但需直流电源.一般直流电流可调节为额定电流的0.5~1倍。
载有电流的导体在恒定磁场的作用下,受到制动力FT,产生制动转矩Tz,使转子迅速停车。
这种制动方法简单、快速,但制动时S≈2,电流大,制动不准确,耗能大,冲击较强烈,易损坏机械零件。
当n≈0时,应立即断开电源,否则电动机将反转,应加制动电阻。
2.反接制动反接制动就是通过任意对调三相定子绕组的两相电源来实现的。
任意对调两相电源后,旋转磁场反向旋转(速度n1),电磁转矩也反向而起制动作用。
第五节三相异步电动机的铭牌和技术数据:本节依次讲解以下内容。
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一、铭牌和额定值每台电动机都有一个铭牌,安装在机座上,记载它的额定值,以便按规定的数值使用三相异步电动机IP44防护等级4.0kW功率Y112M-6型号0.84功率因数8.8A电流380V电压B绝缘等级1440r/min转速接法S1工作方式45kg重量50Hz频率××电机厂
1.型号型号是电动机类型、规格的代号。由汉语拼音大写字母或英文字母加阿拉伯数字组成。
按顺序包括名称代号、规格代号。Y112M-6磁极数机座长度代号(S、M、L)中心高三相异步电动机
额定效率是指额定功率与输入电功率之比5.额定转速nN指电动机额定运行时的转速。
它略低于同步转速n1。6.额定功率因数λN指在额定情况下,电动机定子电路的功率因数,φN是定子绕组相电压与相电流之间的相位差。
其值约为0.7~0.9。
二、运行特性电动机当电压U1、频率f1为定值时,将I1=f(P2)、cosφ1= f(P2)、η=f(P2)称为运行特性(工作特性)。
I1ηcosφ1P2ηcosφ1I11.定子电流特性I1=f(P2)P2=0(空载)I1=I10(空载电流)P2↑→I1↑2.功率因数特性cosφ1= f(P2)P2=0(空载)cosφ1很小P2↑→cosφ1↑(但到一定数值后,又略有下降)3.效率特性η=f(P2)η=P2/P1P2=0(空载)η=0P2↑→η↑(但出现最大值后,又略有下降)O
例1、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。
试求P1N,IN,TN,SN,Tst, Tmax,Ist,f2N。
解:Ist= 5.5IN= 5.5×132A = 726AIstY= 5.5INY= 5.5×76A =418ATst=1.1TN=262×1.1N·m=288N·mTmax=2TN=2×262N·m=524N·mf2N=Sf1=0.027×50Hz=1.35Hz
例2、Y132S-4型三相异步电动机额定值如下,试求SN、IN、TN、Tst、Tmax、Ist。
Tst/TNTm/TNIst/INλNηNUNnNPN2.22.270.840.855380V1440r/min5.5kW解:Ist= 7IN=81.48ATst=2.2TN=324.9N·mTmax=2.2TN=324.9N·m磁极对数p= 2,n1=1500r/min
例3、三相异步电动机额定值为PN=10kW,联结,UN=380V,nN=1460r/min,ηN=0.88,λN=0.88,Ist/IN=7,Tst/TN= 1.3,λT= 2,f=50Hz。
试求(1)磁极对数p、IN、TN、SN、Tst、Tmax、Ist;
(2)若负载转矩TL=55N·m,当U=0.9UN时,能否起动?
电动机若要采用Y-换接起动,则IstY,TstY各为多少?能否起动?
∴磁极对数p= 2,n1=1500r/min∵nN=1460r/min略小于n1Ist= 7IN=137.2ATst=1.3TN=85N·mTmax=2TN=130.8N·mTst∝(U)2Tst′=(0.9)2Tst=68.85N·mTst′>TL,可以起动解:采用Y-换接起动IstY=Ist/3=45.7ATstY=Tst/3 = 28.3N·m <TL=55N·m不能起动
②.电网电压下降10%,电动机在恒定负载转矩下工作,稳定后的状态为______A.转矩不变,转速下降,电流减小;B.转矩不变,转速下降,电流增大;C.转矩减小,转速不变,电流减小;
D.转矩减小,转速不变,电流增大;B①.异步电动机起动电流大是因为______A.起动时轴上静摩擦阻力转矩大;B.起动时磁通还未产生,E1=0 ;C.n=0 ,S=1>>SN,I2很大。
C例5、选择填空。
③.异步电动机铭牌值为:UN=380V/220V,接法Y/,IN=6.3A/10.9A,当额定运行时每相绕组电压UP和电流IP为______A. 380V , 6.3A B. 220V , 6.3AC. 380V , 10.9A D. 220V , 10.9AB④.对于起动并不频繁的三相笼型异步电动机,适当降低其起动电流是为了______A.防止电动机烧坏B.防止熔体熔断C.防止电网电压过度降低⑤.绕线转子三相异步电动机在负载不变的情况下,增加转子电路电阻会使其转速________A.增高B.降低C.稳定不变CB
⑥.三相异步电动机的旋转方向由_____决定。A.电源电压大小B.电源频率高低C.定子电流的相序C⑦.三相笼型异步电动机额定功率PN=30kW,额定电压UN=380V,接法,Tst/TN= 1.2,当TL=0.3TN时,应采用________________起动。
Y-换接起动TstY/Tst=1/3TstY=0.4Tst>TL= 0.3TN
第六节单相异步电动机:本节依次讲解以下内容。
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一、电容分相式异步电动机u~SCABXY12两个相位差90°的电流分别通过在空间上相差90°的两个绕组,能产生旋转磁场。
从而对转子产生电磁转矩。
A⊙BYXNS⊙A⊙BYXNSn1A⊙BYXNS45°90°ωt=0°ωt=45°ωt=90°当开关S在“1”位置时,电容器与BY绕组串联,电动机顺时针方向转动。
当开关S接到“2”位置时,电容器与AX绕组串联,电动机逆时针方向转动。
二、罩极式异步电动机定子通入电流以后,部分磁通穿过短路环,并在其中产生感应电流。
短路环中的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差,从而形成旋转磁场,使转子转起来。
转子短路环定子磁极
第七节三相同步电动机:本节依次讲解以下内容。
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YBZXAC定子定子绕组(三相)NS一、基本结构凸极转子三相同步电动机的定子与三相异步电动机的定子绕组相同,可以联结成Y形和形。
三相同步电动机的转子装有磁极和激励绕组,分为凸极式和隐极式。
二、转动原理对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场吸引转子的磁极n1n转子旋转
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三、功率因数可调性改变转子激励电流,可以调节电动机的功率因数。
正常激励电流-功率因数为1时的激励电流激励电流<正常激励电流--电动机呈感性激励电流>正常激励电流--电动机呈容性
第八节直流电动机:本节依次讲解以下内容。
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NSNS铁心励磁绕组机座转子直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。
一、基本结构
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二、工作原理SbNacd换向器电刷IFFn电枢通入电流后,产生电磁转矩,使电枢在磁场中转动起来。
通电线圈在磁场中转动,又会在线圈中产生感应电动势(用e表示)。
ee根据右手定则知,e和原通入的电流方向相反,电动机电枢绕组受力(左手定则)按逆时针方向旋转。
1.他励电动机其中,MUfIfIaUE+-
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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。
)根据n-T公式得到特性曲线n0nNTNTnn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,属硬机械特性。
2.并励电动机并励电动机和他励电动机的机械特性一样。MUIfE+-Ia
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3.串励电动机MUE+-据此公式得到T-n曲线nT随转矩T的增大,n下降得很快,这种特性属软机械特性。
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恒功率负载(P一定时,T和n成反比),要选软特性电机拖动。如:电气机车提升设备等。
直流电动机特性类型的选择: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。
*串励电动机在轻载或空载运行时,转速很高,容易使电动机损坏,所以串励电动机不能在轻载或空载运行。
四、直流电动机的使用1.起动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。
Ist太大会使换向器产生火花,烧坏换向器。起动时,n=0起动电流大起动转矩大起动时,起动转矩为(10~20)TN,造成机械冲击,使传动机构遭受损坏。
在满磁下将Rst置最大处,逐渐减小Rst使n升高。(1)电枢串电阻Rst起动法(2)降压起动法最大起动电压Ust为
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可见:在U一定的情况下,改变可改变转速n。改变磁通调速RfIfn一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速,即*磁通只能减小,n只能上调。
改变时的机械特性如图。TLTn(减小)Rf增加O
调速平滑,可得到无级调速;但只能向上调,受机械本身强度所限,n不能太高。
调速设备简单,经济,电流小,便于控制。机械特性较硬,稳定性较好。
若调速后Ia保持不变,电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。
这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切削机床)。变磁通调速特点:
电枢回路串电阻调速电枢中串入电阻,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。
特性曲线如图。nn0T电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻,电阻增大则转速下降,因此n只能下调。
电阻增大O
3.制动与异步电动机相似,直流电机制动的所采用的常用方法:反接制动、能耗制动
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第九节控制电机三相异步电动机的结构及制造工艺:本节依次讲解以下内容。
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一、伺服电动机伺服电动机可分为两类:伺服电动机又称执行电动机。
其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。
交流伺服电动机直流伺服电动机伺服电动机可控性好,反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。
1.交流伺服电动机交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90的两个绕组:励磁绕组和控制绕组。
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励磁绕组串联电容C,是为了产生两相旋转磁场。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,从而产生所需的旋转磁场。
SM~+–+–+–+–放大器励磁绕组控制绕组工作时两个绕组中产生的电流İf和İC的相位差近于90º,因此便产生两相旋转磁场。
在旋转磁场的作用下,转子便转动起来。
TU20.8U20.6U20.4U2on交流伺服电动机的机械特性在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的下降,特性曲线下移。
在同一负载转矩作用时,电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变),由于旋转磁场的旋转方向发生变化,使电动机转子反转。
2.直流伺服电动机直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相同。
只是为减小转动惯量,电机做得细长一些。直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机相同。
SMUfIfIUC放大器U++––直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样。
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二、测速电动机测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中,它被用来测量旋转装置的转速,其输出的电压大小与转速成正比。
测速发电机分为交流和直流两种类型。直流测速发电机分永磁式和他励式两种。
两种电机的电枢相同。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场,因而没有励磁线圈;
他励式的结构与直流伺服电机相同,工作时励磁绕组加直流电压Uf励磁。
TGRLIaU+–Ra-+EUf+–当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时,电枢产生电动势E,其大小为:则:
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可见,当励磁电压Uf保持恒定时(亦恒定),若Ra、RL不变,则输出电压U的大小与电枢转速n成正比。
OnURL1>RL2RL=RL2RL1*由于直流电机中存在着电枢反应现象,使得输出电压U与转速n有一定的线性误差。
RL越小、n越大,误差越大。因此,在使用中应对RL的大小有要求。
三、步进电机步进电动机是利用电磁铁的作用原理,每输入一个电脉冲,电动机就转动一定的角度或前进一段距离,所以步进电动机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直线位移的执行元件。
1.基本结构ABC定子转子定子内圆周均匀分布着六个磁极,磁极上有励磁绕组,每两个相对的绕组组成一相。
2.工作原理步进电动机工作时,定子各相绕组要轮流输入脉冲压电通电,从一次通电到另一次通电称为一拍,每一拍转子转过的角度称为步距角,步距角的大小与通电方式有关。
三相单三拍3412AA'C'CB'BA相绕组通电,B、C相不通电。
由于在磁场作用下,转子的1、3齿与A、A′极对齐。C'3412AB'BCA'B相通电时,转子会转过30角,2、4齿和B、B´磁极轴线对齐。
当C相通电时,转子再转过30角,1、3齿和C´、C磁极轴线对齐。
1342BB'AA'C'C
按ABCA……的顺序给三相绕组轮流通电,转子便一步一步转动起来。
每一拍转过30°(步距角),每个通电循环周期(3拍)转过90°(一个齿距角)。
改变定子三相绕组通电顺序ACBA……转子反向一步一步旋转。θ为步距角,Z为转子齿数,N为拍数,f为信号频率。
三相双三拍按ABBCCA的顺序给三相绕组轮流通电。C3412C'BB'AA'A、B相同时通电,A、A'磁极拉住1、3齿,B、B'磁极拉住2、4齿,转子转过30。
3412A'ABB'C'CA、B相同时通电,A、A'磁极拉住1、3齿,B、B'磁极拉住2、4齿,转子转过30。
改变三相绕组通电顺序ACCBBA,步进电机反向旋转。
三相六拍按AABBBCCCA的顺序给三相绕组轮流通电,是三相单三拍和三相双三拍的交替混合方式。
要完成一个循环,要经过六次换接绕组的通电状态,所以称为三相六拍,其步距角θ=15°。
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