控制電機(jī)電機(jī)原理與電力拖動(dòng)-PPT課件

1、第8章控制電機(jī)(電機(jī)原理與電力拖動(dòng))2直流測(cè)速發(fā)電機(jī)l直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上與普通小型直流發(fā)電機(jī)相同。按勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)式和永磁式兩種，永磁式的定子用永磁鋼制成；按電樞結(jié)構(gòu)又可分為有槽式電樞和無(wú)槽式電樞等，常用的為有槽式結(jié)構(gòu)。8.2 伺服電動(dòng)機(jī)l伺服電動(dòng)機(jī)的作用是將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度輸出。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中伺服電動(dòng)機(jī)常作為執(zhí)行元件使用。伺服電動(dòng)機(jī)有兩種類型，即交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。1交流伺服電動(dòng)機(jī)l交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子與一般單相異步電動(dòng)機(jī)的定子相似。定子繞組多制成兩相，兩相繞組在空間相差90電角度。其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型和非磁性杯形兩種。籠型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)

2、機(jī)的轉(zhuǎn)子相同；非磁性杯形轉(zhuǎn)子與杯形轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子相似。 2直流伺服電動(dòng)機(jī)l在直流伺服系統(tǒng)中常用的是電磁式他勵(lì)式和永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)與普通他勵(lì)式和永磁式直流電動(dòng)機(jī)沒有根本區(qū)別。所不同的是，伺服電動(dòng)機(jī)電樞電流很小，換向并不困難，因此，都不裝換向極，并且轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng)，氣隙較小。 8.3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)l步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移或直線位移的裝置。每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就前進(jìn)一步。因此，其位移與脈沖數(shù)成正比，線或轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。它們用于數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、軋鋼機(jī)的自動(dòng)控制及自動(dòng)記錄儀表中。8.4 自整角機(jī)l自整角機(jī)selsyn的功能是將轉(zhuǎn)角變換成電壓信號(hào)，或?qū)㈦妷?/p>

3、信號(hào)變換成轉(zhuǎn)角，通過兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的組合使用，實(shí)現(xiàn)角度的傳輸、變換和接收。1力矩式自整角機(jī)l利用力矩式自整角機(jī)組成同步連接系統(tǒng)。其中自整角機(jī)a放在需要發(fā)送轉(zhuǎn)角的地方，稱為自整角發(fā)送機(jī)；自整角機(jī)b放在接收轉(zhuǎn)角的地方，稱為自整角接收機(jī)。它們的定子繞組又稱同步繞組，用導(dǎo)線對(duì)接起來(lái)；轉(zhuǎn)子繞組又稱勵(lì)磁繞組，接在同一交流電源上。2控制式自整角機(jī)l控制式自整角機(jī)電路如圖8-13所示。它與力矩式自整角機(jī)系統(tǒng)不同之處是：控制式自整角機(jī)中的接收機(jī)并不直接帶負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組不是接在交流電源上，而是用來(lái)輸出電壓，故又稱輸出繞組。由于該接收機(jī)是從定于繞組輸入電壓，從轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓，它工作在變壓器狀態(tài)，故稱自整角變壓

4、器。 8.5 旋轉(zhuǎn)變壓器l旋轉(zhuǎn)變壓器從原理上說(shuō)，相當(dāng)于一臺(tái)二次繞組可以轉(zhuǎn)動(dòng)的變壓器。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，相當(dāng)于一臺(tái)兩相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)變壓器的定、轉(zhuǎn)子鐵心由優(yōu)質(zhì)硅鋼片或高鎳合金片疊成。定、轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)分別裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同而互相垂直的繞組。轉(zhuǎn)子繞組可由滑環(huán)和電刷引出或由軟導(dǎo)線直接引出。當(dāng)然，后者的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角會(huì)受到一定的限制。1正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器l這種旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)是：輸出電壓是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的正弦和余弦函數(shù)。l電路如圖8-15所示，D1D2和D3D4是定子繞組，它們的有效匝數(shù)為kw1N1。Z1Z2和Z3Z4是轉(zhuǎn)子繞組，它們的有效匝數(shù)為kw2N2。定子繞組D1D2稱為勵(lì)磁繞組，工作時(shí)，加上大小和頻率一定

5、的交流勵(lì)磁電壓Uf以產(chǎn)生工作時(shí)所需要的磁場(chǎng)。定子繞組D3D4稱為補(bǔ)償繞組，其作用稍后再討淪。轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2為余弦輸出繞組，Z3Z4為正弦輸出繞組。當(dāng)定子繞組D1D2與轉(zhuǎn)子繞組Z1Z2軸線一致時(shí)，稱為旋轉(zhuǎn)變壓器的基準(zhǔn)位置。 2線性旋轉(zhuǎn)變壓器l這種旋轉(zhuǎn)變壓器的特點(diǎn)是在一定的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正比。l由于很小，且用弧度為單位時(shí)，sin。因此，一般的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角很小時(shí)即為線性旋轉(zhuǎn)變壓器。但是當(dāng)=140.244.35 rad時(shí)，sinl4=0.241 92，誤差已達(dá)1。因此，假設(shè)要求在更大的轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)得到與轉(zhuǎn)角成線性關(guān)系的輸出電壓時(shí)，簡(jiǎn)單地直接使用正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器就不能滿足

6、要求了。 3比例式旋轉(zhuǎn)變壓器l從原理上說(shuō)，比例式旋轉(zhuǎn)變壓器與正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，不同之處是比例式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)軸上裝有調(diào)整齒輪和調(diào)整后可以固定轉(zhuǎn)子的機(jī)構(gòu)，使用時(shí)，可將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到需要的角度后加以固定。4數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器l數(shù)據(jù)傳輸用旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和用途與控制式自整角機(jī)相同，但精確度要比控制式自整角機(jī)高，其電路如圖8-21所示。左邊的旋轉(zhuǎn)變壓器稱為旋變發(fā)送機(jī)，右邊的旋轉(zhuǎn)變壓器稱為旋變變壓器。 8.6 單相異步電動(dòng)機(jī)l由單相電源供電的異步電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)。其根本原理是建立在三相異步電動(dòng)機(jī)的根底上，但在結(jié)構(gòu)、特性等方面與三相異步電動(dòng)機(jī)有很大的差異。1單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理l單相異步電

7、動(dòng)機(jī)的定子繞組為單相交流繞組，轉(zhuǎn)子繞組為籠型式繞組。圖8-22所示為最簡(jiǎn)單的單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與磁場(chǎng)。 2單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法l從上述可知，單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理和三相異步電動(dòng)機(jī)類似，但單相異步電動(dòng)機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以首先必須解決它的起動(dòng)問題。單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法通常有分相起動(dòng)和罩極起動(dòng)兩種。這里主要介紹電容分相式電動(dòng)機(jī)。1電容分相式電動(dòng)機(jī)的根本結(jié)構(gòu) l在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子槽中，除嵌有一套主繞組外，還增加了一套起動(dòng)繞組。圖8-24所示為一臺(tái)最簡(jiǎn)單的帶有起動(dòng)繞組的單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，在起動(dòng)繞組中串聯(lián)的電容器稱分相電容。8.7 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)l無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)克服了普通直流電動(dòng)機(jī)設(shè)置換向

8、器的缺點(diǎn)，在現(xiàn)代的空調(diào)器普遍采用，到達(dá)降低電能損耗的目的。8.8 直流力矩電動(dòng)機(jī)l力矩電動(dòng)機(jī)torgue motor是一種特殊類型的伺服電動(dòng)機(jī)，也分為直流和交流兩種。目前應(yīng)用最廣泛的是直流力矩電動(dòng)機(jī)。l直流力矩電動(dòng)機(jī)的工作原理和直流伺服電動(dòng)機(jī)相同，但能在堵轉(zhuǎn)和低速下運(yùn)行。堵轉(zhuǎn)情況下能產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩而不損傷，在很低的轉(zhuǎn)速下也能平穩(wěn)地運(yùn)行。8.9 直線電動(dòng)機(jī)l直線電動(dòng)機(jī)就是把電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)也可以通過轉(zhuǎn)換裝置，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)。但由于有中間轉(zhuǎn)換裝置，使得這種拖動(dòng)系統(tǒng)效率低、體積大、本錢高。而直線電動(dòng)機(jī)不需要轉(zhuǎn)換裝置，自身能產(chǎn)生直線作用力，直接帶動(dòng)負(fù)載作直線運(yùn)動(dòng)，因而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率和傳動(dòng)精度均較高。 平板型直線異步電動(dòng)機(jī) l平板型直線異步電動(dòng)機(jī)可以看成是從旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)演變而來(lái)的?？梢栽O(shè)想，有一臺(tái)極數(shù)很多的三相異步電動(dòng)機(jī)，其定子半徑相當(dāng)大，定子外表的某一段可以認(rèn)為是直線，那么這一段便是直線電動(dòng)機(jī)。也可以認(rèn)為把旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子沿徑剖開，并展開成平面，就得到了最簡(jiǎn)單的平板型直線異步電動(dòng)機(jī)， 圓筒型直線異步電動(dòng)機(jī)