电机变压器原理与维修课件：特种电机

特种电机任务２伺服电动机的使用与维护任务１电磁调速异步电动机的使用与维护任务３测速发电机的使用与维护任务４步进电动机的使用与维护任务１电磁调速异步电动机的使用与维护学习目标¤了解电磁调速异步电动机的基本结构。¤熟悉电磁调速异步电动机的工作原理。¤能正确使用和维护电磁调速异步电动机。任务引入本任务的主要内容是通过学习了解电磁调速异步电动机的结构、工作原理等，然后通过对电磁调速异步电动机的拆装，学会正确使用和定期维护电磁调速异步电动机。相关知识一、电磁调速异步电动机的结构整个滑差电动机系统由三相笼式异步电动机、电磁转差离合器和控制装置（测速发电机）三部分组成。电磁调速异步电动机的结构１—异步电动机２—主动轴３—法兰端盖４—电枢５—工作气隙６—励磁绕组７—磁极８—测速发动机９—测速机磁极１０—永久磁铁１１—输出轴１２—刷架１３—电刷１４—集电环电磁转差离合器的结构１—电枢２—磁极３—电刷与集电环４—励磁绕组二、电磁转差离合器的工作原理及特点１．工作原理电磁调速电动机的无级调速主要是通过磁极（电磁转差离合器）来实现的。转差离合器的工作原理图１—异步电动机２—电枢３—励磁绕组４—爪形磁极５—集电环６—输出轴７—气隙２．电磁调速电动机的特点（１）调速范围广，启动性能好，启动转矩大，控制功率小。（２）具有转速负反馈的自动调节系统，调速平滑，可以进行无级调速，转速变化率小、调速精度高。（３）结构简单，运行可靠，维修方便，价格便宜。（４）电磁转差离合器适用于通风机负载和恒转矩负载，而不适用于恒功率负载。（５）控制系统简单、可靠。（６）电磁调速异步电动机不适宜长时期处于低速运行。（７）无失控区域，能空载调整转速。三、电磁调速异步电动机的机械特性１．电磁调速异步电动机自然机械特性电磁调速异步电动机的机械特性主要取决于转差离合器。２．带转速负反馈闭环系统的电磁调速电动机的机械特性为了提高电磁调速电动机机械特性的硬度，扩大调速范围，应采用带转速负反馈组成的闭环调速系统。电磁调速异步电动机的机械特性带转速负反馈闭环系统的电磁调速电动机的机械特性３．电磁调速异步电动机的调速特性电磁调速异步电动机运行时，最高速度不可能超过原动机的转速，一般电磁调速电动机输出的最高转速为原动机转速的80％～95％，所以调速范围的大小主要取决于最低运行速度，此最低速度一般为额定速度的10％，因此调速范围为10左右。任务２伺服电动机的使用与维护学习目标¤了解交流伺服电动机和直流伺服电动机的结构。¤熟悉交流伺服电动机和直流伺服电动机的工作原理。¤了解交流伺服控制系统的连接方法。¤能够正确使用和维护交流伺服电动机和直流伺服电动机。任务引入本任务的主要内容是了解其结构、工作原理，会正确使用和定期维护伺服电动机，同时学会进行伺服电动机控制线路的安装。相关知识一、交流伺服电动机１．结构它实质上就是一种微型交流异步电动机。也是由定子和转子两部分组成。交流伺服电动机的实物图交流伺服电动机的内部结构１—外定子铁心２—空心杯子３—内定子铁心４—轴承５—转轴６—绕组２．工作原理交流伺服电动机的工作原理和单相电容运转式异步电动机相似，如图所示。（１）在没有控制信号时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有电磁转矩作用而静止不动。（２）当有控制电压时，定子就在气隙中产生一个旋转磁场，并产生电磁转矩使转子沿旋转磁场的方向旋转。负载一定时，控制电压越高，转速也越高。交流伺服电动机的工作原理３．工作特性交流伺服电动机的工作特性由机械特性和调节特性来表征，如图ａ所示，控制电压一定时，负载增加转速下降；如图ｂ所示，负载一定时，控制电压越高，转速越高。交流伺服电动机的特性曲线ａ）机械特性ｂ）调节特性４．防止“自转”现象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（称为“自转”现象）而不能立即停转。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）时电动机会停转。为了使转子具有较大的电阻和较小的转动惯量，交流伺服电动机的转子有三种形式：高电阻率导条的笼型转子、非磁性空心转子和铁磁性空心转子。５．交流伺服电动机的控制方法交流伺服电动机的控制方法有以下三种：（１）幅值控制即保持控制电压的相位不变，仅改变其幅值来进行控制。（２）相位控制即保持控制电压的幅值不变，仅改变其相位来进行控制。（３）幅—相控制即同时改变幅值和相位来进行控制。二、直流伺服电动机１．结构它实质上就是一台他励式直流电动机，其结构与一般直流电动机基本相同，但气隙比较小，电枢比较细长，转动惯量小；换向性能较好，不需换向极。直流伺服电动机的实物图２.工作原理直流伺服电动机的工作原理和普通他励直流电动机工作原理相同，如图所示。直流伺服电动机的工作原理３．工作特性直流伺服电动机的工作特性由机械特性和调节特性来表征，如图ａ所示，励磁电压和电枢电压一定时，负载增加转速下降；如图ｂ所示，在一定负载转矩下，当磁通不变时，电枢电压升高，转速升高。直流伺服电动机的特性曲线ａ）机械特性ｂ）调节特性任务３测速发电机的使用与维护学习目标¤了解交流测速发电机和直流测速发电机的结构。¤熟悉交流测速发电机和直流测速发电机的工作特性。¤掌握测速发电机的工作原理。¤能够正确使用和维护交流测速发电机和直流测速发电机。任务引入本任务的主要内容是了解测速发电机的结构、工作原理，学会正确使用和定期维护测速电动机，并通过完成直流测速发电机和交流测速发电机实验进一步掌握测速发电机的工作原理和应用。相关知识一、交流测速发电机１．结构如图所示是交流测速发电机的外形结构，它实质上就是一种微型交流异步发电机。交流测速发电机的外形空心杯转子异步交流测速发电机的内部结构１—空心杯转子２—外定子３—内定子４—励磁绕组５—输出绕组2．工作原理（1）转子静止时，励磁电流磁通Φd

在转子中产生感应电动势Et和感应电流It，感应电流产生的磁通Φt

与励磁磁通Φd

方向相同，不会在输出绕组中感应出电动势，输出绕组的输出电压为零，如图所示。交流测速发电机转子静止时的工作原理图１—定子２—转子（2）转子转动时，转子切割励磁磁力线运动，产生另外一个感应电动势Er

和感应电流It，这个感应电流产生的磁通Φt

与励磁磁通Φd

方向垂直，在输出绕组中产生感应电动势E0，这个电动势就是交流测速发电机的输出电压，且输出电压与转速成正比，如图所示。交流测速发电机转子转动时的工作原理图３．工作特性工作特性即输出特性。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交流测速发电机输出相位特性二、直流测速发电机１．结构如图所示是直流测速发电机外形图，其结构与直流伺服电动机基本相同。直流测速发电机外形２．工作原理直流测速发电机的工作原理如图所示。直流测速发电机的工作原理图３．工作特性工作特性即输出特性。直流测速发电机的工作特性主要是指输出幅值特性，即直流测速发动机的输出电压与转速之间的关系。直流测速发电机的工作特性三、测速发电机的使用与维护１．交流测速发电机的使用与维护（１）选用交流测速发电机时，应根据它在系统中所起的作用提出不同的技术要求。（２）交流测速发电机的主要技术数据很多都是空载时的指标，只有在负载电阻阻抗远大于测速发电机的输出阻抗时，才能直接应用这些数据，否则需重新测定。（１２）应按照规定的使用环境条件使用。２．直流测速发电机的使用与维护（１）为保证其线性误差不超过规定，转速不应超过产品的最大线性工作转速，负载电阻不应小于规定的最小负载电阻。（５）永磁直流测速发电机不允许将电枢从电机定子中抽出，以免失磁。（９）应使直流测速发电机工作环境条件符合规定。任务４步进电动机的使用与维护学习目标¤了解步进电动机的结构。¤掌握步进电动机的工作原理。¤掌握步进电动机的正确使用与维护方法。任务引入本任务的主要内容是通过学习了解步进电动机的结构、工作原理，掌握步进电动机的使用和维护，并进行步进电动机的拆装。相关知识一、步进电动机的的结构如图所示是一台步进电动机的外形，和一般旋转电动机一样，也由定子和转子两大部分组成，如图所示。步进电动机的外形图步进电动机实物解体图定子由硅钢片叠成，转子本身没有励磁绕组的叫做反应式步进电动机，如图所示。步进电动机的内部结构二、步进电动机的工作原理１．工作原理如图所示是一台三相反应式步进电动机的工作原理图。定子上装有六个均匀分布的磁极，每个磁极上都绕有控制绕组，绕组接成三相星形接法。转子上没有绕组，由硅钢片或软磁材料叠成。转子具有四个均匀分布的齿，如图所示。通电顺序为A→B→C→A时，转子便按顺时针方向一步一步转动。每换接一次，则转子前进一个步距角，步距角是30°。步进电动机单三拍通电时的工作原理图ａ）Ａ相通电ｂ）Ｂ相通电ｃ）Ｃ相通电2．通电方式以三相步进电动机为例：（1）单三拍A→B→C→A（2）双三拍AB→BC→CA→AB（3）单双六拍A→AB→B→BC→C→CA→A由图可明显看出，三相单双六拍步距角为15°。步进电动机单双六拍通电时的工作原理图ａ）ＡＢ相通电ｂ）Ｂ相通电ｃ）ＢＣ相通电3．步距角和转速设转子齿数为Z，则齿距为：步距角为：（m—相数；单三拍、双三拍，K=1；单双六拍，K=2）转速为：

（f电脉冲频率）因此，步进电动机的转速既取决于控制绕组通电的频率，也取决于绕组通电方式。三、步进电机的驱动电源驱动电源的基本部分由变频信号源、脉冲分配器和功率放大器三部分组成，其原理方框图如图所示。步进电动机的驱动电源四、步进电动机的使用与维护１．步进电动机的引出线通常是用不同颜色加以区别。２．启动时，应在启动频率下启动之后逐渐上升