常用同步電動機課件

1、重點：同步電動機的工作原理 同步電動機的起動 無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)特點 工作原理 步進電動機的工作原理 運行特性第一節(jié) 同步電動機的工作原理同步電動機 n=1= 60f1/p一、三相異步電動機的同步運行 1. 異步電動機的工作原理： nn1E2sI2sTem n=n1Tem=0 2. 異步電動機的同步運行：當nPem1PemcosM=10 同步電機過勵， 向電網(wǎng)輸送無功電流， 提高功率因數(shù)。調(diào)節(jié)IfP1q變cosM(二）功率因數(shù)的調(diào)整五、同步電動機的起動 當轉(zhuǎn)子與定子磁場相對靜止時，定子磁場才能拉著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。n1TemNSNSTemn1NSNS所以同步電動機不能自行起動。同步電動機的起動方法

2、1.變頻起動法 起動時讓f1從0逐漸增加。 2.同步電動機的轉(zhuǎn)子上裝置阻尼繞組（裝在極靴上） 方法：異步起動后，牽入同步運行。 510RrfS1ABCS2+-第二節(jié) 三相永磁同步電動機三相永磁同步電動機：無換向器電動機 或直流無刷電動機 特點：結(jié)構(gòu)簡單，無機械換向器， 具有硬機械特性。 一、永磁同步電動機的基本結(jié)構(gòu) 組成：電機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器、電子開關(guān)控制信號電源電子開關(guān)輸出BQMS3無刷直流電動機的外形圖系統(tǒng)圖（一）永磁同步電動機 直流無刷電動機 定子：三相對稱繞組，接成Y或， 稱為電樞繞組產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)子：高磁能積的稀土磁性材料 永磁轉(zhuǎn)子。 分類：按定子三相電樞繞組所加電壓波形

3、分： 正弦波驅(qū)動和方波驅(qū)動* 方波驅(qū)動控制簡單，成本低（二）定子電樞繞組的開關(guān)控制三相繞組接成Y或。由轉(zhuǎn)子位置檢測器決定晶體管的導通、關(guān)斷。V1V2V3V4V5V6ABCMS3MS3接法的控制方式（三）轉(zhuǎn)子位置傳感器作用：檢測電動機轉(zhuǎn)子的實際位置。 1.光電編碼器：光學編碼器或旋轉(zhuǎn)編碼器 （1）增量式組成：固定在定子上的光電耦合開關(guān) +固定在轉(zhuǎn)軸上的遮光盤原理：有光線通過，光電管導通， 輸出低電平。無光線通過，光電管截止，輸出高電平。發(fā)光二極管（固定）遮光盤（旋轉(zhuǎn)）光電二極管（固定）A相B相R相（基準） （）絕對碼式：光電碼盤的碼按照二進制讀數(shù)設(shè)計。 2.旋轉(zhuǎn)變壓器光電碼盤易受電氣“噪聲”的干

4、擾。旋轉(zhuǎn)變壓器的定子、轉(zhuǎn)子均有二相交流繞組。 3.霍爾位置傳感器二、三相永磁同步電動機的工作原理1.普通直流電機 的工作原理NSnBaBf（一）反裝式直流 電機的工作原理2.反裝式直流電動機的工作原理 根據(jù)左手定則，電樞繞組產(chǎn)生最大的電 磁轉(zhuǎn)矩，要使電樞繞組順時針方向轉(zhuǎn)動， 電磁轉(zhuǎn)矩的反作用力，迫使磁極逆時針 方向轉(zhuǎn)。 nBaBfNSBaBf nNS電機繼續(xù) 旋轉(zhuǎn)。Ba與Bf保持垂直Tem=TmBf與Ba同方向Tem=0若Bf與Ba之間保持一定的夾角，BaBfnNSn（二）三相永磁同步電動機的工作原理 轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子的實際位置控制電子開關(guān)中晶體管的通斷磁場方向變Tem電機旋轉(zhuǎn)。UdnN

5、SABC轉(zhuǎn)子位置傳感器晶體管控制電路V1bV6bV1V2V3V4V5V61b6b .V2.V3導通，Ba與Bf垂直Tem=TmV2V1V3V4IAIBBaBaBfBfBBBASNn0V5ICBaIBBaBfBfBBBCSNn0V6V1IAICBaBaBfBfBCBASNn02.V4.V5導通， Ba轉(zhuǎn)過1200Tem=Tm3.V6.V1導通， Ba再轉(zhuǎn)過1200 Tem=Tm電樞三相繞組的電流波形三、三相永磁同步電動機的調(diào)速方法及運行特性 （一）轉(zhuǎn)速公式及調(diào)速方法設(shè)： 0：晶閘管逆變器的換流超前角 r：重疊角，不同相晶閘管同時導通的重 疊時間忽略阻抗壓降： 則改變角，實現(xiàn)調(diào)速。（二）運行特性

6、1 .轉(zhuǎn)矩特性實際：0 30(超前)，會出現(xiàn)Tem =0, 0 30IdmaxIa0Tem2.調(diào)速特性 30o60o45o200n/（r.min-1)3000200010000100Ea/V0=00。3.機械特性 與直流伺服電動機 相似，可得到一組平行線。 Ed=100Vn0TemEd=50V2.調(diào)節(jié)特性 當TL=c n=f（Ed） T1 T2 T3 T4Ed02T2Ed03T3Ed04T4Ed01EdT1n 0四、三相永磁同步電動機的特點 1.調(diào)速范圍廣 2.快速性好 3.低速性能好 4.壽命長，維護簡單 5.適合易燃易爆的場合 第三節(jié) 磁阻電動機 三相永磁電動機的轉(zhuǎn)子是由永磁體組成。 （開

7、關(guān)）磁阻電動機、步進電動機的轉(zhuǎn)子 是非磁鐵的。 一、工作原理： 轉(zhuǎn)子本身沒有磁性，轉(zhuǎn)子d軸和q軸正交方向磁 路不對稱。定子磁場以n1速度旋轉(zhuǎn)，定子磁極軸 線與轉(zhuǎn)子d軸差角磁力線扭歪在磁力線的 拉力作用下轉(zhuǎn)子跟隨磁場旋轉(zhuǎn)。 磁阻電動機不能自行起動轉(zhuǎn)子上另設(shè)起動繞組。n1n1TTNSqqdd二、磁阻電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子由非磁性的材料，鋼片、鋁、銅等組成。 鋁、銅可以起到籠型繞組的作用作起動繞組。 鋼軸鋁三、開關(guān)磁阻電動機 組成：電機本體，轉(zhuǎn)子位置傳感器，電子開關(guān)電路。電子開關(guān)電路控制信號電源輸出RMBQ有6個定子磁極，四個轉(zhuǎn)子磁極定子1通電，轉(zhuǎn)子的d軸與定子1的軸線重合。改變通電相轉(zhuǎn)子位置移動。

8、改變相電流脈沖頻率n變化。abcd123321第四節(jié) 步進電動機重點：步進電動機的工作原理 矩頻特性 矩角特性 負載能力一、概述 步進電動機：數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí) 行元件，將脈沖信號轉(zhuǎn)換 為相應的角位移或直線位移。 每輸入一個脈沖， 電機前進一步。 1.步進電動機的特點（1）可用數(shù)字信號直接進行開環(huán)控制，整體系統(tǒng) 簡單、廉價。（2）位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應，步距誤差不 長期積累，可以組成較簡單而又具有一定精 度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求更高時組成 閉環(huán) 控制系統(tǒng)。（3）電機本身部件少，可靠性高。（4）易于起動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，響應性好。（5）停止時，可有自鎖能力。2.步進電動機的應用

9、廣泛應用于于計算機的磁盤驅(qū)動器，繪圖儀， 自動記錄儀，數(shù)控機床。3.一般工作機械對步進電動機的要求（1）調(diào)速范圍寬，盡量提高最高轉(zhuǎn)速以提 高勞動生產(chǎn)率。（2）動態(tài)性能好，能迅速起動、正反轉(zhuǎn)、 停轉(zhuǎn)。（3）加工精度較高。即要求一個脈沖對應的位 移量小、并要求精確、均勻。這就要求步 進電動機步距角小、步距精度高、不丟步 或失步。（4）輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接帶動負載。微電腦及電源指令步進電動機控制電脈沖傳動齒輪機床工作臺絲杠二、步進電動機的工作原理 以三相反應式步進電機為例 組成：定子有六個磁極，每兩對應的磁 極繞有一相繞組。轉(zhuǎn)子有四個均勻分布 的齒，齒寬與定子磁極極靴寬度相等。ACBBCA12341.

10、三相單三拍運行方式 單：每次只有一相繞組通電。 三拍：三次切換為脈沖的一次循環(huán)。 A相通電：磁力線總是力圖走磁阻最小的路 徑在磁拉力作用下轉(zhuǎn)子齒軸線與A相磁 極軸線重合。ACBBCA1234AB 轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)過30 則電機反轉(zhuǎn) s=30ACBBCA1234轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30BC3ACBA124AB CA轉(zhuǎn)子一步步按逆時針方向轉(zhuǎn)動。若改變通電相序ACBA，BC 2.三相雙三拍運行方式通電方式ABBCCAAB雙拍運行方式的穩(wěn)定性較好4321CABBCACABBCA4321s=303.三相六拍運行方式通電方式：AABBBCCCAA 六次切換為脈沖的一次循環(huán)。A相通電：轉(zhuǎn)子齒軸線與A相的定子軸線重合4

11、321CABBCA AAB：AB相磁極同 時作用于轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子逆 時針方向轉(zhuǎn)15ABB：轉(zhuǎn)子齒 軸線與V相定子 軸線重合。4321CABBCA432C1ABBCA4.實際步進電動機的工作原理 設(shè)轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr=40 相數(shù)m=3每一齒所占的空間角每一極距的空間角每一極距所占的齒數(shù)線錯開1/m齒距。當某一相定子齒軸線與轉(zhuǎn)子齒軸線重合時，相鄰相的定子齒軸線須與轉(zhuǎn)子齒軸AABBCC以三相單三拍為例： A相通電：轉(zhuǎn)子齒軸線與A相定子齒軸線 重合。AB：轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)過30轉(zhuǎn) 子1/3（30）61/3(570)2/3t7(630)7(630)步距角單、雙拍混合方式 C=2C：運行狀態(tài)系數(shù)：單拍或雙拍方式 C

12、=1步進電動機的轉(zhuǎn)速 三、步進電動機的運行特性 （一）靜態(tài)運行狀態(tài) 靜態(tài)運行狀態(tài)：不改變通電方式的工作狀態(tài)。 1.步距角與靜態(tài)步距角誤差 步距角：切換一次脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度， 步距角實際步距角與理論步距角之間的偏差。s=0.37590步距角誤差：2.穩(wěn)定平衡位置 TL=0，轉(zhuǎn)子齒軸線與通電相定子齒軸線 的夾角，=0出現(xiàn)擾動，轉(zhuǎn)子偏離此位 置，攏動消失，轉(zhuǎn)子返回。 若電源切除，轉(zhuǎn)子的位置不變自鎖。 3 .失調(diào)角 轉(zhuǎn)子偏離穩(wěn)定平衡位置的電角度。 一個轉(zhuǎn)子齒對應的電角度為2。 （電角度）=Zr機械角度4.矩角特性 步進電動機的靜轉(zhuǎn)矩T與失調(diào)角之間的 函數(shù)關(guān)系： （1）=0轉(zhuǎn)子上無切向磁拉力 T=0

13、 （2）=/2，切向磁拉力最大T=Tsm，作 用反對定轉(zhuǎn)子齒錯開，T 為負值。 /2時，增大T 減小。 （3）=時，切向磁拉力互相抵消,T=0 （4） =3/2時，T=Tsm =0 沒有轉(zhuǎn)矩t步進電機過渡過程時間， 轉(zhuǎn)子到達穩(wěn)定平衡點時，下一個脈沖未到， 轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定平衡點附近振蕩。實際：步進電動機的轉(zhuǎn)子上裝有阻尼器t0t1s（三）連續(xù)脈沖運行狀態(tài) 1.矩頻特性Tdm=f(f) f在一定范圍內(nèi)T=c f一定值后， fT TdmTsm0f矩頻特性i0Tt電流穩(wěn)定值低頻時控制繞組中的電流波形0Tit高頻時控制繞組中的電流波形原因：（1）定子繞組元件電感的影響： 電感元件中的電流不能躍變，f低t較長， 電流平均值較大f很高t短i T i ， fiT（2）鐵心中的渦流損耗增加2.靜穩(wěn)定區(qū)與動穩(wěn)定區(qū)（1）靜穩(wěn)定區(qū)： 不切換電源時，轉(zhuǎn)子能回到穩(wěn)定點的 范圍 - （2）動穩(wěn)定區(qū)： 從一種通電狀態(tài)切換到另一通電狀態(tài)， 不失步的區(qū)域 : se+(-)(+se)3. 步進電動機的負載能力TLTstTst：相鄰兩條矩角特性的交