電機(jī)拖動與電氣控制 第2版 教案 第4章 控制電機(jī)

電機(jī)拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第4章常用低壓電器4.1伺服電動機(jī)4.2測速發(fā)電機(jī)授課時數(shù)2授課形式教學(xué)目標(biāo)①了解伺服電機(jī)、測速發(fā)電機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)，電機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用。②能按照國家標(biāo)準(zhǔn)選用伺服電機(jī)和測速發(fā)電機(jī)，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)正確進(jìn)行控制調(diào)試電機(jī)。③尊重標(biāo)準(zhǔn)，自覺學(xué)習(xí)，樹立民族自信教學(xué)重點難點伺服電機(jī)、測速發(fā)電機(jī)工作原理教學(xué)內(nèi)容4.1伺服電動機(jī)隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的相繼提出和不斷深化，全球制造業(yè)正在向著自動化、集成化、智能化及綠色化方向發(fā)展。中國作為全球第一制造大國，以工業(yè)機(jī)器人為標(biāo)志的智能制造在各行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛觀看視頻。通過視頻了解工業(yè)機(jī)器人是由伺服電機(jī)驅(qū)動。數(shù)控機(jī)床360度切削鋼管的驅(qū)動裝置是由步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)組成。一、伺服電動機(jī)又稱為執(zhí)行電動機(jī)，在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。根據(jù)使用電源的不同，伺服電動機(jī)分為直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)兩大類。直流伺服電動機(jī)輸出功率較大，功率范圍為1～600瓦，有的甚至可達(dá)上千瓦；而交流伺服電動機(jī)輸出功率較小，功率范圍一般為0.1～100瓦。1.直流伺服電動機(jī)直流伺服電動機(jī)實際上就是他勵直流電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)和原理與普通的他勵直流電動機(jī)相同，只不過直流伺服電動機(jī)輸出功率較小而已。1）結(jié)構(gòu)2）控制方式當(dāng)直流伺服電動機(jī)勵磁繞組和電樞繞組都通過電流時，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，當(dāng)其中的一個繞組斷電時，電動機(jī)立即停轉(zhuǎn)，因此直流伺服電動機(jī)控制信號，既可加到勵磁繞組上，也可加到電樞繞組上。若把控制信號加到電樞繞組上，通過改變控制信號的大小和極性來控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的大小和方向，這種方式叫電樞控制；若把控制信號加到勵磁繞組上進(jìn)行控制，這種方式叫磁場控制。磁場控制有嚴(yán)重的缺點，使用的場合很少。直流伺服電動機(jī)主要以電樞控制為主。3）直流伺服電動機(jī)的特性=1\*GB3①機(jī)械特性直流伺服電動機(jī)電樞回路的電壓平衡方式為:忽略電樞反應(yīng)的影響，電機(jī)的每極氣隙磁通將保持不變，則電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為所以：電樞控制的直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性方程式為

由機(jī)械特性曲線可以看出直流伺服電動機(jī)調(diào)速線性度好，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍大，起動轉(zhuǎn)矩大，效率高。改變控制電壓，如UC1大于UC2大于UC3，則n0改變，機(jī)械特性的斜率不變，機(jī)械特性是一組平行的直線，機(jī)械特性曲線與橫軸的交點處的轉(zhuǎn)矩就是n=0時的轉(zhuǎn)矩，直流伺服電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)堵轉(zhuǎn)。機(jī)械特性調(diào)節(jié)特性=2\*GB3②調(diào)節(jié)特性在一定的轉(zhuǎn)矩下，直流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與控制電壓的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)特性。調(diào)節(jié)特性也可由機(jī)械特性表達(dá)式畫出，如圖所示，調(diào)節(jié)特性也是一組平行線。由調(diào)節(jié)特性可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)矩不變時，如，增強(qiáng)控制信號，直流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，且呈正比例關(guān)系；反之，減弱控制信號減弱到某一數(shù)值直流伺服電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，即在控制信號小于時，電機(jī)堵轉(zhuǎn)，要使電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動，控制信號必須大于才行，故叫做始動電壓，實際上始動電壓就是調(diào)節(jié)特性與橫軸的交點。所以，從原點到始動電壓之間的區(qū)段，叫做某一轉(zhuǎn)矩時直流伺服電動機(jī)的失靈區(qū)。由圖可知，T越大，始動電壓也越大，當(dāng)為理想空載時，始動電壓為0V，即只要有信號，不管是大是小，電機(jī)都轉(zhuǎn)動。從上述分析可知，電樞控制時的直流伺服電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，在自動控制系統(tǒng)中是一種很好的執(zhí)行元件。在要求調(diào)速性能較高的場合，一直占據(jù)主導(dǎo)地位的直流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。但直流伺服電動機(jī)電樞電流較大；電刷和換向器維護(hù)工作量大；接觸電阻不穩(wěn)定；電刷與換向器之間的火花有可能對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。所以現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人都傾向采用交流伺服驅(qū)動。二、交流伺服電動機(jī)1.交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)交流伺服電動機(jī)的定子與異步電動機(jī)類似，在定子槽中裝有勵磁繞組和控制繞組，而轉(zhuǎn)子主要有籠型轉(zhuǎn)子和非磁性空心杯轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)形式?；\型轉(zhuǎn)子和三相異步電動機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子一樣，但籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條采用高電阻率的導(dǎo)電材料制造，如青銅、黃銅。另外，為了提高交流伺服電動機(jī)的快速響應(yīng)性能，宜把籠型轉(zhuǎn)子做成又細(xì)又長，以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。籠型轉(zhuǎn)子的交流伺服電動機(jī)體積較大，氣隙小，所需的勵磁電流小，功率因數(shù)較高，電動機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度大，但快速響應(yīng)性能稍差，低速運行也不夠平穩(wěn)。非磁性空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖所示。它有兩個定子：外定子和內(nèi)定子，外定子鐵芯槽內(nèi)安放有勵磁繞組和控制繞組，而內(nèi)定子一般不放繞組，僅作磁路的一部分。空心杯轉(zhuǎn)子位于內(nèi)外繞組之間，通常用非磁性材（如銅、鋁或鋁合金）制成，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場作用下，杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流再與主磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使杯形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來。由于非磁性空心杯轉(zhuǎn)子的壁厚約為0.2～0.6mm，因而其轉(zhuǎn)動慣量很小，電機(jī)快速響應(yīng)性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)平滑，無抖動現(xiàn)象。由于使用內(nèi)外定子，氣隙較大，故勵磁電流較大，體積也較大。空心杯轉(zhuǎn)子的交流伺服電動機(jī)有轉(zhuǎn)動慣量小且具有較大的電阻和響應(yīng)快、運行平穩(wěn)的優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣隙大，空載電流大，功率因數(shù)較低。2.工作原理交流伺服電動機(jī)實際上就是兩相異步電動機(jī)，所以有時也叫兩相伺服電動機(jī)。如圖所示，電機(jī)定子上有兩相繞組，一相叫勵磁繞組，接到交流勵磁電源上，另一相為控制繞組C，接入控制電壓，兩繞組在空間上互差90°電角度，勵磁電壓和控制電壓頻率相同。交流伺服電動機(jī)的工作原理與單相異步電動機(jī)有相似之處。當(dāng)交流伺服電動機(jī)的勵磁繞組接到勵磁電壓上，若控制繞組加的控制電壓為0V時，產(chǎn)生的是脈振磁通勢，所建立的是脈振磁場，電機(jī)無起動轉(zhuǎn)矩；當(dāng)控制繞組加的控制電壓，并且產(chǎn)生的控制電流與勵磁電流的相位不同時，建立起橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，如果若與相位差為90°時，產(chǎn)生的時圓形旋轉(zhuǎn)磁場，這時轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生起動力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。如果電機(jī)參數(shù)與一般的單相異步電動機(jī)一樣，那么當(dāng)控制信號消失時，電機(jī)轉(zhuǎn)速雖會下降些，但仍會繼續(xù)不停地轉(zhuǎn)動。伺服電動機(jī)在控制信號消失后仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的失控現(xiàn)象稱為“自轉(zhuǎn)”。那么，怎么消除“自轉(zhuǎn)”這種失控現(xiàn)象呢？單相繞組通過電流產(chǎn)生的脈振磁場可以分解為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場，正向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩T+，起拖動作用，反向旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩T-，起制動作用，正轉(zhuǎn)矩T+和負(fù)轉(zhuǎn)矩T-與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系如圖虛線所示，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T應(yīng)為正轉(zhuǎn)矩T+和負(fù)轉(zhuǎn)矩T-的合成，在圖中用實線表示。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)速的方向相同，當(dāng)控制電壓為0時，電動機(jī)仍然能夠轉(zhuǎn)動。增加轉(zhuǎn)子電阻后，正向旋轉(zhuǎn)磁場所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩時的臨界轉(zhuǎn)差率隨轉(zhuǎn)子電阻的增加而增加，而反向旋轉(zhuǎn)磁場所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率相應(yīng)減小，合成轉(zhuǎn)矩即電機(jī)電磁轉(zhuǎn)則相應(yīng)減小，繼續(xù)增加轉(zhuǎn)子電阻，使正向磁場產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時的，使正向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)在控制電壓消失后的電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，即為制動轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)制動到停止；若電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，則在控制電壓消失后的電磁轉(zhuǎn)矩為正值，也為制動轉(zhuǎn)矩，也使電機(jī)制動到停止，從而消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，可以通過增加轉(zhuǎn)子電阻的辦法來消除“自轉(zhuǎn)”。增大轉(zhuǎn)子電阻，不僅可以消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，還可以擴(kuò)大交流伺服電動機(jī)的穩(wěn)定運行范圍。但轉(zhuǎn)子電阻過大，會降低起動轉(zhuǎn)矩，從而影響快速響應(yīng)性能。3.控制方法由伺服電機(jī)的工作原理我們知道，當(dāng)控制電壓的大小或相位不同時，電機(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的橢圓度就會不同，則產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也不同，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化；因此，交流伺服電動機(jī)的調(diào)速控制方式有三種：１）幅值控制通過改變控制電壓的大小來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，此時控制電壓與勵磁電壓之間的相位差始終保900電角度。在=0時，控制信號消失，氣隙磁場為脈振磁場，電機(jī)不轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。2）相位控制相位控制是通過改變控制電壓與勵磁電壓之間的相位差來實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，而控制電壓的幅值保持不變。改變與相位差的大小，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向：將交流伺服電動機(jī)的控制電壓的相位改變180°電角度時（即極性對換），若原來的控制繞組內(nèi)的電流超前于勵磁電流，相位改變180°電角度后，反而滯后，從而電機(jī)氣隙磁場的旋轉(zhuǎn)方向與原來相反，從而使交流伺服電動機(jī)反轉(zhuǎn)。3）幅值-相位控制勵磁繞組串接電容C后再接到交流電源上，控制電壓與電源同相位，但幅值可以調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)姆悼梢愿淖儠r，轉(zhuǎn)子繞組的耦合作用，使勵磁繞組的電流也變化，從而使勵磁繞組上的電壓及電容C上的電壓也跟隨改變，與的相位差也隨之改變，即改變的大小，與的相位差也隨之改變，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。幅值—相位控制線路簡單，不需要復(fù)雜的移相裝置，只需電容進(jìn)行分相，具有線路簡單、成本低廉、輸出功率較大的優(yōu)點，因而成為使用最多的控制方式。4.2測速發(fā)電機(jī)由天宮一號與神舟九號順利對接和雷達(dá)天線跟蹤引入測速發(fā)電機(jī)。測速發(fā)電機(jī)是將機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，在自動控制系統(tǒng)中常用作測量轉(zhuǎn)速的信號元件。測速發(fā)電機(jī)有交流測速發(fā)電機(jī)、直流測速發(fā)電機(jī)兩類。一、直流測速發(fā)電機(jī)1.結(jié)構(gòu)直流測速發(fā)電機(jī)與小型普通直流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。包括電磁式和永磁式兩類。電磁式直流測速發(fā)電機(jī)采用他勵結(jié)構(gòu)，其工作原理與直流他勵電動機(jī)相同，工作時勵磁繞組發(fā)熱會引起勵磁繞組電阻的變化，從而引起勵磁電流的變化，會造成一定的測量誤差。永磁式直流測速發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，受溫度變化引起的誤差也小，應(yīng)用廣泛。2.工作原理如圖直流測速發(fā)電機(jī)的勵磁繞組接固定電源，勵磁繞組上產(chǎn)生恒定磁場，電樞繞組在外力拖動下以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，電樞上的導(dǎo)體切割氣隙磁通，電刷兩端產(chǎn)生感應(yīng)的電勢。?？蛰d時，直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是空載電勢，這時。因此輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。接上負(fù)載以后，如果負(fù)載電阻為，在不計電樞反應(yīng)的條件下，輸出電壓為將代入式中可得若保持、、不變，直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速仍成線性關(guān)系，但是當(dāng)負(fù)載電阻減小時，輸出電壓隨之降低。從圖中可見，RL2小于RL1時，負(fù)載電阻越小，輸出電壓越低。但隨著負(fù)載電阻減小，電樞電流加大，電樞反應(yīng)的去磁作用增加，尤其在高速時，造成輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間的線性關(guān)系不再滿足。為減少電樞反應(yīng)的影響，直流伺服電動機(jī)常常安裝補(bǔ)償繞組。二、交流測速發(fā)電機(jī)交流測速發(fā)電機(jī)有異步與同步之分，在自動控制系統(tǒng)中交流異步測速發(fā)電機(jī)應(yīng)用較廣。1.結(jié)構(gòu)交流異步測速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也分為籠型轉(zhuǎn)子和杯型轉(zhuǎn)子。杯形轉(zhuǎn)子測速發(fā)電機(jī)快速性好，靈敏度高，轉(zhuǎn)動慣量小。轉(zhuǎn)子電阻比伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻更大一些，通常采用電阻率大、濕度系數(shù)小的硅錳青銅或錫鋅青銅制成，杯壁厚為0.2～0.3mm。在自動控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)定子內(nèi)定子和外定子。定子上有兩個在空間上互差90°電角度的繞組，一為勵磁繞組，另一為輸出繞組，在機(jī)座號較小的測速發(fā)電機(jī)中，兩相繞組均嵌放在內(nèi)定子上；而機(jī)座號在36號以上測速發(fā)電機(jī)中，勵磁繞組嵌放在外定子上，輸出繞組嵌放在內(nèi)定子上，以便調(diào)整兩相繞組的相對位置，使剩余電壓最小。2.工作原理當(dāng)定子勵磁繞組外接頻率為的恒壓交流電源，勵磁繞組中有電流流過，在直軸（即d軸）上產(chǎn)生以頻率脈振的磁通。在轉(zhuǎn)子不動時，空心杯轉(zhuǎn)子可以看成有無數(shù)根導(dǎo)條的籠型轉(zhuǎn)子，脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，空心杯轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流，電流產(chǎn)生與勵磁電源同頻率的脈振磁場，也為d軸，都與處于q軸的輸出繞組無磁通交鏈。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通，在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢，其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，并以勵磁磁場的脈振頻率交變，又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組，故旋轉(zhuǎn)電勢在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流，其大小正比于，其頻率為的交變頻率，若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響，那么電流所產(chǎn)生的脈振磁通的大小正比于，在空間位置上與輸出繞組的軸線（q軸）一致，因此轉(zhuǎn)子脈振磁場與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，所以輸出繞組感應(yīng)產(chǎn)生的電勢E實際就是交流異步測速發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓U，其大小正比于轉(zhuǎn)速n，其頻率為勵磁電源的頻率。課外拓展了解伺服電機(jī)和測速發(fā)電機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務(wù)，鞏固學(xué)習(xí)成果，提升綜合素養(yǎng)。電機(jī)拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第4章常用低壓電器4.3步進(jìn)電動機(jī)4.4直線電動機(jī)授課時數(shù)2授課形式教學(xué)目標(biāo)①了解步進(jìn)電動機(jī)和直線電動機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)，步進(jìn)電動機(jī)和直線電動機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用。②能按照國家標(biāo)準(zhǔn)選用步進(jìn)電動機(jī)和直線電動機(jī)，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)正確進(jìn)行控制調(diào)試電機(jī)。③尊重標(biāo)準(zhǔn)，自覺學(xué)習(xí)，樹立民族自信教學(xué)重點難點步進(jìn)電動機(jī)和直線電動機(jī)工作原理教學(xué)內(nèi)容4.3步進(jìn)電動機(jī)通過步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動在絲杠運動視頻，引入步進(jìn)電動機(jī)。隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動機(jī)的需求量與日俱增，在智能汽車傳輸，5G通信設(shè)備，智能機(jī)器人，智能家居，醫(yī)療保健和電子產(chǎn)品等行業(yè)都有應(yīng)用。步進(jìn)電動機(jī)是一種把電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電動機(jī)。用專用的驅(qū)動電源向步進(jìn)電動機(jī)供給一系列的且有一定規(guī)律的電脈沖信號，每輸入一個電脈沖，步進(jìn)電機(jī)就前進(jìn)一步，其角位移與脈沖數(shù)成正比，電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，而且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方式有關(guān)。一、步進(jìn)電動機(jī)的分類永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永久磁鋼制成的，也有通過滑環(huán)由直流電源供電的勵磁繞組制成的轉(zhuǎn)子，這類步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生勵磁。與永磁式步進(jìn)電機(jī)不同，在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)中，其轉(zhuǎn)子由軟磁材料制成齒狀，轉(zhuǎn)子的齒也稱顯極，這種步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子中沒有勵磁繞組。二、步進(jìn)電動機(jī)的原理下面僅以反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)為例，學(xué)習(xí)步進(jìn)電動機(jī)的基本運行原理。這是反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)模型，定子上有三對磁極，每對磁極上繞有一相控制繞組，轉(zhuǎn)子有四個分布均勻的齒，齒上沒有繞組。第一步將A相控制繞組通電，而B相和C相不通電，步進(jìn)電動機(jī)的氣隙磁場與A相繞組軸線重合，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，因此電機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩，就是靜轉(zhuǎn)矩。在這個轉(zhuǎn)矩的作用下，使轉(zhuǎn)子的齒1和齒3旋轉(zhuǎn)到與A相繞組軸線相同的位置上，此時整個磁路的磁阻最小，轉(zhuǎn)子只受到徑向力的作用而反應(yīng)轉(zhuǎn)矩為零。同理如果B相通電，A相和C相斷電，那轉(zhuǎn)子受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩而轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒2齒4與定子極B、對齊，此時，轉(zhuǎn)子在空間上逆時針轉(zhuǎn)過的空間角q為30°，也就是前進(jìn)了一步，轉(zhuǎn)過的這個角叫做步距角。如果C相通電，A相B相斷電，轉(zhuǎn)子又逆時針轉(zhuǎn)動一個步距角，使轉(zhuǎn)子的齒1和齒3與定子極C，對齊，所以我們按A-B-C-A順序不斷地接通和斷開控制繞組，電機(jī)便按逆時針的方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于繞組變換通電狀態(tài)的頻率，即輸入脈沖的頻率。如果要改變步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，可以按A-C-B-A順序通電，則電機(jī)反向一步一步轉(zhuǎn)動。幾個概念：1）一拍，在步進(jìn)電機(jī)中，控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍。2）步距角，每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度我們就稱為步距角。Zr是轉(zhuǎn)子齒數(shù)，N是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距需要的拍數(shù)為N3）三相步進(jìn)電動機(jī)的控制方式，有三相單三拍、三相雙三拍、三相單、雙六拍控制方式。步進(jìn)電動機(jī)的運行方式每次只有一個繞組單獨通電，控制繞組每換接三次構(gòu)成一個循環(huán)，這種方式稱為三相單三拍。三相單三拍控制方式切換瞬間，轉(zhuǎn)子失去自鎖能力，容易失步（即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動步數(shù)與拍數(shù)不相等），在平衡位置也容易產(chǎn)生振蕩。運行不穩(wěn)定，很少采用。若按AB-BC-CA-AB順序通電，每次均有兩個控制繞組通電，稱為三相雙三拍，按三相雙三拍方式運行時，其步矩角與三相單三拍一樣，都是30°。按A-AB-B-BC-C-CA-A順序通電，每次循環(huán)需換接6次，故稱為三相六拍，因單相通電和兩相通電輪流進(jìn)行，故又稱為三相單、雙六拍。步距角只有三相單三拍和雙三拍的一半，為15o。三相單、雙六拍控制方式在切換過程中始終保證有一相持續(xù)通電，力圖使轉(zhuǎn)子保持原有位置，工作比較平穩(wěn)。例Zr=40的步進(jìn)電動機(jī)的計算：這是一種步距角較小的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)。其轉(zhuǎn)子上均勻分布著40個齒，定子上有三對磁極，每對磁極上繞有一組繞組，A、B、C三相繞組接成星形。采用三相單三拍通電時各量的計算：θ采用三相六拍通電時：θ4.4直線電動機(jī)視頻磁懸浮列車采用磁力懸浮車體，應(yīng)用直線電動機(jī)驅(qū)動技術(shù)，使列車在軌道上浮起滑行。引入直線電動機(jī)直線電動機(jī)的類型很多，從原理上講，每一種旋轉(zhuǎn)電動機(jī)都有與之相對應(yīng)的直線電動機(jī)。因此直線電動機(jī)有直線感應(yīng)電動機(jī)、直線直流電動機(jī)和直線同步電動機(jī)。一、直線感應(yīng)電動機(jī)直線感應(yīng)電動機(jī)主要有扁平型、圓筒型和圈盤型3種類型其中，扁平型應(yīng)用最為廣泛。1.扁平型直線電動機(jī)可以看作是由旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)電動機(jī)演變而來的。設(shè)想把旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動機(jī)沿徑向剖開，并將圓周展開成直線，即可得到扁平型直線感應(yīng)電動機(jī)，由定子演變而來的一側(cè)稱為一次側(cè)，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為二次側(cè)。由于運行時一次側(cè)和二次側(cè)之間要作相對運動，為了保證在所需的行程范圍內(nèi)，一次側(cè)和二次側(cè)之間的電磁耦合始終不變，實際應(yīng)用時，必須把一次側(cè)和二次側(cè)制造成不同長度，既可以是一次側(cè)長、二次側(cè)短，也可以是一次側(cè)短，二次側(cè)長。由于短一次側(cè)結(jié)構(gòu)比較簡單，制造成本和運行費用均比較低，故除特殊場合外，一般均采用短一次側(cè)。這樣的扁平型直線感應(yīng)電動機(jī)只有在二次側(cè)的一邊具有一次側(cè)，這種結(jié)構(gòu)形式稱為單邊型。它的最大特點是在—次側(cè)和二次側(cè)之間存在較大的法向吸力，這在大多數(shù)場合下是不希望發(fā)生的。若在二次側(cè)的兩邊都裝上一次側(cè),則法向吸力可以互相抵消，這種結(jié)構(gòu)形式稱為雙邊型。扁平型直線感應(yīng)電動機(jī)的—次側(cè)鐵心由硅鋼片疊成，與二次側(cè)相對的一面開有槽，槽中放置繞組。繞組可以是單相、兩相、三相或多相的。二次側(cè)有兩種結(jié)構(gòu)類型：一種是柵型結(jié)構(gòu)，鐵心上開槽，槽中放置導(dǎo)條；并用端部導(dǎo)條連接所有槽中導(dǎo)條；另一種是實心結(jié)構(gòu)，采用整塊均勻的金屬材料，可分為非磁性二次側(cè)和鋼二次側(cè)。非磁性二次側(cè)的導(dǎo)電性能好，一般為銅或鋁。2.圓筒型（又稱管型）