第八章控制电机PPT讲稿.ppt
《第八章控制电机PPT讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第八章控制电机PPT讲稿.ppt(91页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第八章控制电机第1页,共91页,编辑于2022年,星期三 8.1单相异步电动机单相异步电动机第2页,共91页,编辑于2022年,星期三8.1.1 单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理结构:结构:定子放单相绕组(其中通定子放单相绕组(其中通220V单相交流电)单相交流电)转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子定子定子绕组绕组第3页,共91页,编辑于2022年,星期三220V NS 当定子绕组产生的合成磁场增加时,根据右手螺旋定则和左手当定子绕组产生的合成磁场增加时,根据右手螺旋定则和左手定则,可知转子导条左、右受力大小相等方向相反,所以没有起定则,可知转子导条左、右受力
2、大小相等方向相反,所以没有起动转矩。动转矩。在电流正半周在电流正半周在电流负半周在电流负半周?第4页,共91页,编辑于2022年,星期三 定子绕组产生的脉动磁场(定子绕组产生的脉动磁场(),可用),可用正、反两个旋转磁正、反两个旋转磁场合成而等效。即:场合成而等效。即:+-t m=+-=m/2第5页,共91页,编辑于2022年,星期三脉动磁场的分解脉动磁场的分解 -+-第6页,共91页,编辑于2022年,星期三正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩起动转矩起动转矩为零。为零。(正向)(正向)(反向)(反向)正正转转转转反反第7页,共91页,编辑于2022年,星
3、期三n可见,起动转矩为零。转子借助其它力量可见,起动转矩为零。转子借助其它力量转动后,外力去除后仍按原方向继续转动。转动后,外力去除后仍按原方向继续转动。1当n0时,转矩T0,此时的电磁转矩是驱动性质的,电机属于正转运行2当n0时,转矩T当当n=0时,转矩时,转矩T=0,显然这是不行的,显然这是不行的,电机将无法起动,即,我们希望当转速电机将无法起动,即,我们希望当转速=0时,转矩不应为零!时,转矩不应为零!由此可见,单个绕组通电,电机可以运行,但不能起动,因此必须有两相绕组才行。第8页,共91页,编辑于2022年,星期三单相异步电动机的关键问题是如何起动的问题,单相异步电动机的关键问题是如何
4、起动的问题,而起动的必要条件是:而起动的必要条件是:1)定子具有空间不同相位的两个绕组)定子具有空间不同相位的两个绕组2)两相绕组中要通入不同相位的交流电流)两相绕组中要通入不同相位的交流电流 第一个条件显然应该是满足的,所以,第一个条件显然应该是满足的,所以,现在现在的关键问题是如何实现电流的分相问题的关键问题是如何实现电流的分相问题,根,根据分相方法的不同,我们把单相异步电动机据分相方法的不同,我们把单相异步电动机又分为:又分为:第9页,共91页,编辑于2022年,星期三8.1.2 单相异步电动机的分类和起动方法单相异步电动机的分类和起动方法1)单相电阻分相起动异步电动机)单相电阻分相起动
5、异步电动机2)单相电容分相起动异步电动机)单相电容分相起动异步电动机3)单相电容运转异步电动机)单相电容运转异步电动机4)单相电容起动与运转异步电动机)单相电容起动与运转异步电动机5)单相罩极式异步电动机)单相罩极式异步电动机下面,我们分别来看一下,各种类型的单相异步下面,我们分别来看一下,各种类型的单相异步电动机:电动机:(一一)、分相式异步电动机、分相式异步电动机第10页,共91页,编辑于2022年,星期三1、电容分相式起动、电容分相式起动KDCWSTW:主绕组(工作绕组)主绕组(工作绕组)ST:启动绕组:启动绕组K:离心开关:离心开关AXAXWSTAXAX第11页,共91页,编辑于202
6、2年,星期三KDCWST接近接近90电容分相式单相异步电容分相式单相异步 电动机起动原理电动机起动原理第12页,共91页,编辑于2022年,星期三KDCWSTAXAX WSTAXAXt=t0 NS第13页,共91页,编辑于2022年,星期三t=t0WSTAXAX NSWSTAXAXNSt=t1 磁场逆时针磁场逆时针方向旋转方向旋转t=t0t=t1第14页,共91页,编辑于2022年,星期三启动时开关启动时开关K闭合,使两绕组电流相位差约为闭合,使两绕组电流相位差约为90,从而产生旋转磁场,电机转起来;转动正常以,从而产生旋转磁场,电机转起来;转动正常以后离心开关被甩开,启动绕组被切断,而电机仍
7、后离心开关被甩开,启动绕组被切断,而电机仍按原方向继续转动。按原方向继续转动。工作原理工作原理KDCWSTAXAX第15页,共91页,编辑于2022年,星期三优点:优点:1)如果电容器的电容量配的合适,可以实)如果电容器的电容量配的合适,可以实现两个电流之间的相位差为现两个电流之间的相位差为90,2)副绕组的容性可以抵消一些本身所有的)副绕组的容性可以抵消一些本身所有的感抗,使电抗减小,所以副绕组的匝数不感抗,使电抗减小,所以副绕组的匝数不象电阻分相时受到限制,从而可以增加一象电阻分相时受到限制,从而可以增加一些,使的磁动势增加。些,使的磁动势增加。这两点的实现,可以使我们得到一个接近圆这两点
8、的实现,可以使我们得到一个接近圆形的磁动势,即较大的起动转矩,而起动形的磁动势,即较大的起动转矩,而起动电流还会下降!电流还会下降!第16页,共91页,编辑于2022年,星期三2、单相电阻分相起动异步电动机、单相电阻分相起动异步电动机第17页,共91页,编辑于2022年,星期三第18页,共91页,编辑于2022年,星期三 这种电动机,由于两相绕组中电流的相位这种电动机,由于两相绕组中电流的相位相差不大,所以,气隙磁动势是一个椭圆相差不大,所以,气隙磁动势是一个椭圆形,因此起动电流比较大,而起动转矩却形,因此起动电流比较大,而起动转矩却不是很大。不是很大。第19页,共91页,编辑于2022年,星
9、期三(二二)、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,使转位差,从而形成旋转磁场,使转子转起来。子转起来。图中电机的转动方向:顺时针图中电机的转动方向:顺时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。磁通领先。第
10、20页,共91页,编辑于2022年,星期三第21页,共91页,编辑于2022年,星期三 单相异步电动机的功率小,主要制成小型电机。单相异步电动机的功率小,主要制成小型电机。它的应用非常广泛,如家用电器(洗衣机、电冰它的应用非常广泛,如家用电器(洗衣机、电冰箱、电风扇)、电动工具(如手电钻)、医用器箱、电风扇)、电动工具(如手电钻)、医用器械、自动化仪表等。械、自动化仪表等。8.1.3单相电机的使用单相电机的使用 第23页,共91页,编辑于2022年,星期三三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中,若其中一三相异步电动机在运行过程中,若其中一相和电源断开,则变
11、成单相运行。此时和单相和电源断开,则变成单相运行。此时和单相电机一样,电机仍会按原来方向运转。但相电机一样,电机仍会按原来方向运转。但若负载不变,三相供电变为单相供电,电流若负载不变,三相供电变为单相供电,电流将变大,导致电机过热。使用中要特别注意将变大,导致电机过热。使用中要特别注意这种现象;三相异步电动机若在启动前有一这种现象;三相异步电动机若在启动前有一相断电,和单相电机一样将不能启动。此时相断电,和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声,长时间启动不了,也会过只能听到嗡嗡声,长时间启动不了,也会过热,必须赶快排除故障。热,必须赶快排除故障。第24页,共91页,编辑于2022年,星期
12、三8.2测速发电机测速发电机第25页,共91页,编辑于2022年,星期三8.2.1直流测速发电机直流测速发电机 直流测速发电机是一种微型直流发电机,其作用是直流测速发电机是一种微型直流发电机,其作用是把拖动系统的旋转角速度转变为电压信号。把拖动系统的旋转角速度转变为电压信号。结构:结构:与直流发电机基本相同。与直流发电机基本相同。工作原理:工作原理:与直流发电机相同。与直流发电机相同。第26页,共91页,编辑于2022年,星期三按励磁方式按励磁方式第27页,共91页,编辑于2022年,星期三1、工作原理:直流测速发电机的结构和工、工作原理:直流测速发电机的结构和工作原理与前面所讲的直流发电机是
13、一样的,作原理与前面所讲的直流发电机是一样的,因此:因此:当磁通当磁通=常数时,发电机的电动势为:常数时,发电机的电动势为:E0=Ce0n1)在空载时,直流测速发电机的输出电压)在空载时,直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势:就是电枢感应电动势:U00,显然输出,显然输出电压电压U0与与n成正比。成正比。2)有有负负载载时时,若若电电枢枢电电阻阻为为Ra,负负载载电电阻阻为为RL,不不计计电电刷刷与与换换向向器器间间的的接接触触电电阻阻,则直流测速发电机的输出电压为:则直流测速发电机的输出电压为:第28页,共91页,编辑于2022年,星期三整理后得第29页,共91页,编辑于2022年,星
14、期三 C为直流测速发电机输出特性的斜率,当为直流测速发电机输出特性的斜率,当0、Ra及及RL都不变时,输出电压都不变时,输出电压U与转速成线性与转速成线性关系。对于不同的负载电阻关系。对于不同的负载电阻RL,输出特性的,输出特性的斜率斜率C不同,负载电阻越小,斜率不同,负载电阻越小,斜率C也越小,也越小,第30页,共91页,编辑于2022年,星期三2、误差分析:显然,直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的,造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面:电枢反应,温度的影响和接触电阻。负载R一定,当转速较高时U较大,Ia也较大,电枢反应产生的去磁作用使得磁通减小,输出
15、电压要降低,为了减小电枢反应得到这种作用,使用测速发电机时,转速范围不要太大,负载电阻不能太小,还可以安装补偿绕组。第31页,共91页,编辑于2022年,星期三8.2.2交流测速发电机交流测速发电机1、结构介绍:结构介绍:在在自自动动控控制制系系统统中中多多用用空空心心杯杯转转子子异异步步测测速速发发电电机机。空空心心杯杯转转子子异异步步测测速速发发电电机机定定子子上上有有两两个个在在空空间间上上互互差差90 电电角角度度的的绕绕组组,一一为励磁绕组,另一为输出绕组,如图所示。为励磁绕组,另一为输出绕组,如图所示。第32页,共91页,编辑于2022年,星期三第33页,共91页,编辑于2022年
16、,星期三2、工作原理:、工作原理:工作时,励磁绕组接频率为工作时,励磁绕组接频率为f的的单相交流电单相交流电源,此时显然沿着直轴方向将会产生一个源,此时显然沿着直轴方向将会产生一个脉振磁动势脉振磁动势D,1)当转子不动时,脉振磁动势)当转子不动时,脉振磁动势 D在空心杯在空心杯转子中感应出变压器电势,产生的磁场与转子中感应出变压器电势,产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场励磁电源同频率的脉振磁场 D,也为,也为d轴,轴,都与处于都与处于q轴的输出绕组无磁通交链。轴的输出绕组无磁通交链。2 2)当转子运动时,转子切割直轴磁通当转子运动时,转子切割直轴磁通 D,第34页,共91页,编辑于2022年
17、,星期三 在在杯杯型型转转子子中中感感应应产产生生旋旋转转电电势势E r,其其大大小小正正比比于于转转子子转转速速n,并并以以励励磁磁磁磁场场 D的的脉脉振振频频率率f交交变变,又又因因空空心心杯杯转转子子相相当当于于短短路路绕绕组组,故故旋旋转转电电势势E r在在杯杯型型转转子子中中产产生生交交流流短短路路电电流流I r,其其大大小小正正比比于于E r,其其频频率率为为E r的的交交变变频频率率f,若若忽忽视视杯杯型型转转子子的的漏漏抗抗的的影影响响,那那么么电电流流I r所所产产生生的的脉脉振振磁磁通通 q的的大大小小正正比比于于E r,在在空空间间位位置置上上与与输输出出绕绕组组的的轴轴
18、线线(q轴轴)一一致致,因因此此转转子子脉脉振振磁磁场场 q与与输输出出绕绕组组相交链而产生感应电势相交链而产生感应电势E,据上分析有:,据上分析有:第35页,共91页,编辑于2022年,星期三n输出绕组感应产生的电势输出绕组感应产生的电势E实际就是交流异实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压步测速发电机输出的空载电压U,其大小,其大小正比于转速正比于转速n,其频率为励磁电源的频率,其频率为励磁电源的频率f。当然,这里也存在着不可避免的误差。当然,这里也存在着不可避免的误差。第36页,共91页,编辑于2022年,星期三 3、误差分析:、误差分析:非线性误差非线性误差 只有严格保持直轴磁通只有
19、严格保持直轴磁通 d不变的前提下,交流异步测速发不变的前提下,交流异步测速发电机的输出电压才与转子转速成正比,但在实际中直轴电机的输出电压才与转子转速成正比,但在实际中直轴磁通磁通 d是变化的,是变化的,为了减小转子漏抗造成的线性误差为了减小转子漏抗造成的线性误差,异步,异步测速发电机都采用非磁性空心杯转子,常用电阻率大的磷测速发电机都采用非磁性空心杯转子,常用电阻率大的磷青铜制成,以增大转子电阻,从而可以忽略转子漏抗,与青铜制成,以增大转子电阻,从而可以忽略转子漏抗,与此同时使杯型转子转动时切割交轴磁通此同时使杯型转子转动时切割交轴磁通q q而而产生的直轴磁产生的直轴磁势明显减弱。另外,提高
20、励磁电源频率,也就是提高电势明显减弱。另外,提高励磁电源频率,也就是提高电机的同步转速,也可提高线性度,减小线性误差。机的同步转速,也可提高线性度,减小线性误差。第37页,共91页,编辑于2022年,星期三 剩余电压剩余电压 当转子静止时,交流测速发电机的输出电当转子静止时,交流测速发电机的输出电压应当为零,但实际上还会有一个很小的压应当为零,但实际上还会有一个很小的电压输出,此电压称为剩余电压。电压输出,此电压称为剩余电压。相位误差相位误差 由于励磁的漏阻抗压降,引起由于励磁的漏阻抗压降,引起U2与与U1不不完全同相,一般异步测速发电机相位误差完全同相,一般异步测速发电机相位误差1020电角
21、度。电角度。第38页,共91页,编辑于2022年,星期三 8.3伺服电动机伺服电动机 伺伺服服电电动动机机(执执行行电电动动机机),它它将将输输入入的的电电压压信信号号转转变变为为转转轴轴的的角角位位移移或或角角速速度度输输出出,改改变变输输入入信信号号的的大大小小和和极极性性可可以以改改变变伺伺服服电电动动机机的的转转速速与与转转向向,故故输输入入的的电电压压信信号号又又称称为为控控制信号或控制电压。制信号或控制电压。根根据据使使用用电电源源的的不不同同,伺伺服服电电动动机机分分为为直直流流伺伺服服电电动动机机和和交交流流伺伺服服电电动动机机两两大大类类。直直流流伺伺服服电电动动机机输输出出
22、功功率率较较大大,功功率率范范围围为为1 1600600瓦瓦,有有的的甚甚至至可可达达上上千千瓦瓦;而而交交流流伺伺服服电电动动机机输输出出功功率率较小,功率范围一般为较小,功率范围一般为0.10.1100100瓦。瓦。第39页,共91页,编辑于2022年,星期三结构:结构:与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。细长一些。工作原理:工作原理:与直流电动机相同。与直流电动机相同。供电方式:供电方式:他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电:电:MU1IfIaU2放放大大器器UU1为励磁电压,为励磁电压,U2为电
23、枢电压。为电枢电压。8.3.1伺服电动机伺服电动机第40页,共91页,编辑于2022年,星期三由机械特性可知:由机械特性可知:(1)U1(即磁通(即磁通)不变时,一定的负载下,)不变时,一定的负载下,U2,n。(2)U2=0时,电机立即停转。时,电机立即停转。反转:电枢电压的极性改变,电机反转。反转:电枢电压的极性改变,电机反转。直流伺服电机的机械特性直流伺服电机的机械特性公式与他励直流电机一样:公式与他励直流电机一样:机械特性曲线机械特性曲线U20.8U20.6U20.4U2nT第41页,共91页,编辑于2022年,星期三调节特性n在电磁转矩为常数时,转速与控制信号电压之间的关系曲线称为调节
24、特性n由机械特性可知n调节特性是一组平行的直线n负载转矩不同,始动电压也不同n失灵区的大小与负载转矩成正比第42页,共91页,编辑于2022年,星期三 直流伺服电机的特性较交流伺服电机直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经常用在功率稍大的系统中,它硬。经常用在功率稍大的系统中,它的输出功率一般为的输出功率一般为1-600W。它的用途。它的用途很多,如随动系统中的位置控制等。很多,如随动系统中的位置控制等。应用:应用:第43页,共91页,编辑于2022年,星期三8.3.2交流伺服电动机交流伺服电动机第44页,共91页,编辑于2022年,星期三8.3.2交流伺服电动机交流伺服电动机一、工作原理一、
25、工作原理 伺服电动机就是两相异步电动机,定子侧伺服电动机就是两相异步电动机,定子侧绕组再空间相差绕组再空间相差90度摆放,转子是鼠笼式度摆放,转子是鼠笼式的。的。第45页,共91页,编辑于2022年,星期三第46页,共91页,编辑于2022年,星期三1、自转现象:、自转现象:如果电机参数与一般的单相如果电机参数与一般的单相异步电动机一样,那么当控制信号消失时,异步电动机一样,那么当控制信号消失时,电机转速虽会下降些,但仍会继续不停地电机转速虽会下降些,但仍会继续不停地转动。伺服电动机在控制信号消失后仍继转动。伺服电动机在控制信号消失后仍继续旋转的失控现象称为续旋转的失控现象称为“自转自转”。2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第八 控制 电机 PPT 讲稿
限制150内