單元五(1)電動(dòng)機(jī)

單元五電機(jī)及低壓電器控制電路

5.1三相異步電動(dòng)機(jī)

5.2步進(jìn)電機(jī)

5.3直流電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)的分類：電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)單元五電機(jī)及低壓電器控制電路實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)良的調(diào)速性能起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也比較大缺點(diǎn)：生產(chǎn)成本較高需要使用直流電源維護(hù)要求較高應(yīng)用：龍門刨床等主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)某些電力牽引和起重設(shè)備電車及電力機(jī)車

異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工作可靠、使用維護(hù)方便應(yīng)用：金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、傳送帶、功率不大的水泵、通風(fēng)機(jī)廣泛使用三相異步電動(dòng)機(jī)5.1三相異步電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造（籠型電機(jī)）

由兩個(gè)基本部分組成：定子和轉(zhuǎn)子定子鐵心：由內(nèi)周有槽的0.5mm厚硅鋼片疊成。U1----U2V1----V2W1----W2三相繞組機(jī)座：鑄鐵或鋼板焊接，支撐鐵心和固定電機(jī)硅鋼片裝有三相繞組的定子1、定子定子繞組：接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2聯(lián)結(jié)2、轉(zhuǎn)子籠型繞線式

轉(zhuǎn)子:在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流,再產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。轉(zhuǎn)子的組成：

（1）轉(zhuǎn)子鐵心:固定在轉(zhuǎn)軸上，可繞軸旋轉(zhuǎn)（2）轉(zhuǎn)子繞組：0.5mm的硅鋼片疊壓轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)形式：籠型轉(zhuǎn)子(1)籠型轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體，或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2)

繞線式轉(zhuǎn)子三相轉(zhuǎn)子繞組通常連接成星形，即三個(gè)末端連在一起，三個(gè)首端分別與轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)滑環(huán)（滑環(huán)與軸絕緣且滑環(huán)間相互絕緣）相連，通過滑環(huán)和電刷接到外部的三相變阻器上，以便改善電機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能。繞線式轉(zhuǎn)子繞組與外接變阻器的連接

二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理AXBYCZo1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生o規(guī)定

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出()電流入

三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；（動(dòng)畫1，動(dòng)畫2）tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ三相電流合成磁

場(chǎng)的分布情況：合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60°合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90°600o900AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)

即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360°取決于三相電流的相序（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。AXYCBZAXYCBZ

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P極對(duì)數(shù)動(dòng)畫C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'03、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速工頻：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p=1時(shí)0toAXYCBZAXYCBZAXYCBZp=2時(shí)0旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1

與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?小結(jié)：轉(zhuǎn)動(dòng)原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E20旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF4、轉(zhuǎn)差率

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n1=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為：三、三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)1、型號(hào)

磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)2.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié)；線電壓為220V時(shí)采用

聯(lián)結(jié)。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。3.電流電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下的線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。1、起動(dòng)方法◆直接起動(dòng)

7.5千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)?！艚祲浩饎?dòng)：星形-三角形(Y－)

換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（適用于籠型電動(dòng)機(jī)）◆轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）四、異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與控制起動(dòng)問題：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的4~7倍;電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過熱后果：原因：n=0，s=1,接通電源。起動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流定子電流

（1）異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)（2）降壓起動(dòng)

1)Y－換接起動(dòng)

降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的+－

起動(dòng)U1U2V1V2W1W2+－正常運(yùn)行U1U2V1V2W1W2設(shè)：電機(jī)每相阻抗為(a)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。

(b)Y－

起動(dòng)Y－

換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y-換接起動(dòng)應(yīng)注意的問題正常運(yùn)行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起動(dòng)+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V12)自耦變壓器降壓起動(dòng)L1L3L2FUQ

Q2下合：接入自耦變壓器，降壓起動(dòng)。

Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻

（3）繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)?

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)：（1）變頻調(diào)速(無級(jí)調(diào)速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法2、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速（2）變極調(diào)速

(有級(jí)調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii??P=1采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1··A2X1X2SNTo（3）轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nn'??TLTLs

′s??Tso3、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子Tn0=0M3~+-運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?RP（1）能耗制動(dòng)

在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。M3~運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?nF轉(zhuǎn)子Tn0（2）反接制動(dòng)停車時(shí)，將接入電動(dòng)機(jī)的三相電源線中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)4、三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)電源~UVWM3~UVW電源~M3~1、直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造5.2直流電動(dòng)機(jī)一、直流電機(jī)的構(gòu)造與工作原理定子轉(zhuǎn)子(電樞)機(jī)座、端蓋主磁極、換向磁極、電刷裝置等鐵心、繞組、換向器作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作電機(jī)的機(jī)械支撐產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。定子由機(jī)座、主磁極、換向磁極、端蓋和電刷裝置等部分構(gòu)成直流電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子習(xí)慣上稱為電樞，由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。（1）他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。2、直流電機(jī)的分類直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)（2）并勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。UUfIaM+_+_If他勵(lì)I(lǐng)aUM+_If+_IE并勵(lì)（4）復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。（3）串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。串勵(lì)UIa+_IfM復(fù)勵(lì)U+_IMIa3、直流電機(jī)的基本工作原理IU–+SbNacd直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。U–+U–+電刷換向片U–+IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的直流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖(a)初始位置；(b)轉(zhuǎn)過180°后的位置

直流電動(dòng)機(jī)接通直流電源之后，電刷兩端加了一個(gè)直流電壓，A刷為正，B刷為負(fù)，換向片1與A刷相接觸，直流電流Ia從A刷流入，經(jīng)換向片1、線圈abcd、換向片2和電刷B流出，形成一個(gè)回路。利用左手定則，可以判斷電樞繞組的ab邊和cd邊都受到電磁力的作用，ab邊受到的力向左，cd邊受到的力向右，這一對(duì)力對(duì)電樞產(chǎn)生電磁力矩，使得電樞沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

電樞轉(zhuǎn)了180°之后，ab邊在下，cd邊在上，因?yàn)殡娝⒉粍?dòng)，換向片與電樞一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以此時(shí)換向片1轉(zhuǎn)到下方與B刷相接觸，換向片2轉(zhuǎn)到上方與A刷相接觸，電源電流Ia從正極性端到A刷，經(jīng)換向片2、線圈dcba、換向片1，從電刷B流出，形成一個(gè)回路，此時(shí)，電樞繞組中的電流已經(jīng)反向，根據(jù)左手定則可以判斷，電樞的電磁轉(zhuǎn)矩不變，仍然是逆時(shí)針方向，所以轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向不變。以上分析表明，電刷和換向器的作用是將電源的直流電及時(shí)轉(zhuǎn)換成交流電送給電樞繞組，以保證電樞的電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，電動(dòng)機(jī)按一定方向旋轉(zhuǎn)。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖(a)初始位置；(b)轉(zhuǎn)過180°后的位置二、直流電動(dòng)機(jī)的可逆性和能耗制動(dòng)2、直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)1、直流電動(dòng)機(jī)的可逆性

從原理上講，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)既可用作直流發(fā)電機(jī)，又可用作直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)也與交流電動(dòng)機(jī)相似，有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)兩種方式。電氣制動(dòng)是指通過某種方法，讓電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，從而形成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種方法，分為能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種。電氣制動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，操作方便，無噪聲，所以應(yīng)用場(chǎng)合較多。電氣制動(dòng)時(shí)，一般保持勵(lì)磁方向不變，改變電樞電流的方向以獲得制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

制動(dòng)時(shí)，把電樞繞組從電源端切斷，迅速打向制動(dòng)電阻側(cè)，開始能耗制動(dòng)。電機(jī)的勵(lì)磁電流不變，由于慣性，電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，電樞繞組仍然切割磁力線，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，仍產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向如圖所示，該感生電動(dòng)勢(shì)將削減原來的電樞電流（當(dāng)然，電流不能突變），使電樞電流迅速減弱到零并反向（反向后的Ia如圖標(biāo)示）。能耗制動(dòng)

由于勵(lì)磁方向不變，所以磁場(chǎng)對(duì)該電流的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電機(jī)的轉(zhuǎn)向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，全部消耗在制動(dòng)電阻上，故稱為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)的線路比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)過程中不需吸收電功率，比較經(jīng)濟(jì),安全可靠，但制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。5.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理,將脈沖信號(hào)

轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

(3)改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

(4)角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量的轉(zhuǎn)換。各種控制電機(jī)有各自的控制任務(wù)：如:伺服電動(dòng)機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象；測(cè)速發(fā)電機(jī)將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電壓，并傳遞到輸入端作為反饋信號(hào)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。

這節(jié)介紹的控制電機(jī)的主要任務(wù)是轉(zhuǎn)換和傳遞控制信號(hào)，能量的轉(zhuǎn)換是次要的。

控制電機(jī)的種類很多，常用的幾種:伺服電機(jī)、測(cè)速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。

對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、耗電少、運(yùn)行可靠等。以反應(yīng)式為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理通常按勵(lì)磁方式分為三大類：1）反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無繞組，定轉(zhuǎn)子開小齒、步距小。應(yīng)用最廣。2）永磁式：轉(zhuǎn)子的極數(shù)=每相定子極數(shù)，不開小齒，步距角較大，力矩較大。3）感應(yīng)子式(混合式)：開小齒，混合反應(yīng)式與永磁式優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小。一、步進(jìn)電機(jī)的種類：下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：ABCIAIBIC

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組成一相。采用Y連接，轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。定子轉(zhuǎn)子1.工作原理

由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合，因此會(huì)在磁力線扭曲時(shí)產(chǎn)生切向力，而形成磁阻轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)以ABCA的通電順序，使三相繞組

輪流通入直流電流，觀察轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)情況。BCIAIBIC1.三相單三拍CA'BB'C'A3412

A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-A為軸線的磁場(chǎng)，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子必然轉(zhuǎn)到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對(duì)齊?！叭唷敝溉嗖竭M(jìn)電機(jī)；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個(gè)通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412

同理，B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過30角，2、4齒和B、B′

磁極軸線對(duì)齊；當(dāng)C相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過30角，1、3齒和C′、C磁極軸線對(duì)齊。1C'342CA'BB'A

這種工作方式下，三個(gè)繞組依次通電一次為一個(gè)循環(huán)周期，一個(gè)循環(huán)周期包括三個(gè)工作脈沖，所以稱為三相單三拍工作方式。

按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)起來。每一拍轉(zhuǎn)過30°(步距角)，每個(gè)通電循環(huán)周期(3拍)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)了360°而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90°(一個(gè)齒距角)。2.三相六拍按AABBBCC

CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒與A、A'對(duì)齊。

A、B相同時(shí)通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15，到達(dá)左圖所示位置。CA'BB'C'A3412

B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒與B、B′對(duì)齊,又轉(zhuǎn)過15。3412CA'BB'C'A

B、C相同時(shí)通電，C'、C

磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉(zhuǎn)子再轉(zhuǎn)過15。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)通電循環(huán)周期如下：AABBBCC

CA，每個(gè)循環(huán)周期分為六拍。每拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過15（步距角），一個(gè)通電循環(huán)周期(6拍)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90(齒距角)。與單三拍相比，六拍