控制電機第3章(馮)

1、第第3章章 交流伺服電動機交流伺服電動機 3.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理 1、結構、結構對稱繞組fkWW3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理 2、原理 2.1旋轉磁場旋轉磁場：mfmkmfmfkmkkfIIItIitIi，WW)90sin(sin:加對稱電流繞組對稱設兩相繞組產(chǎn)生的園形旋轉磁場3.13.1二相交

2、流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理 討論： 1、旋轉； 2、 氣隙磁場 大小恒定，園形磁場園形磁場fkFF kWWIIWIWIFFUU，WWkffkffkkfkfkfk則即要求時當:,:,903、旋轉磁場在 空間的分布通過繞組合理設計可接近正弦分布3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理 4、旋轉磁場旋轉方向 從電流超前相繞組軸線 電流滯后相繞組軸線 5、轉速：2極電機，電流變化一周旋轉磁場轉一周極對數(shù)分轉:/60PPfn 4極電機3.13.1二相交流伺服電動機的結構與原理二相交流伺服電動機的結構與原理 2.2 工作原理工作原理SSnnn S

3、杯形轉子可看成很多條單位導條所組成的籠形轉子平衡點（穩(wěn)定）存在轉差：-異步電動機轉差率：nnnS000111:000:SSSSnnnnnnnSSS3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析一、轉子不動時的運行分析 定子、轉子繞組中的 感應電勢頻率： 導體產(chǎn)生的感應電勢HZPnfSk60101122. 22/2/2sin12606060flvBEElDPBlPDBBdBBPDlBfPDPfDnDvlvBEmCmCSmSmmmPSPSSSSmcm每極磁通3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析繞組的感應電勢（ 為有效匝數(shù)） 勵磁繞組的感應電勢：

4、 控制繞組的感應電勢： 轉子繞組的感應電勢：轉子繞組產(chǎn)生的磁場轉子繞組產(chǎn)生的磁場：fkWW144. 42fWEWEfCff1kkk44. 42fWEWEC1RR44. 4fWE轉子繞組電流產(chǎn)生的磁場，極 對數(shù)與定子磁場相同各導條中產(chǎn)生的感應電勢相位 互差 電角度，如轉子槽數(shù)為 ， 則為 相對稱繞組，產(chǎn)生圓形磁場RZRZ3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析二、轉子轉動時的運行分析運行分析（定性）（定性）122202021222111122226060ffSSSSSSSxxSxLSfLfxLfxSfPSnnPfSnnnnnnnS2222020222202022222

5、22202222012222)/(44. 444. 412SrxErSxSErxEIEEKNWSESfWfWESSffSWkkkS頻率折算3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析轉子繞組折算等效轉子繞組所產(chǎn)生的基波磁勢 與實際轉子繞組的基波磁勢 完全相同121212:WWKKmmNN設2FiWWWWkIINKmNKmIIPKNmFIPKNm/9 . 029 . 02F22111222221112222222F212211221111222244. 444. 4RRWWemWmWmWWKNKNkKNfKNfEEFF不變折算前后3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓

6、形旋轉磁場作用下的運行分析折算前后轉子回路的有功功率保持不變折算前后轉子回路的無功功率保持不變阻抗角222222212222222221rkkrSrIImmSrSrImSrImie即2222222221xkkxxImxImie即SSrxtgSrx2221221 -2S/tg3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析相對應的附加電阻與輸出機械功率2222211PrSSrSSrSr)(11T，PPM產(chǎn)生電磁轉矩為轉速以通過氣隙對轉子作功輸入電功率2212211222122211)()(cos/2cosxxSrrUIICPfIEmPTmMM3.23.2圓形旋轉磁場作用下的運

7、行分析圓形旋轉磁場作用下的運行分析SrImxxSrrSrUmT2221122122122111)()(/2121112212112111212221212)(2)(0 xxUmxxrrUmTxxrxxrrSdSdTmm簡化等效電路無關與結論2221rTSrmm3.33.3單相異步電動機的機械特性單相異步電動機的機械特性單相繞組通單相交流電流產(chǎn)生脈振磁場脈振磁場可分解為磁勢幅值大小相同、轉速相同、轉向相反的二個圓形磁場單相異步電動機機械特性結論：1、起動轉矩為零（須解決起動問題）2、純單相異步電動機的轉向由外力 決定3、運行時，只要電磁轉矩大于負載 轉矩則電機不會停轉 -自轉3.33.3單相異步

8、電動機的機械特性單相異步電動機的機械特性交流伺服電動機必須克服自轉！克服自轉的條件：單相運行時，產(chǎn)生阻轉矩，克服自轉,實現(xiàn)停轉12122xxrSrm00nUk即3.43.4交流伺服電動機的運行分析交流伺服電動機的運行分析 1.產(chǎn)生圓形磁場時的運行分析產(chǎn)生圓形磁場時的運行分析 圓形磁場 : ffkkWIjWIffffffkkkkkkfkfkfkfkfkUjxIjrIEjxIjrIEUEjEfkfkIjI，xxrr，WW:90:則定子繞組電壓從而轉向電角度相相超前則欲產(chǎn)生圓形磁場則對稱排列參數(shù)相同繞組對稱設3.43.4交流伺服電動機的運行分析交流伺服電動機的運行分析kUjkxIjkrIkEjxIj

9、rIEUkxxkWWxxWxGGWIWWIWLxkrrkWWrrWSWlWSlrkEkWfWfEkEjEIjkI，kWWffffffkkkkkkfkkfkffkkfkfffkkfkfkkf)(/)()(:)()/1,()44. 444. 4(90)(/222222222211常數(shù)漏磁導漏電抗電阻：即電角度相位差要求兩相電壓幅值不等為產(chǎn)生圓形磁場空間分布對稱繞組不對稱設3.43.4交流伺服電動機的運行分析交流伺服電動機的運行分析fkfNkNkfkNfNfkWWkUUkWWUUWW/1/,則如則如定電壓的工作狀態(tài)一般圓形磁場對應于額3.53.5橢圓旋轉磁場及分析方法橢圓旋轉磁場及分析方法 交流伺服

10、電動機若勵磁繞組電壓為額定電壓,而調(diào)節(jié)控制電壓的大小,則用有效信號系數(shù) 表示控制狀態(tài)(工作狀態(tài))二相的對稱程度.e11eekNkkNkeUUUU通常則當?此時的運行狀態(tài)產(chǎn)生橢圓旋轉磁場磁場不對稱11eefmkmKNkfmkmfNkNfmkmfNkNfmkmfmfkmkfkfNkBBUUBBUUUUkWWEEUU3.53.5橢圓旋轉磁場及分析方法橢圓旋轉磁場及分析方法)(3()3()2()2()() 1 (轉速相同的圓形磁場二個正反旋轉幅值脈振磁場圓形旋轉磁場二個圓形旋轉磁場和轉向相反幅值不同轉速相同正反旋轉橢圓、，fmfmfmfmfmfmfmfmkmBBBBBBBBB212) 2(212)2()3(幅值圓幅值圓幅值圓)cos(10)cos(10)cos(20)cos(10)cos(30) 1 (tptptptptp：橢圓例3.63.6交流伺服電動機的機械特性與調(diào)節(jié)特性交流伺服電動機的機械特性與調(diào)節(jié)特性)(:fnT一定調(diào)節(jié)特性脈振圓形圓形機械特性一定1;1);(:nfT3.73.7交流