单相异步电动机

1、7.1单相异步电机、7.2线性电机、7.3微型同步电机、7.4伺服电机、7.5转速表电机、7.6同步电机、7.7旋转变压器。本章主要介绍单相异步电机、微型同步电机、伺服电机、转速表电机、同步电机、旋转变压器和步进电机。此外，还将推出两种新电机：直线电机和开关磁阻电机。7.9开关磁阻电机，7.8步进电机，7.1单相异步电机，主要内容：1。概述，1。应用广泛应用于家用电器(电风扇、冰箱、洗衣机等)。)、空调设备、电动工具、医疗设备和轻工设备。了解单相感应电动机的结构特点、优缺点及应用；掌握单相感应电动机的工作原理，找出单相感应电动机没有起动转矩的原因。重点掌握单相感应电动机的起动方法和类型。优点和

2、缺点优点：结构简单，成本低，噪音低。缺点：与同等容量的三相感应电动机相比，它体积更大，功率因数更低，过载能力更强。因此，单相感应电动机只能做成小容量：微型：几瓦750瓦；小型：550瓦，3700瓦。2.结构，继续，继续，类似于三相感应电机，包括定子和转子。转子结构为笼形，定子铁芯由硅钢片层叠而成。定子绕组嵌入定子铁芯中。单相感应电动机正常工作时，只需要一个单相绕组，但单相交流电施加到单相绕组时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的电动机没有起动转矩。为了使电机能够自行启动并提高其运行性能，除了工作绕组(也称为主绕组)之外，在定子上还安装了一个辅助启动绕组(也称为辅助绕组)。两个绕组相隔900或某个电

3、气角度。(2)基本工作原理(1)单相交流电作用于单相绕组时，单相交流电作用于单相绕组时会产生脉动磁势，一个脉动磁势可以分解为两个大小相同、转速相同、方向相反的圆形旋转磁势。分别以F和F-表示，建立正向和反向磁场和-来切断转子导体并产生感应电动势和感应电流，从而形成正向和反向电磁转矩Tem和Tem-，它们是叠加后推动转子旋转的组合转矩Tem。返回，如果电机速度为n，滑差S为正向磁场，滑差s-为反向磁场，分析单相异步电机的T=f(s)曲线：1)当转子静止时，n=0，S=1，合成转矩为0。单相感应电动机没有起动转矩，因此单相异步电动机不能自行起动。三相异步电动机的电源被一相切断，相当于单相异步电动机

4、，因此不能启动。2)当s1、T0和t没有固定的方向时，它取决于s的正或负。一旦旋转，转向取决于外力的方向，即在外部扭矩的作用下，马达可以在外力的方向上旋转。三相感应电动机在一相中断后可以继续运行。3)由于负序转矩的存在，合成转矩减小，过载能力低，TF保持不变，N减小，S上升，I2上升，I1上升。7.1.2单相异步电动机的主要类型：1。分相起动电机包括电容起动电机、电容起动电机和电阻起动电机，根据获得旋转磁场的方式不同，主要分为分相电机和罩极电机；1.电容式起动电机，具有以下特点：)起动绕组和电容器是为短时间运行而设计的；)电容器可以分相并提高功率因数。因为启动绕组和电容器是为短时间运行而设计的

5、，当n达到7580%n1时，离心开关将自动打开。电容式电机电容式电机本质上是一种两相异步电机，启动绕组和电容器应根据长期运行情况进行设计。特点：)起动绕组3、电阻起动电机，起动绕组中串联电阻为分相电阻，即工作绕组电阻小而电抗大；起动绕组电阻大，电抗小。2.覆盖极电机1。结构特点：定子为凸极式，由硅钢片层叠而成。工作绕组为集中绕组，套在定子磁极上。在每个极靴表面的1/31/4处开一个小槽，覆盖极绕组(短路环)放入其中，如下图所示：2。工作原理，在时间上滞后一个角度，但电机从未覆盖部分转向覆盖部分。3.改变转向的方法：1)两套起动绕组缠绕在定子上；2)反向安装定子和转子。4.优点和缺点：起动转矩小

6、，结构简单，不需要电容器。5.将：应用于小容量电机。比如小风扇、电动模型和电唱机。总结：1 .单相异步电动机的结构特点、优缺点及应用单相异步电动机广泛应用于家用电器、医疗设备和轻工设备；2.单相感应电动机的工作原理，为什么没有起动转矩？3.单相感应电动机的起动方法和类型1)分相起动电动机；2)屏蔽极电机。7.4伺服电机、7.4.1 DC电机一、DC伺服电机结构分类：普通DC伺服电机；盘式电枢DC伺服电机：空心杯DC伺服电机；无槽直流伺服电机。2.DC伺服电机的运行特性。1.机械特性定义：指在控制电压不变的情况下，DC伺服电机转速n与转矩的关系。在该公式中，当转速为零时，电机转矩只与电枢电压有关

7、，称为堵转转矩。当转矩为零时，电机速度只与电枢电压有关，称为理想空载速度。DC伺服电机的机械特性如下：2 .调节特性定义：指负载转矩不变时，电机转速与电枢电压之间的关系。DC伺服电机的调节特性如上图所示。7.4.2交流伺服电机，一、交流伺服电机的工作原理交流伺服电机一般为两相交流电机，由定子和转子组成。转子是笼形和杯形的。定子是两相绕组，在空间上被90度电角度隔开。一个是励磁绕组，另一个是控制绕组。如下图所示：“旋转”现象及其避免方法：“旋转”现象：当励磁电压不为零且控制电压为零时，伺服电机相当于单相异步电机，如果转子电阻很小，电机仍会旋转。避免“旋转”现象的方法：增加转子电阻值。交流伺服电机

8、有三种控制方式：幅度控制、相位控制和幅相控制1。振幅控制控制电压和激励电压之间的相位差保持在90，只有控制电压的振幅发生变化。这种控制方法称为振幅控制。2.相位控制控制电压和励磁电压的幅度是额定值，通过改变控制电压和励磁电压之间的相位差可以控制伺服电机。这种控制方法称为相位控制。3.振幅相位控制通过改变控制电压的振幅以及控制电压和激励电压之间的相位差来控制伺服电机的速度。这种控制方法称为振幅相位控制。7.5测速发电机，分类：DC测速发电机和交流伺服电机，分为永磁型和电磁型。7.5 DC测速发电机1。DC测速发电机的输出特性输出电压和速度之间的关系称为输出特性，如图所示。减少误差的方法：2。DC

9、测速发电机的误差及减小误差的方法：7.5.2交流异步测速发电机，分为同步测速发电机和异步测速发电机；1.空心杯转子异步测速发电机的工作原理，即输出绕组感应电动势的幅值与电机转速成正比。异步测速发电机的误差，主要包括幅相误差和剩余电压误差；1.幅相误差原因：励磁绕组存在漏电感。减少这种误差的方法是增加转子电阻。2.剩余电压误差原因：由于机械不对称和加工装配过程中定子磁性材料性能不一致，当测速发电机转速为零时，实际输出电压不为零。此时的电压称为剩余电压，由剩余电压引起的误差称为剩余电压误差。减少残余电压误差的方法：选择在所有方向上具有一致特性的高质量磁性材料，提高机械精度，并在加工和装配期间装配补

10、偿绕组。7.6同步机，分类：受控同步机和扭矩同步机，1。转矩同步机的结构和工作原理，转矩同步机是一种感应控制电机，能自动步进角位移或角速度的偏差。通常，它们成对或组合使用。7.6.1同步机的结构和工作原理通常采用双极结构，其中大部分采用凸极结构，而高频大尺寸转矩同步机采用隐极结构。扭矩同步机有三种结构：图7.6.2是同步机的工作原理图，发送器的转子位置为1，接收器的转子位置为2，失准角=1-。转矩同步整步绕组中的电动势和电流，各相绕组中的感应电动势：发送器：接收器：各相绕组中的总电动势：各相绕组中的电流：转矩同步整步绕组的磁动势：发送器的横轴磁动势分量：发送器的直轴磁动势分量：合成磁动势的幅度

11、：接收器的整步可以用同样的方法获得。受控同步机的结构和工作原理，受控同步机的结构与力矩同步机基本相同。图7.6.3是受控同步机的工作原理图，以及7.6.2同步机的误差分析和选择。转矩同步机的误差主要包括零误差和静态误差。受控同步误差：主要有电气误差和零电压误差。7.7旋变是一种精密控制的自动装置中的微电机。分类：根据电刷和滑环之间的滑动接触：接触式旋转变压器和非接触式旋转变压器。根据电机的极数，可分为单极对旋转变压器和多极对旋转变压器。根据使用要求，可分为解算器和伺服系统解算器。1.正弦余弦旋转变压器的工作原理，7.7.1旋转变压器的结构和工作原理，1。正弦绕组，2。正弦-余弦旋转变压器的工作

12、原理，在定子上放置两组相同匝数和相同类型的正弦绕组，一组作为励磁绕组，另一组作为交叉轴绕组。交流励磁电压施加到励磁绕组，它将励磁绕组的轴方向定义为d轴，并在气隙中产生d轴磁通量d。励磁绕组中的感应电动势如下：(1)正弦-余弦旋转变压器空载运行，转子上有两组相同的正弦绕组，两组绕组的空间位置相差90。d轴磁通量与转子相交以产生变压器电动势，并且转子绕组中的感应电动势与转子和励磁绕组之间的相对位置相关。d被分解成两个分量：与正弦绕组轴向一致的磁通量r1和与正弦绕组轴向垂直的磁通量r2。正弦和余弦旋转变压器输出绕组的开路输出电压分别为：(2)正弦和余弦旋转变压器的负载运行，一次补偿和二次补偿的概念；

13、(2)线性旋转变压器的工作原理，输出电压与转子转角成正比，正弦绕组的开路输出电压为：进行级数展开，取ku=0.5，将级数展开代入公式(1)，得到：忽略转角。上述公式可写成：带二次补偿的线性旋转变压器；7.7.2旋转变压器的误差及其改进方法；1.错误的原因；2.改进方法；7.7.3旋变器的应用；步进电机由电脉冲信号控制，实现生产过程或设备的数字化控制。步进电机的结构和工作原理根据工作原理和结构的不同分为两类：(1)电磁步进电机不能仅通过电磁作用使电机转子步进运行，必须增加相应的机械部件才能产生步进效应；(2)步进电机只能由定子和转子之间的电磁作用产生。在第二种类型的步进电机中，根据转子结构，它分

14、为永磁转子电机和电抗转子电机。2.反应式步进电机的工作原理。图7.8.1显示了由定子和转子组成的三相反应式步进电机。定子上有三对磁极，磁极上装有励磁绕组。转子由软磁材料制成，四个凸极均匀分布在转子上，绕组逐步安装在转子上。转子的凸极也被称为转子的齿。步进角度：每次步进电机改变其通电状态(一拍)，转子旋转的角度称为步进角度。步距角的计算公式：其中：m为步进电机的相数；C为开机状态系数，单次或双次运行时，C=1，单次和双次混合运行时，C=2；Zr是步进电机转子的齿数。步进电机有三种控制模式：(1)三相单三拍工作模式，A-B-C-A；(2)三相单、双六拍工作模式；(3)三相双三拍工作模式；1.反应式

15、步进电机的静态特性，(1)力矩和角度特性，以及7.8.2反应式步进电机的特性。步进电机的力矩和角度特性是指在不改变通电状态的情况下，步进电机的静态转矩和失调角之间的关系。T=f时()。步进电机的转速为：其中：f是步进电机每秒的拍数，称为步进电机的激励脉冲频率。步进电机静态稳定区：2。最大静态扭矩；2.反应式步进电机的动态特性。步进电机的动态特性是指步进电机从一种通电状态切换到另一种通电状态时的特性。动态特性包括动态稳定区、起动转矩、起动频率和频率特性。1。动态稳定区，步进电机的动态稳定区是指步进电机在不失去同步的情况下从一种稳定状态切换到另一种稳定状态的区域。空载稳定区：稳定裕度角：从稳定区的边界点A到初始稳定平衡点A的角度，用R2表示。起动