教学材料《电路电路》-第8章

8.1三相异步电动机结构和工作原理

机座主要用来固定定子铁芯和定子绕组，并以前、后两个端盖支撑转子的转动，其外表还有散热作用。中小型机的机座一般用铸铁铸成，大型机多采用钢板焊接而成。为了搬运方便，常在其上面安装吊环。定子铁芯是电机磁路的一部分，为了减小磁滞和涡流损耗，常用0.35-0.5mm厚的硅钢片叠装而成。在定子铁芯(如图8-3所示)的内圆冲有沿圆周均匀分布的槽，在槽内嵌放三相定子绕组。定子绕组是电机电路的一部分，通入三相交流电产生旋转磁场。由嵌放在定子铁芯槽中的线圈按一定的规则连接成三相定子绕组。三相定子绕组之间及绕组与定子铁芯槽之间均垫有绝缘材料，定子绕组在槽内嵌放完毕后再用胶术槽楔固紧。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理2.转子转子主要由转子铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。转子铁芯也是电机磁路的一部分，一般用0.5mm厚的表面有绝缘层的硅钢片叠装而成。铁芯外圆冲有均匀分布的槽，用以放置转子绕组转子绕组有笼形和绕线形两种。笼形绕组是在铁芯槽中嵌放裸铜条或铝条，两端与端环连接。由于形状像鼠笼，故称笼形转子。绕线形转子绕组与定子绕组相似，一也是由绝缘的导线绕制而成的三相对称绕组，其绕组一般接成星形，三个首端分别接到固定在转轴上的三个滑环上，由滑环上的电刷与外加变阻器连接，从而构成转子的闭合回路只要调节变阻器的阻值就可达到调节电动机转速的目的。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理

因此在某些对启动性能及调速有特殊要求的设备中，如起重机、卷扬机、鼓风机、压缩机泵类等，较多采用绕线式异步电动机，如图8-4所示。转轴的作用是支撑转子，传递和输出转矩，并保证转子与定子之间各处有均匀的空气隙。转轴一般用中碳钢棒料经车削加工而成。8.1.2三相异步电动机的工作原理

1.旋转磁场的产生三相异步电动机定子绕组接成星形，如图8-5(a)所示。定子绕组中通入三相对称交流电流，其波形图如图8-5(b)所示。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理

从图8-5可以看出，三相对称交流电流的相序(即电流出现正幅值的顺序)为U->V->W不同时刻三相对称交流电流正负方向见表8-1。由表8-1可知，不同时刻，三相电流正负不同，也就是三相电流的实际方向不同。在某一时刻，将每相电流所产生的磁场相加，便得出三相电流的合成磁场。不同时刻合成磁场的方向一也不同，如图8-6所示由上可知，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随电流的交变而在空间不断地旋转，这就是旋转磁场。

2.旋转磁场的转速和转向旋转磁场的转速与磁极对数、定子绕组的空间配置有关。前述每相绕组只有一个线圈，彼此空间相差120，产生的旋转磁场只有一对磁极。当电流变化一周时，该旋转磁场在空间一也旋转一周。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理

如果每相绕组由两个串联的线圈组成，同时使每相绕组的首端与首端、末端与末端之间在空间上相差60，按前述分析方法，可得到两对磁极的旋转磁场。当电流变化一周时，该旋转磁场旋转半周。旋转磁场的转速又称为同步转速。我国三相电源的频率为50Hz，于是由上式可得到不同磁极对数P的旋转磁场转速n，见表8-2旋转磁场的转向由定子绕组中通入电流的相序来决定。欲改变旋转磁场的转向，只需改变通入三相绕组的电流相序，即把三相绕组任意两根的首端与电源相连的线对调，就可改变定子绕组中电流的相序，旋转磁场方向即可改变。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理3.异步电动机的转动原理、转差率1)异步电动机的转动原理图8-7为三相异步电动机转子转动的原理图，图中N,S表示两极旋转磁场，转子中只画有两根导条(铜或铝)。当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则确定。在电动势的作用下，闭合的导体中就有电流。这电流与旋转磁场相互作用，使转子导体受到电磁力F。电磁力的方向可由左手定则来确定。由电磁力产生电磁力矩，转子就转动起来。由图可知，电动机转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致。因此要想改变三相异步电动机的旋转方向只需改变旋转磁场的转向即可。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理2)异步电动机的转差率电动机正常工作时，电动机转子的转速n是不能达到旋转磁场的转速n。的，即n<no。如果转子的转速等于旋转磁场的转速，则转子导体不再切割旋转磁场的磁感线，不再产生感应电动势和电流，电磁力将为零，转子将减速。因此异步电动机中的“异步”就是指电动机转子转速与旋转磁场转速之间存在差异的意思。8.1.3三相异步电动机的铭牌要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。某Y132M一4型电动机的铭牌见表8-3。此外，它的主要技术数据还有:功率因数0.85，效率87%。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理三相异步电动机铭牌中各个数据的意义如下。1.型号上述电动机的型号中各个部分的含义说明如下:

三相异步电动机机座中心高的单位为mm，机座长度代号表示为:S-短机座;M一中机座;L一长机座。三相异步电动机产品名称代号见表8-4。

2.电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压有效值。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理三相异步电动机的额定电压有380V,3000V及6000V等多种。一般规定电动机的工作电压不应高于和低于额定值的5%3.电流铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流有效值。

4.功率和效率铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。输出功率与输入功率不等，其差值等于电动机本身的损耗功率，包括铜损、铁损及机械损耗等。一般鼠笼式电动机在额定运行时的效率为72%一93%，在额定功率的75%左右时效率最高。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理5.功率因数三相异步电动机是电感性负载，功率因数较低，在额定负载时为0.7一0.9;而在轻载和空载时更低，空载时只有0.2一0.36.转速由于电动机的负载对转速要求不同，须生产不同磁极对数的电动机，因此有不同的转速等级。最常用的是四磁极电动机，其同步转速no=1500r/min7.温升与绝缘等级绝缘等级表示电机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为7个等级，见表8-5。上一页下一页返回8.1三相异步电动机结构和工作原理8.定额工作制(即工作方式)

它是指电动机按铭牌值工作时，可持续运行的时间和顺序。电动机定额分连续定额、短时定额、断续定额三种，分别用S1，S2，S3表示

9.接法定子绕组的接法分为星形接法和三角形接法两种，接法如图8-8所示。上一页返回8.2三相异步电动机的运行特性

三相异步电动机的运行特性主要是研究转矩与转差率或转矩与转子转速的关系。在电源电压U1和转子电阻Rz一定的条件下，转矩T与转差率、的关系曲线T=f(s)(如图8-9所示)或转速n与转矩T的关系曲线n=f(T)(如图8-10所示)称为电动机的机械特性(亦称运行特性)曲线。

1.额定转矩Tn

额定转矩是电动机在额定负载时的转矩，它可从电动机铭牌上的额定功率Pz、和额定转速n求得

2.最大转矩Tmax

在机械特性图上，转矩有一个最大值，称为最大转矩或临界转矩。如果负载转矩超过最大转矩，电动机就没法带动负载了，发生所谓闷车现象。下一页返回8.2三相异步电动机的运行特性闷车后，电动机的电流马上升高六七倍，造成电动机因严重过热而烧坏

3.启动转矩T,

电动机刚接入电网但尚未转动的一瞬间，轴上产生的转矩叫做启动转矩。启动转矩必须大于电动机轴上所带的机械负载力矩，电动机才能启动。因此，启动转矩是衡量电动机启动性能好坏的重要指标，通常用启动转矩倍数入表示:

下面结合机械特性曲线来分析电动机的运行特性。

(1)在电动机启动瞬间(即n=0或s=1),电动机轴上产生的转矩为启动转矩。如果启动转矩大于电动机轴上所带的机械负载转矩，则电动机就能够转动;反之，电动机就无法启动。上一页下一页返回8.2三相异步电动机的运行特性(2)当电动机转速达到同步转速(即n=n。或s=0)时，转子电流为零，因而转矩T也为零

(3)当电动机在额定状态下运行时，对应的转速为额定转速nn，对应的转差率为额定转差率Sn，在电动机轴上产生的转矩称为额定转矩T,(4)当转速为某值n时，电动机产生的转矩最大，称为最大转矩Tmax该转速称为临界转速。电动机在运行当中拖动的负载转矩必须小于最大转矩，电动机才能稳定运行，否则电动机因无法拖动负载而被迫停转。通常电动机稳定运行在图8-11所示特性曲线的ab段，从这段曲线可以看出，当负载转矩有较大变化时，异步电动机的转速变化不大，因此异步电动机具有硬的机械特性。上一页返回8.3三相异步电动机的启动8.3.1全压启动如果加在电动机定子绕组上的启动电压为电动机的额定电压，这样的启动叫做全压启动(又叫直接启动)。在电动机刚接通电源的瞬间，旋转磁场已经产生，但转子还来不及转动。此时磁场以同步转速做切割转子导体的运动，必然在转子导体中产生很强的感应电流。由于互感的作用，在定子绕组中一也产生很强的感应电流。通常全压启动时的启动电流可达电动机额定电流的4一7倍如启动电流过大，供电线路上的电压降一也随之增大，使电动机两端的电压减小。这样不仅使电动机本身的启动转矩减小，还影响同一电路上的其他用电设备正常工作。下一页返回8.3三相异步电动机的启动

启动电流过大，还会使电动机绕组产生大量的热。当启动时间过长或启动过于频繁时，会影响电动机的寿命。长期使用，会使电动机内部绝缘老化，甚至烧毁电动机小型电动机可采用全压启动。一般情况下，当电动机的容量小于10W或其容量不超过电源变压器容量的15%一20%时，启动电流不会影响同一供电线路上的其他用电设备的正常工作，可允许全压启动8.3.2降压启动大中型电动机不允许全压启动，而是采用降压启动，以便减小启动电流。启动时用降低加在定子绕组上的电压的方法来减小启动电流，当启动结束后，再使电压恢复到额定值运行，这种启动方法叫做降压启动。上一页下一页返回8.3三相异步电动机的启动降压启动方法很多，这里介绍自藕变压器降压启动和星形一三角形换接降压启动

1.自藕变压器降压启动如图8-11所示，启动原理如下:启动时，先将开关S!闭合，然后再将开关52置于“启动”位置上，线电压经自藕变压器降压后加到电动机的定子绕组上，这时电动机在低于额定电压下运行，启动电流较小。当电动机转速上升到一定程度时，将转换开关S1的手柄从“启动”位置迅速倒向“运行”位置。使自藕变压器脱离电源和电动机，电动机在电源电压(额定电压)下正常运行通常把启动用的自藕变压器叫做启动补偿器。一般功率在75kW以下的笼形异步电动机广泛使用这种降压启动方法。上一页下一页返回8.3三相异步电动机的启动2.星形一三角形换接降压启动在同一个对称三相电源的作用下，对称三相负载作星形连接时的线电流是三角形连接时的线电流的1/3;负载接成星形时相电压是其接成三角形时相电压的1/厅，这就是星形一三角形换接降压启动的理论依据。如图8-12所示，启动时先将开关操作手柄投向“启动”位置，使定子绕组连接成星形，这样加在每相绕组上的电压为额定电压的1/厅，实现了降压启动。启动过程结束后，迅速将开关的操作手柄投向“运行”位置，使定子绕组连接成三角形，这样每相绕组上的电压为电动机正常工作时的额定电压，电动机开始正常运行。这种方法只适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的电动机，尤其适用于空载或轻载启动。上一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动8.4.1三相异步电动机的调速调速就是在同一负载工作时得到不同的转速，以便获得最高的生产率和保证加工质量。根据电动机转速计算公式可知，改变电动机的转速有三种方法，即改变电源频率、改变磁极对数p、改变转差率前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。现分别介绍如下。

1.变频调速如图8-13所示为变频调速装置，它主要由整流器、逆变器两大AIS分组成。整流器先将频率f为50Hz的三相交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率fi可调、电压有效值II、一也可调的三相交流电供给三相鼠笼电动机。下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动由此得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。频率调节范围一般为0.5一320Hz2.变极调速由公式n1=60f\p可知，如果磁极对数P减小一半，则旋转磁场的转速n1提高一倍，转子转速n相应地差不多一也提高一倍。因此改变磁极对数P可得到不同的转速。而要改变磁极对数P，需要改变定子绕组的接法

图8-14为双速电动机中改变定子绕组接法的示意图。

3.变转差率调速只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻(和启动电阻一样接入，如图8-14)，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。比如增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降。上一页下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动这种调速方法的优点是设备简单、投资少，但能量损耗较大，广泛应用于起重设备中。8.4.2三相异步电动机的反转据前所述，只要将从电源接到定子绕组的3根端线的任意两根对调，磁场旋转方向就会改变，电动机的旋转方向就随之改变。同样，只要将连接电动机的3根相线中的任意两根对调过来，再接通电源，电动机就能够反转但要注意，改变电动机的旋转方向，应在停转之后换接。如果电动机正在高速旋转时突然将电源反接，不但冲击强烈，而且电流较大，如果缺乏防范措施，容易发生事故。上一页下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动8.4.3三相异步电动机的制动许多生产机械工作时，为了提高生产力，并为了安全起见，往往需要电动机快速停转或由高速运行迅速改为低速运行，这就必须对电动机进行制动。所谓制动，就是要使电动机产生一个与旋转磁场方向相反的电磁转矩(亦即制动转矩)，可见电动机制动状态的特点是电磁转矩方向与原有转动方向相反。三相异步电动机常用的制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。

1.能耗制动这种制动方法在于切断三相电源的同时，接通直流电源，使直流电流通入定子绕组(图8-15)。直流电流的磁场是固定不变的，而转子由于惯性继续在原方向转动。上一页下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动根据右手定则和左手定则不难确定这时的转子电流(向里)与固定磁场相互作用产生的转矩方向(逆时针)。它与电动机转动的方向(顺时针)相反，因而起到制动的作用。制动转矩的大小与直流电流大小有关。直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5-1倍。因这种方法是用消耗转子的动能(转换为电能)来进行制动的，所以称为能耗制动。这种制动能量消耗小，制动平稳，广泛应用于要求平稳准确停车的场合，如在有些机床中采用这种方法。这种制动方法一也可用于起重机这一类机械上，用来限制重物下降速度，使重物匀速下降。上一页下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动2.反接制动如图8-16所示，反接制动时，将电源开关由“运转”位置(上)切换到“制动”位置(下)，这样就能把其中的两相电源接线对调。由于电压相序相反了，所以定子旋转磁场方向也反了，而转子由于惯性仍继续按原方向旋转。这时的电磁转矩方向与电动机的转动方向相反，因而起到制动的作用。当转速接近零时，再利用控制电器将电源自动切断，否则电动机将会反转。这种制动方法比较简单，效果较好，但能量消耗较大。对有些中型车床和铣床主轴的制动常采用这种方法。上一页下一页返回8.4三相异步电动机的调速、反转和制动3.回馈制动回馈制动发生在电动机转子转速n大于定子磁场转速n。的时候，如果起重机下放重物时，重物拖动转子，使其转速n>no。这时转子绕组切割定子旋转磁场改变了方向，则转子绕组感应电动势和电流方向也随之相反，电磁转矩也反了，变为制动转矩，使重物受到制动而均匀下降。实际上这台电动机已转人发电机运行状态，它将重物的势能转变为电能而回馈到电网，故称为回馈制动，如图8-17所示将双速电动机从高速调到低速的过程中，也自然发生这种制动。因为刚将磁极对数P加倍时，磁场转速no立即减半，但由于惯性，转子转速no只能逐渐下降，因此出现n>no的情况，迫使电动机转速迅速下降。上一页返回8.5单相异步电动机8.5.1电容分相式单相异步电动机

图8-18为电容分相式单相异步电动机工作原理图。在定子铁芯上嵌放有两套绕组，即工作绕组U1U2(又称主绕组)和启动绕组Z1Z2(又称副绕组)。它们结构相同，但在空间上互差90电角度。启动绕组与适当的电容C串联后，可使两个绕组中的电流在相位上相差90，这就是分相。在空间相位上互差90电角度的两相电流，也能产生旋转磁场，单相异步电动机的笼形转子便在该旋转磁场作用下获得转矩而旋转起来。电动机转动以后，如切断启动绕组，电动机仍能够继续运行。故在转子转速接近额定转速时，有的借助离心力的作用把开关断开(启动时是依靠弹簧使其闭合的)，以切断启动绕组;有的采用启动继电器把它的吸引线圈串联在工作绕组的电路中。下一页返回8.5单相异步电动机启动时由于电流比较大，继电器动作，其常开触点闭合，将启动绕组与电源接通。随着转速的增大，工作绕组中电流减小，当减小到一定值时，继电器复位，切断启动绕组。电容分相式单相异步电动机结构简单，使用方便，只要将其中任一绕组的首端和末端与电源的接线改变一下，就能够实现电动机的反转。其常用于吊风扇、台风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、通风机、录音机、复印机、电子仪表及医疗机械等各种空载或轻载启动的机械上8.5.2单相罩极式异步电动机单相罩极式异步电动机是结构最简单的一种单相异步电动机，它的定子铁芯部分通常由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。上一页下一页返回8.5单相异步电动机按磁极形式的不同可分为凸极式和隐极式两种，其中凸极式结构最为常见。凸极式按励磁绕组布置位置的不同又可分为集中励磁和单独励磁两种。图8-19为单独励磁罩极电动机结构罩极式电动机每个磁极面的1/4一1/3处开有小槽，在小槽部分的极面上套有铜制的短路环，就好像把这部分磁极罩起来一样，所以称为罩极式电动机。励磁绕组用具有绝缘层的铜线绕成，套装在磁极上，转子则采用笼形结构给罩极式电动机励磁绕组通入单相交流电时，磁极中将产生随电流交变的磁场。由于短路环的影响，被短路环罩住的那部分磁极中的磁通变化将滞后于未罩住部分的磁通变化，这样在磁极之间即形成一个连续移动的磁场，从未罩部分磁极向被罩部分磁极移动，就像旋转磁场一样，从而使笼形转子受力而旋转。上一页下一页返回8.5单相异步电动机

罩极式电动机的主要优点是结构简单、制造方便、成本低、运行噪声小、维护方便;缺点是启动性能及运行性能差，效率和功率因数都较低。其主要用于小功率空载启动的设备，如换气扇、录音机、电动工具及办公自动化设备等。上一页返回8.6直流电动机

直流电机是直流发电机与直流电动机的总称。直流电机具有可逆性，既可作发电机运行，一也可作电动机运行。作直流发电机运行时，将机械能转变为电能输出;而作电动机运行时，将电能转变为机械能输出。自从整流技术出现以后，直流发电机已几乎被淘汰，因此本章只介绍直流电动机。直流电动机与交流电动机相比，结构更复杂，使用维护更麻烦，价格一也贵，但由于其具有调速性能好、启动转矩大等优点，在起重机械、运输机械、冶金传动机构、精密机械设备及自动控制系统等领域均获得比较广泛的应用。但随着近年来交流电动机变频调速技术的迅速发展，在许多领域中直流电动机有被交流电动机取代的趋势。下一页返回8.6直流电动机8.6.1直流电动机的主要构造直流电动机主要由磁极、电枢和换向器三部分组成，如图8-20所示。

1.磁极磁极(如图8-21所示)是用来在电动机中产生磁场的。它分为极心和极掌两部分极心上放置励磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感应强度的分布最为合适，并用来挡住励磁绕组。

2.电枢电枢是电动机中产生感应电动势的部分。直流电动机的电枢是旋转的。电枢铁芯呈圆柱状，由硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放电枢绕组，如图8-22所示。上一页下一页返回8.6直流电动机3.换向器换向器是直流电动机的一种特殊装置，如图8-23所示。它是由楔形铜片组成，铜片间用云母垫片绝缘。换向铜片放置在套筒上，用压圈固定，压圈本身又用螺帽固紧。换向器装在转轴上。电枢绕组的导线按一定规则与换向铜片相连接。换向器的凸出部分是焊接电枢绕组的。在换向器的表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组得以同外电路连接起来。8.6.2直流电动机的工作原理如图8-24所示，A,B为电刷，开始时将直流电源接在两个电刷之间通过换向器使电流通入电枢线圈，电流方向为d->c->b->a，根据左手定则，线圈将按顺时针转动;上一页下一页返回8.6直流电动机当转过90。时，电刷与换向器绝缘，线圈无电流，但线圈仍然依靠惯性继续顺时针转动;当转过180。时，电流通过换向器改变方向，变成a->b->c->d，根据左手定则判断，线圈仍按顺时针转动。此后依靠换向器来改变电流方向，线圈持续不断地转动下去8.6.3直流电动机的励磁方式励磁方式是直流电动机主磁场产生的方式。根据主磁极绕组与电枢绕组连接方式的不同，可分为并励、串励、复励、他励等四种直流电动机。现分别简介如下并励电动机的接线图如图8-25所示。并励电动机的转速基本不变，为恒速电动机。由于磁通不变，并励电动机转矩与负荷电流成比例。并励电动机与三相异步电动机特性相似，一般很少使用。上一页下一页返回8.6直流电动机

串励电动机的接线图如图8-26所示。由于串励电动机磁通与负荷电流成正比，其转速大体上与电流成反比。空载时速度无约束，很危险。当I较小时，串励电动机转矩与L,成正比;I较大时，串励电动机转矩则与I成正比。串励电动机常用于电动车、电动机、起重机、卷扬机等。复励电动机的接线图如图8-27所示。因为复励电动机有并励绕组，即使空载一也不会有危险的转速。复励电动机启动转矩大，适用于负荷转矩不变的情况，如起重机等他励电动机的接线图如图8-28所示。它的特点是励磁绕组(主磁极绕组)由单独电源供电，电枢绕组与主磁极绕组不在同一电路上。上一页下一页返回8.6直流电动机8.6.4直流电动机的调速和反转从此式可看出，直流电动机的调速有以下几种方法:(1)改变电源电压U;(2)改变主磁通少;(3)改变电枢回路的电压降RI，通常在电枢回路中串人调速电阻R，将电枢回路的电压降改变为(R+R)I

直流电动机的旋转方向取决于磁场方向和电枢绕组中的电流方向。只要改变两者之一，就可改变电动机的转向。但不可同时改变磁场方向和电枢绕组的方向，否则电动机转向不改变。上一页返回8.7控制电动机8.7.1伺服电动机伺服电动机又称为执行电动机，它在自动控制系统中作为执行元件，具有服从控制信号的要求而动作的职能。在电压信号到来之前，转子静止不动;电压信号到来时，转子立即转动;当电压信号消失后，转子一也能自行停转。它的作用是把输入的电压信号转换为转轴上的角位移或角速度输出。只要改变控制电压的大小和方向，就可以改变伺服电动机的转速和转动方向。伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两种。在这仅介绍交流伺服电动机。下一页返回8.7控制电动机1.交流伺服电动机的基本结构交流伺服电动机主要由定子和转子两部分构成。在定子铁芯中嵌放两个形式相同、在空间上互差90电角度的两相绕组:励磁绕组和控制绕组。其转子有两种基本形式:笼形转子和非磁性空心杯转子。日前广泛使用笼形转子。

2.交流伺服电动机的工作原理

图8-29所示为交流伺服电动机工作原理图。其中f,f2为励磁绕组，两端施加恒定的励磁电压;k1k2为控制绕组，两端施加控制电压。由于励磁绕组和控制绕组在空间上互差90电角度，只要励磁电压uL与控制电压u有一定的相位差(最佳为90)，就能够在电动机的气隙中产生旋转磁场，转子就会转动起来。上一页下一页返回8.7控制电动机

当控制绕组上的控制电压为零时，气隙中只有励磁电流l产生的脉动磁场，电动机无能力启动，转子不转;而当有控制电压输入时，气隙中有旋转磁场产生，电动机启动旋转。当控制电压消失后，为了维护伺服电动机的伺服性，转子应立即停转。实际的伺服电动机的转子电阻通常很大，使它的临界转差率sm大于1(临界转差率与转子电阻大小成正比)，以获得较好的启动、运行和制动特性。

3.交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式有三种:幅值控制、相位控制和幅一相控制。上一页下一页返回8.7控制电动机1)幅值控制

图8-30所示为幅值控制接线原理图。这种控制方式是通过调节电阻器，以改变控制电压的大小，从而改变电动机的转速。控制电压uk与励磁电压u之间的相位差始终保持90电角度不变，当控制电压为零时，电动机停转

2)相位控制

图8-31所示为相位控制接线原理图。这种控制方式是保持控制电压的幅值不变，通过调节控制电压的相位，对伺服电动机进行控制。控制电压与励磁电压之间的相位差甲的大小，可通过移相器来调节，以使气隙中的旋转磁场椭圆度发生变化，从而达到改变电动机转速的目的。上一页下一页返回8.7控制电动机3)幅一相控制

图8-32所示为幅一相控制接线原理图。这种控制方式是将励磁绕组串联电容器C后，接到单相交流电源“上，励磁绕组上的电压uf=u-uc，控制绕组上的电压。k的相位始终与Ll同相当调节控制电压uk的幅值，改变电动机转速时，由于转子绕组与励磁绕组之间的藕合作用，励磁绕组中的电流将发生变化，致使励磁绕组电压uf及电容C上的电压uc随之变化，所以这是一种幅值与相位复合控制方式。这种控制方式的实质是利用串联电容器来分相，用电阻器来调幅，它不需要复杂的移相和调幅装置，设备简单，成本低廉，是一种常用的控制方式。上一页下一页返回8.7控制电