控制電機(jī)第3章(馮)

1、第第3章章 交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī) 3.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)對稱繞組fkWW3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 2、原理 2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場：mfmkmfmfkmkkfIIItIitIi，WW)90sin(sin:加對稱電流繞組對稱設(shè)兩相繞組產(chǎn)生的園形旋轉(zhuǎn)磁場3.13.1二相交

2、流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 討論： 1、旋轉(zhuǎn)； 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(dāng):,:,903、旋轉(zhuǎn)磁場在 空間的分布通過繞組合理設(shè)計可接近正弦分布3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 4、旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向 從電流超前相繞組軸線 電流滯后相繞組軸線 5、轉(zhuǎn)速：2極電機(jī)，電流變化一周旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一周極對數(shù)分轉(zhuǎn):/60PPfn 4極電機(jī)3.13.1二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理二相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理 2.2 工作原理工作原理SSnnn S

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

4、 控制繞組的感應(yīng)電勢： 轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢：轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁場：fkWW144. 42fWEWEfCff1kkk44. 42fWEWEC1RR44. 4fWE轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的磁場，極 對數(shù)與定子磁場相同各導(dǎo)條中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢相位 互差 電角度，如轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析圓形旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的運(yùn)行分析運(yùn)行分析（定性）（定性）122202021222111122226060ffSSSSSSSxxSxLSfLfxLfxSfPSnnPfSnnnnnnnS2222020222202022222

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

6、形旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析折算前后轉(zhuǎn)子回路的有功功率保持不變折算前后轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析圓形旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析相對應(yīng)的附加電阻與輸出機(jī)械功率2222211PrSSrSSrSr)(11T，PPM產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)速以通過氣隙對轉(zhuǎn)子作功輸入電功率2212211222122211)()(cos/2cosxxSrrUIICPfIEmPTmMM3.23.2圓形旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)

7、行分析圓形旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運(yùn)行分析SrImxxSrrSrUmT2221122122122111)()(/2121112212112111212221212)(2)(0 xxUmxxrrUmTxxrxxrrSdSdTmm簡化等效電路無關(guān)與結(jié)論2221rTSrmm3.33.3單相異步電動機(jī)的機(jī)械特性單相異步電動機(jī)的機(jī)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(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的二個圓形磁場單相異步電動機(jī)機(jī)械特性結(jié)論：1、起動轉(zhuǎn)矩為零（須解決起動問題）2、純單相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)向由外力 決定3、運(yùn)行時，只要電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載 轉(zhuǎn)矩則電機(jī)不會停轉(zhuǎn) -自轉(zhuǎn)3.33.3單相異步

8、電動機(jī)的機(jī)械特性單相異步電動機(jī)的機(jī)械特性交流伺服電動機(jī)必須克服自轉(zhuǎn)！克服自轉(zhuǎn)的條件：單相運(yùn)行時，產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩，克服自轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)停轉(zhuǎn)12122xxrSrm00nUk即3.43.4交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行分析交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行分析 1.產(chǎn)生圓形磁場時的運(yùn)行分析產(chǎn)生圓形磁場時的運(yùn)行分析 圓形磁場 : ffkkWIjWIffffffkkkkkkfkfkfkfkfkUjxIjrIEjxIjrIEUEjEfkfkIjI，xxrr，WW:90:則定子繞組電壓從而轉(zhuǎn)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(shè)3.43.4交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行分析交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行分析kUjkxIjkrIkEjxIj

9、rIEUkxxkWWxxWxGGWIWWIWLxkrrkWWrrWSWlWSlrkEkWfWfEkEjEIjkI，kWWffffffkkkkkkfkkfkffkkfkfffkkfkfkkf)(/)()(:)()/1,()44. 444. 4(90)(/222222222211常數(shù)漏磁導(dǎo)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(shè)3.43.4交流伺服電動機(jī)的運(yùn)行分析交流伺服電動機(jī)的運(yùn)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(yīng)于額3.53.5橢圓旋轉(zhuǎn)磁場及分析方法橢圓旋轉(zhuǎn)磁場及分析方法 交流伺服

10、電動機(jī)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(dāng)?此時的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁場磁場不對稱11eefmkmKNkfmkmfNkNfmkmfNkNfmkmfmfkmkfkfNkBBUUBBUUUUkWWEEUU3.53.5橢圓旋轉(zhuǎn)磁場及分析方法橢圓旋轉(zhuǎn)磁場及分析方法)(3()3()2()2()() 1 (轉(zhuǎn)速相同的圓形磁場二個正反旋轉(zhuǎn)幅值脈振磁場圓形旋轉(zhuǎn)磁場二個圓形旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)向相反幅值不同轉(zhuǎn)速相同正反旋轉(zhuǎn)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(jī)的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性交流伺服電動機(jī)的機(jī)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(jī)械特性一定1;1);(:nfT3.73.7交流