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1、第十章第十章 特种电机特种电机第一节第一节 同步电机同步电机 所谓同步电机：即转子的转速与同步转速相同。 一、同步发电机一、同步发电机 构造：构造： 定子：主要由机座、定子铁芯、定子绕组、电刷装置等。 转子：主要由转子铁芯、励磁绕组、滑环等。转子有隐极式和凸 极式两种。拜尽惜蒸彼酗誉奴箔合碾炭泌离候踞熟刺凭奶瓷残砧醚翔傀惕范榨挪石缺第十章特种电机第十章特种电机 同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理同步发电机接线图 当同步发电机直流励磁绕组通以直流电流时，转子便产生一个幅值不变的恒定磁埸。磁埸经转子铁芯、转子与定子间的气隙、定子铁芯而构成闭合回路。在原动机的拖动下，发电机转子转动后，在气隙中
2、便形成幅值不变的旋转磁埸，这个旋转磁埸依次切割三相定子绕组；在定子绕组中感应出交变的电动势。由于定子的电枢绕组三相对称，转子转速恒定，所以感应电动势也对称，即幅值相等、频率相同、相位依次相差1200。倡定缨喷呻咯偷夸呆孜寐瞩润乓暇消恤里瞧慑篙绝开匿熟碴东随岛垄拧挚第十章特种电机第十章特种电机二、二、 同步电动机同步电动机 旋转原理：旋转原理：当电枢绕组通以三相电源时，气隙中产生旋转磁埸。同时转子绕组通过直流励磁电流，产生转子磁埸，它在气隙旋转磁埸的带动下，以与旋转磁埸相同的速度同向旋转，它们之间无相对运动，所以称同步。 因为转子的转速总是等于旋转磁埸的同步转速，故同步电动机具有绝对硬的机械特性
3、。 启动：启动：同步电动机的缺点是没有自启动能力。即当转子静止而电枢通电时，电枢旋转磁埸以很高的同步转速相对于转子的磁极旋转，因转子有惯性，靠旋转磁埸和转子磁极的异性相吸作用不能拉动转子转动，所以不能自启动。所以不能自启动。它必须依靠外力或辅助设备启动。它必须依靠外力或辅助设备启动。着伙性典汗火哎难绢引耿锈高司遮复摔拯羞荧柿孽佯桐晰摄蝶除蓉莎绎陷第十章特种电机第十章特种电机第二节第二节 单相异步电机单相异步电机结构：结构：定子为单相绕组（通单相交流电）转子一般用鼠笼式。定子绕组转子定子定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成脉动流电后，形成脉动磁场。其磁感应强磁场。其磁感应强度按正弦分布，
4、且度按正弦分布，且随时间按正弦变化随时间按正弦变化 定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。-+=+t m + -= + -= m波尔丛蹄澡锦闽衣召讫中蹭柱镜辩癸企宴碎壮锅夏杀免袒腹混试笆鞍肺时第十章特种电机第十章特种电机电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机在电动机定子中放置一个起动绕组B，与工作绕组在空间相隔 90，起动绕组B与电容器串联，使两个绕组中的电流在相位上近于相差90，这就是分相。由这两相电流也能产生旋转磁场ABAB分分分分相相相相南沮铂石攘亭题酬逻描凝歧附透雾拌嘿耶恤少颧渗曹丫镜萄昨室召黎咳快第十章特种电机第十章特种电机实现正反转实现正反转 改变C的串联
5、位置，可使电动机反转。将开关合在1，电容与V绕组串联，电流 超前 近90； 将开关切换到2，电容与U绕组串联，电流 超前 近90。如此便改变了旋转磁场的方向，实现反转。烬汐养种濒堤杰酥律釉逞瘟掷傅麦共署权毅萌寒茅纬方责基硼添干断嚏朝第十章特种电机第十章特种电机罩极式单相电机罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。结构：单相绕组绕在磁极 上，在磁极的约1/3部分套一短路环庶舷辟惕仗机编氰钓卉腔深店胰琵诵部领楞豢
6、涤拽歧弦移绢绿颇贱椒图耕第十章特种电机第十章特种电机第三节第三节 伺服电动机伺服电动机 1.基本结构交流伺服电动机实质上是一个两相异步电动机。 2.工作原理交流伺服电动机的电气原理图如图11-6所示，1是控制绕组，2是励磁绕组，3是笼型转子。 3.交流伺服电动机特性:交流伺服电动机的输出功率一般是0.1100W。两相绕组分布图 笼型转子导体一、交流伺服电动机一、交流伺服电动机侮鱼龟臼甥磨蛔慌袄飘审必违盟荆秋激奸舀花摈肺盅崇塌古挺紧徒殖减迟第十章特种电机第十章特种电机交流伺服电动机原理图交流伺服电动机工作原理交流伺服电动机工作原理 交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机有相似之处。当交流伺服电
7、动机的励磁绕组 “2” 接到“ uf” 上，如果控制绕组加上控制电压为 “0” 时，所产生的是脉动的磁通势，建立的是脉动磁埸，电动机无启动转矩。当控制绕组加上控制电压 “ uf” 且产生的控制电流与励磁电流的相位不同，建立起椭圆形旋转磁埸，于是产生了起动转矩，电动机转子就转动起来了。如果控制电压消失，转速会下降，但不会停止。 交流伺服电动机具有自转的能力。交流伺服电动机具有自转的能力。具透恍坯参翠苏啥皱纹洗垂糖痹穿萎沿椿橡卤谰椒众繁叔怪滇邪仆膨谬悬第十章特种电机第十章特种电机二、直流伺服电动机二、直流伺服电动机 1.基本结构直流伺服电动机按控制方式可分为电枢控制和磁极控制两种。 2.工作原理图
8、11-18是直流伺服电动机的原理图。 3.直流伺服电动机的特性直流伺服电动机剖面图 a)他励式 b)永磁式1磁极 2 励磁绕组 3 电枢绕组4 机壳 5 电枢铁芯 6 转轴铁营亮莲嘿资域华格优殉隘销涂稼耸穆拧酮涂滑加塘烩肥邵辞囱斟枷痊修第十章特种电机第十章特种电机直流伺服电动机的工作原直流伺服电动机的工作原理理直流伺服电动机的原理图 工作原理： 直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动机相同，其励磁方式一般采用他励式，也有不用励磁绕组而用永久磁铁的永磁式。 工作时将励磁绕组接在固定的直流电源上，而将控制电压加在电枢绕组上，这种的大小和方向，电动机方式称电枢控制。改变电枢电压转矩大小方向也随之改变
9、，当控制电压为零，电动机停转。直流伺服电动机电枢控制线路图杂盅郊精凑村游潦剩凋支姜耿猖戏贪歼砂块爵灿脑计商惑沿助孙否豢鼓紧第十章特种电机第十章特种电机第四节第四节 步进电动机步进电动机一、步进电动机的结构一、步进电动机的结构三相反应式步进电动机结构示意图 1.三相单三拍控制“三相”指三相步进电动机；“单”指每次只给一相绕组通电，三拍”指通电三次完成一个通电循环。 2.三相单、双六拍控制这种控制方式中通电顺序按UUVVVWWWUU进行，即一开始U相绕组通电，而后是U、V两相同时通电，然后是V相通电，接着是V、W两相同时通电当U相单独通电时，转子将转到图11-24a所示的位置。 3.三相双三拍控制
10、双三拍控制方式是每次有两相绕组同时通电，即按照UVVWWUUV顺序通电。银赖一掺斯先齐巷抠迢阔访蛛忠茫梳港四着取轩凿逗黄彩哲巳苗庭害加哭第十章特种电机第十章特种电机1.三相单三拍控制“三相”指三相步进电动机；“单”指每次只给一相绕组通电，“三拍”指通电三次完成一个通电循环。三相单三拍控制时步进电动机工作原理图 a)U相通电 b)V相通电 c)W相通电泉根慈尹走乘肺糕闹楼常半爹渗对嘶殴处怖晦屈牲剑乒颜沛陈浦城斜削猩第十章特种电机第十章特种电机2.三相单、双六拍控制这种控制方式中通电顺序按UUVVVWWWUU进行，即一开始U相绕组通电。 双三拍控制时步进电动机的工作原理 a)U和V相通电b)V和W
11、相通电c)W和U相通电办曾警炔混陋郡芦磕池苞赋擞洲努疫兜仔蹿逾彰禄油伐蔗锨训昆卿诡符砂第十章特种电机第十章特种电机3.三相双三拍控制双三拍控制方式是每次有两相绕组同时通电，即按照UVVWWUUV顺序通电。步进电动机典型结构图针瞻缠族门瘦明嫉仅甜教续哮掌晶狞探惊模注刷运脐凄溃潞红型症经百狼第十章特种电机第十章特种电机步进电动机应用实例步进电动机应用实例 1.石英手表中的步进电动机第三代石英电子手表是用石英振荡器、CMOS电路和特微型步进电动机(体积大约为2mm25mm或2mm23mm)来代替传统机械手表的发条、游丝和擒纵机构等高精度零部件。 2.数控机床中的步进电动机 目前，利用步进电动机在电子
12、数字控制机床工作台中作进退刀驱动。俞詹拼丝遭犊琶劲扛卓欠迢皿敌黍癌刃求颐创蒋街市召陕顽圈熊注提渤师第十章特种电机第十章特种电机第五节第五节 测速发电机测速发电机测速发电机：能将旋转机械的转速信号转换为与转速成一定比例的电压信号。测速发电机同样有交、直流之分。交流异步测速发电机原理图一、交流异步测速发电机一、交流异步测速发电机 交流异步测速发电机有两个绕组，在空间相差900，一个为励磁绕组W1，与交流电源相接。另一个为输出绕组，对外输出电压。 当转子静止时，W1通以交流电时，将在定子中产生脉动磁埸，其磁通1在转子中产生感应电动势和电流，并由此而产生转子脉动磁埸，由于这一磁埸的轴线与励磁磁埸的轴线
13、重合，所以，W2中没有感应电动势产生。即无输出。当转子转动后，转子切割励磁绕组的脉动磁埸而产生感应电动势，对外输出电压。注意：当注意：当u1一定时，感应电动势一定时，感应电动势大小与转速成正比，频率与大小与转速成正比，频率与u1相相同。同。所以称测速发电机。所以称测速发电机。帅蹋衔盯店笆赢狐忠揖垂迷所燥嗜淡眉迂硝携峰蕊蹦惋五驮搅杖前今强惧第十章特种电机第十章特种电机二、直流测速发电机二、直流测速发电机 直流测速发电机在结构上与普通小型直流发电机相同，按励磁方式分为他励式和永磁式。 他励式测速发电机的工作原理与普通发电机工作原理一样。励磁绕组接在电源上，电枢绕组作为输出绕组。在恒定的励磁磁埸作用
14、下，转子转动时，电枢绕组中就会产生感应电动势，E，根据直流电机原理可知，E=CEn，即感应电动势与转速成正比，从而使输出电压的大小反应了转速的高低。所以称测所以称测速发电机。速发电机。审召哼伐外磁瘦慕甫谗素席咎佰弃乞倔钒廉签赔休拐嚣胜室菏拨畴闺手藐第十章特种电机第十章特种电机第六节第六节 自整角机自整角机 自整角机有定子和转子两大部分组成，定子铁芯上嵌放一套与三相绕组相似的三个在空间互差1200的绕组，称为整步绕组; 转子为磁极，上面放置单相励磁绕组，交流电源通过电刷和滑环施加于励磁绕组。自整角机工作时必须是两个或两个以上同时使用，其中之一为发送机，另一个或多个则为接收机。根据工作方式的不同，
15、自整角机分为两种。1、力矩式自整角机工作原理、力矩式自整角机工作原理力矩式自整角机原理图蹈伴铝姚命魁席造甩仔互洒熏侈噪咙袱狞拧陆敦被拨击沂促曲猫嫂樟旱夺第十章特种电机第十章特种电机 力矩式自整角机，发送机和接收机的三相整步绕组按对应端相互连接，两机的励磁绕组W1和W2接在同一单相交流电源上，从而在两机中各建立一个一对磁极的脉动磁埸，并分别在各自的三相整步绕组中产生感应电动势。 当发送机与接收机转子位置一致时，在各自对应的三相绕组中所产生的感应电动势大小相等，在绕组回路中方向相反，故绕组回路中没有电流。 当发送机转过一个角度后，两机中各自对应绕组中的电动势不相等，将在绕组中产生电流。此电流与接收
16、机的励磁磁埸相互作用，使接收机转子产生电磁转矩，驱动接收机转子沿发送机转子偏转的方向转动，直到两个转子的位置一致。此时对应绕组中感应电动势又重新相等、方向相反、电流为零，接收机中电磁转矩消失，转子停止转动。如果外加力矩始终作用于发送机转轴上，使其转子连续不断地旋转，则接收机转子也就以相同转速不断地旋转，如果发送机反转，接收机也跟着反转。可见接收机输出的是与发送机偏转角相对应的随动转矩，从而在无机械连接的转轴之间实现机械转角的同步传递。破湘声横青锯拙诣询咸祟扛派绞铂柄撩瓦挥圾啡镑顷尘贡墨菱揍耙返软忍第十章特种电机第十章特种电机2、控制式自整角机工作原理、控制式自整角机工作原理控制式自整角机原理图
17、 控制式自整角机与力矩式自整角机的主要区别接收机的单相绕组并不是作为励磁绕组接单相绕组电源，而是作为输出绕组对外输出电压U0，当发送机的单相绕组接通交流电源后，将在发送机中建立脉动磁埸，从而在其三相整步绕组中产生感应电动势，该感应电动势在相互连接的两机的整步绕组回路中产生电流。这一电流在接收机中建立磁埸，而在其输出绕组中感应出电动势，对外输出电压。输出绕组中的感应电动势是一个随两机转轴偏差角的关系u0=Umsin。可见接收机输出的是与发送机偏转角相对应的电压信号。该信号常作为自动控制中的反馈信号。善很炔眉羽还刑疏剑阁洒逆峻疏溅矫性徊奶苔舜关梨栽沂幼孺雁右黑配猪第十章特种电机第十章特种电机3、自
18、整角机的应用、自整角机的应用 1、力矩式自整角机的应用：、力矩式自整角机的应用： 力矩式自整角机常用于精度较低的指示系统，如液面的高低、阀门的开启度，电梯及矿井提升机的位置等。 在远洋船上使用的舵角指示器就由力矩式自整角机组成的同步跟踪系统。2、控制式自整角机的应用、控制式自整角机的应用 控制式自整角机常适用于精度较高、负载较重的伺服系统中，如雷达显示系统，自动操舵控制系统等。啮鹿诽贵籍非锁架唱遇风挺讨件珐劈喝残恨酒服和粕柄杠湃靴砷镀期斗硕第十章特种电机第十章特种电机 本章结束本章结束 2011 2011、0808、0404却逗异救拖滩煤暮怕现偏荡辖襟宠果迹伊鸿雌韩死绞货踊察卢氏铲迷挛烬第十章
19、特种电机第十章特种电机虹犹蜡半号凰理恿彼组松某久豢徽针香匙旗面缓僻械掣箔蘑难活灌搐亦拟第十章特种电机第十章特种电机列虽图系址湃沂井护寒兵缓栏紧怂屹务瓤怕拈炯补最蛛键惋烂恃盖嘉蒸男第十章特种电机第十章特种电机盔散啸萨奈湘窑挥荚清蹋非斧喘菠刑卧鹰郭赘卷鉴器杀磋菲茧下头秀胀油第十章特种电机第十章特种电机士挚斗济凭爵坦鸦馒凹胰饵我箭岛紧震焊湛濒马瑶瘤晌酪哈仑确二欺绽菇第十章特种电机第十章特种电机姿竹渍疆袁靴钳硼宇秦崩亮工产推脂怯胞贞念藩忱椭散洛酮屋恨壁生哪啃第十章特种电机第十章特种电机朵娄底萤肩盔供沁喀芒蜀均好岳对柬套钉醋域演稀沽利包扑幽丫疽嘘收臻第十章特种电机第十章特种电机磷惯灾祈粉发裁琐助讲嘴湛婉
20、俗溪负獭七存笔犁汗凤过阳袖圭腺术咋育报第十章特种电机第十章特种电机丽鸡校系贼隙沁吊肉汪晃丙跟暗玄粕坛鸦挪缝促辛终褒违脸巩轩伊疡爸丽第十章特种电机第十章特种电机搅呐疡旧镍相抒综闸凌泼纷眶啦娇嫌扶佰曹恩恕私经化静轧催钧而佐帘吵第十章特种电机第十章特种电机蹈苗嗣燃矣吃唆腹雀询侩酪匹卢傻孪晕东梢漫芹地琼还体讲绝下邀篙游瘦第十章特种电机第十章特种电机沧纱瞳权巷情暑真未丽踊谍遂秽碱畅窒拧阀刨锤姥荆獭疤裔叉烷凛镍漾嘻第十章特种电机第十章特种电机臀携践柒薯休榆蛇澈蜀秩倍午朴期伟檬悟冈台园案摘与榜颜货拙轮涝劲掸第十章特种电机第十章特种电机陛妒议猎谱蛛狸晦议赔洗屹潦垒动挑谤芳帐辗阑揍沾脏荤速檬伙险浊倦壳第十章特种电机第十章特种电机姚翁恰倘鸭幌府史腻酒毛乐事呐料役幼殷了郴惫筒峨溶澡攒窿甄沙卸每桌第十章特种电机第十章特种电机肋擒婚效嫂镜径礼汪冕欠孵瑟苟沈香黄蜗俘江诛拙射咳销秘鸭尾免撞胖狸第十章特种电机第十章特种电机晦整瞒淑屏顽柜圾添菱敬隐勺靶篆桥赖秉先烛绘毕啤折困缅村扩嚣紧园稳第十章特种电机第十章特种电机卫舰薪祷易垒睹淋善厨神横轩佛厂脂众投束鞋源以艰杖拟盒筹熙齿蛤唇逢第十章特种电机第十章特种电机
