第4章 其他類型電動機(14)

1、 在電動機的家族中除了三相異步電動機以外，還有在電動機的家族中除了三相異步電動機以外，還有許多其它類型的電動機。在這一章將介紹單相異步電動許多其它類型的電動機。在這一章將介紹單相異步電動機、步進電動機的工作原理及應(yīng)用。機、步進電動機的工作原理及應(yīng)用。 單相異步電動機：使用單相異步電動機：使用；特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便特點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用方便其定子其定子。功率：比較小，通常為幾瓦功率：比較小，通常為幾瓦 幾百瓦幾百瓦應(yīng)用：家用電器、電動工具、醫(yī)療器械等方面應(yīng)用：家用電器、電動工具、醫(yī)療器械等方面4.14.1單相異步電動機單相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子籠型結(jié)構(gòu)籠型結(jié)構(gòu)定子定子隱極式結(jié)構(gòu)隱極

2、式結(jié)構(gòu)凸極式結(jié)構(gòu)凸極式結(jié)構(gòu)12344.14 籠型轉(zhuǎn)籠型轉(zhuǎn) 子繞組子繞組1 定子定子2 定子繞組定子繞組3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 由于單相異步電動機由單相交流電源供電，所以當(dāng)單相由于單相異步電動機由單相交流電源供電，所以當(dāng)單相交流電流交流電流 i 通過定子繞組時，所產(chǎn)生的磁場不是一個旋轉(zhuǎn)磁通過定子繞組時，所產(chǎn)生的磁場不是一個旋轉(zhuǎn)磁場，而是固定在空間隨時間按正弦規(guī)律變化的脈動磁場，即場，而是固定在空間隨時間按正弦規(guī)律變化的脈動磁場，即磁場的大小隨時間變化，而磁場的大小隨時間變化，而 N、S 極始終在一個軸線上。極始終在一個軸線上。4.1i+uZ1Z2單相繞組單相繞組 ti 0 在交流電流的正半周時在交流電流的

3、正半周時N、S 極的位置與交流電流的負(fù)半極的位置與交流電流的負(fù)半周時周時N、S 極的位置互相顛倒。極的位置互相顛倒。x t0t1t2t34.1 由于單相異步電動機由單相交流電源供電，所以當(dāng)單相由于單相異步電動機由單相交流電源供電，所以當(dāng)單相交流電流交流電流 i 通過定子繞組時，所產(chǎn)生的磁場不是一個旋轉(zhuǎn)磁通過定子繞組時，所產(chǎn)生的磁場不是一個旋轉(zhuǎn)磁場，而是固定在空間隨時間按正弦規(guī)律變化的場，而是固定在空間隨時間按正弦規(guī)律變化的，即，即磁場的大小隨時間變化，而磁場的大小隨時間變化，而 N、S 極始終在一個軸線上。極始終在一個軸線上。 脈動磁場不能產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，故不能脈動磁場不能產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，故不能。

4、 +1 + j0 t1+ t 0 t1 t 可將交變的脈動磁場分解可將交變的脈動磁場分解為兩個數(shù)值相等、以同一轉(zhuǎn)為兩個數(shù)值相等、以同一轉(zhuǎn)速向相反方向旋轉(zhuǎn)的磁場。速向相反方向旋轉(zhuǎn)的磁場。 單相異步電動機的轉(zhuǎn)子電單相異步電動機的轉(zhuǎn)子電流和電磁力流和電磁力 f 如圖。如圖。 當(dāng)定子繞組中通入單相交流電后產(chǎn)生的磁場為當(dāng)定子繞組中通入單相交流電后產(chǎn)生的磁場為交變脈動磁場：在每一瞬間各點交變脈動磁場：在每一瞬間各點 分布為分布為正弦正弦；在不同瞬間各點在不同瞬間各點 分布為分布為駐波駐波。 可將可將交變脈動磁場的交變脈動磁場的駐波駐波分解為兩個幅值相等、以同分解為兩個幅值相等、以同一轉(zhuǎn)速向相反方向旋轉(zhuǎn)的磁

5、一轉(zhuǎn)速向相反方向旋轉(zhuǎn)的磁通。通。4.14.1nTT 合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩 T = T + T TT +機械特性機械特性 n = f ( (T) 具有下列特點：具有下列特點： 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0 時，轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)矩T = 0，無起動轉(zhuǎn)矩?zé)o起動轉(zhuǎn)矩, 電動機電動機。 若轉(zhuǎn)速若轉(zhuǎn)速n 0，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩T 0，電動機正轉(zhuǎn)電動機正轉(zhuǎn); 若若n 0, T 0，電動機反轉(zhuǎn)。電動機反轉(zhuǎn)。 而單相而單相電動機電動機一經(jīng)起動，一經(jīng)起動，T T （或（或T T ）, ,在單在單相繞組作用下相繞組作用下, ,其合成電磁其合成電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 T 0，它能沿著某一，它能沿著某一個方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。個方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。 04.

6、1分相式單相異步電動機設(shè)置了兩個繞組：分相式單相異步電動機設(shè)置了兩個繞組： 由三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理可知，應(yīng)在單相異步由三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)原理可知，應(yīng)在單相異步電動機起動時設(shè)法建立起旋轉(zhuǎn)磁場，使其產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。電動機起動時設(shè)法建立起旋轉(zhuǎn)磁場，使其產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。根據(jù)建立旋轉(zhuǎn)磁場的方法，單相異步電動機可分為電容根據(jù)建立旋轉(zhuǎn)磁場的方法，單相異步電動機可分為電容分相式、電阻分相式和罩極式等不同類型分相式、電阻分相式和罩極式等不同類型 。Z1Z2 工作繞組工作繞組 (或稱主繞組或稱主繞組)F1F2 起動繞組起動繞組 (或稱輔助繞組或稱輔助繞組)兩個繞組在空間相隔兩個繞組在空間相隔90 放置放置通入繞

7、組的電流在相位上相差接近于通入繞組的電流在相位上相差接近于90 這種情況稱為分相，常用電容或電阻元件實現(xiàn)分相。這種情況稱為分相，常用電容或電阻元件實現(xiàn)分相。工作工作繞組繞組Z1Z2IZQUCIFI 起動繞組起動繞組 F1F2 , 與工作繞組與工作繞組Z1Z2在空間相隔在空間相隔 90 , 并串聯(lián)并串聯(lián)電容器電容器 C，使二使二繞組中繞組中的電流相差約的電流相差約 90 , 即可即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 在電機起動后，有些在電機起動后，有些電動機用離心開關(guān)電動機用離心開關(guān)S 斷斷開起動繞組開起動繞組F1F2。S4.1F1F2M1+IFIZIU iZ tiF0 t = 0iZ= 0，iF為

8、正值為正值iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2C t = 45iZ、iF均為均為正正值值F2F1Z1Z2 t = 90iZ為正值為正值，iF= 0F2F1Z1Z2n1uiFiZ+iZ tiF0iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2CuiFiZ+S12 若若S接在接在1位址，則位址，則iF 超前超前iZ 90。磁場從磁場從F1 F2的軸線位置轉(zhuǎn)向的軸線位置轉(zhuǎn)向Z1 Z2的的軸線位置。磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)。軸線位置。磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)。若若S接在接在2位址，則位址，則iZ 超前超前iF 90。磁場從磁場從Z1 Z2

9、的軸線位置轉(zhuǎn)向的軸線位置轉(zhuǎn)向F1 F2的的軸線位置。磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)。軸線位置。磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)。iF = Imsin( t + 90 )iZ = Imsin tF2F1Z1Z2CuiFiZ+ 只要將起動繞組接電源只要將起動繞組接電源的兩端的兩端 F1 、F2 對調(diào)即可。對調(diào)即可。iZ tiF00 tiZiF0 tiZ tiF0iF = Imsin( t 90 )iZ = Imsin tiZiF 只要將起動繞組接電源只要將起動繞組接電源的兩端的兩端 F1 、F2 對調(diào)即可。對調(diào)即可。工作工作繞組繞組Z1Z2IZQUIFI 工作繞組工作繞組Z1Z2電感量大，電阻電感量大，電阻小，而起動繞組小

10、，而起動繞組F1F2的電阻大而電感量小，的電阻大而電感量小，因此兩繞組中電流相因此兩繞組中電流相位差接近于位差接近于90 ，從而，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場形成旋轉(zhuǎn)磁場。 在電機起動后，電動機用在電機起動后，電動機用離心開關(guān)離心開關(guān) S 斷開起動繞組斷開起動繞組 F1F2。4.1F1F2M1+相相量量圖圖UIFIZISR 空間相差空間相差120 角的三相繞組，通入對稱三角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周方向旋轉(zhuǎn)了一周 ( 在空間旋轉(zhuǎn)的角度為在

11、空間旋轉(zhuǎn)的角度為 360 )。4.1 在電動機的極靴上加入短路銅環(huán)稱為罩極。在電動機的極靴上加入短路銅環(huán)稱為罩極。罩極式單相異步電動機起動轉(zhuǎn)矩較小，但結(jié)構(gòu)罩極式單相異步電動機起動轉(zhuǎn)矩較小，但結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，常用于小型風(fēng)扇及吹風(fēng)機中。簡單、制造方便，常用于小型風(fēng)扇及吹風(fēng)機中。4.1 電機的轉(zhuǎn)向為從磁極電機的轉(zhuǎn)向為從磁極的未罩部分轉(zhuǎn)向被罩部的未罩部分轉(zhuǎn)向被罩部分分，旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向方向固定固定改變。改變。4.1 k 2 1in 3磁通相量圖磁通相量圖 1 2 k 3 在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)在短路環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，產(chǎn)電動勢和感應(yīng)電流，產(chǎn)生的磁通生的磁通 k 。 相量相加后通過短路相量相加后

12、通過短路環(huán)的磁通環(huán)的磁通 3與與 1 在時在時間上有相位差間上有相位差 角，在角，在空間又相隔一定角度，空間又相隔一定角度，因而能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。因而能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。若要改變方向，只能改變罩極的位置。若要改變方向，只能改變罩極的位置。 交流電磁鐵勵磁線圈中通入的是交流電流，在鐵心中交流電磁鐵勵磁線圈中通入的是交流電流，在鐵心中所產(chǎn)生的磁通也是交變的，所以交流電磁鐵具有如下特點。所產(chǎn)生的磁通也是交變的，所以交流電磁鐵具有如下特點。 （1） 交變磁通在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗，交變磁通在鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗，為了減小鐵心損耗，其鐵心通常用硅鋼片制成。為了減小鐵心損耗，其鐵心通常用硅鋼片制

13、成。 （2） 交變磁通所產(chǎn)生的電磁吸力是隨時間變化的，交變磁通所產(chǎn)生的電磁吸力是隨時間變化的，電磁吸力瞬時值電磁吸力瞬時值 f 隨時間變化的規(guī)律如下圖所示，表明隨時間變化的規(guī)律如下圖所示，表明電磁吸力隨時間在零值和最大值電磁吸力隨時間在零值和最大值Fm之間脈動變化，這可之間脈動變化，這可能引起銜鐵的頻繁振動。能引起銜鐵的頻繁振動。t 、ff FmO= B02S08 107F =107 28 S0 為了消除銜鐵的振動，可以在鐵心的某一端面部分套為了消除銜鐵的振動，可以在鐵心的某一端面部分套上一個短路銅環(huán)。上一個短路銅環(huán)。 1 當(dāng)交變磁通穿過具有當(dāng)交變磁通穿過具有短路銅環(huán)的鐵心時，會分短路銅環(huán)的鐵

14、心時，會分成兩個分量成兩個分量 1和和 2 。穿過。穿過短路銅環(huán)的磁通分量短路銅環(huán)的磁通分量 2必必然會在短路銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感然會在短路銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個感應(yīng)電流要應(yīng)電流，這個感應(yīng)電流要阻礙磁通的變化，從而使阻礙磁通的變化，從而使 1與與 2之間產(chǎn)生了相位差。之間產(chǎn)生了相位差。t 、ff1 1FmO 2f2 2前面所討論的三相和單相異步電動機，都是作為前面所討論的三相和單相異步電動機，都是作為動力電機來使用的，主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換。動力電機來使用的，主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換。4.4 用于信號檢測、變換和傳遞的小功率電機稱為控用于信號檢測、變換和傳遞的小功率電機稱為控制電機。控制電機在自動控制系統(tǒng)中是

15、必不可少的。制電機?？刂齐姍C在自動控制系統(tǒng)中是必不可少的。對控制電機的要求是：對控制電機的要求是：可靠性高、精度高、響應(yīng)速度快?？煽啃愿?、精度高、響應(yīng)速度快。常用的控制電機有：伺服電動機、步進電動機等。常用的控制電機有：伺服電動機、步進電動機等。 它們的功率一般小于它們的功率一般小于 750W。本節(jié)重點介紹它們的特點和工作原理。本節(jié)重點介紹它們的特點和工作原理。4.4 伺服電動機是把輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成角位移或角伺服電動機是把輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成角位移或角速度輸出，改變輸入電壓信號的大小或極性（相位）可速度輸出，改變輸入電壓信號的大小或極性（相位）可以改變伺服電動機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。以改變伺服電動

16、機的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。 對于伺服電動機的基本要求是：調(diào)速范圍寬，運行對于伺服電動機的基本要求是：調(diào)速范圍寬，運行特性接近線性，無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（控制電壓消失，伺服電動特性接近線性，無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象（控制電壓消失，伺服電動機能立即停止轉(zhuǎn)動），能快速響應(yīng)。機能立即停止轉(zhuǎn)動），能快速響應(yīng)。 伺服電動機有直流和交流之分伺服電動機有直流和交流之分, ,交流伺服電動機是兩交流伺服電動機是兩相異步電動機。相異步電動機。直流伺服電動機和交流伺服電動機的功率有所不同：直流伺服電動機和交流伺服電動機的功率有所不同：直流伺服電動機輸出功率大一些，一般可達(dá)幾百瓦；直流伺服電動機輸出功率大一些，一般可達(dá)幾百瓦；交流伺服電動機輸出功率較小

17、，一般為幾十瓦。交流伺服電動機輸出功率較小，一般為幾十瓦。 直流伺服電動機是一種微型的直流電動機。直流伺服電動機是一種微型的直流電動機。直流伺服直流伺服 電動機電動機定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子( (電樞電樞) )重量較輕，轉(zhuǎn)動慣量小重量較輕，轉(zhuǎn)動慣量小 永磁式永磁式 磁極是永久磁鐵磁極是永久磁鐵電磁式電磁式 磁極是電磁鐵磁極是電磁鐵鐵心鐵心繞組繞組具有很好的快速響應(yīng)特性具有很好的快速響應(yīng)特性4.4TCCRCUn2Teae 直流伺服電動機常采用電樞控制方式，即磁通不變，直流伺服電動機常采用電樞控制方式，即磁通不變，通過改變電樞電壓來控制直流伺服電動機的運行狀態(tài)。通過改變電樞電壓來控制直流伺服電動機的運行狀

18、態(tài)。 U1 U2 U3Tn10nT2n2n3U1U2U3電壓電壓U 越大，轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)速 n 越高。越高。 對應(yīng)某一負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機對應(yīng)某一負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機有一始動電壓。有一始動電壓。4.4（1）可控?zé)o自轉(zhuǎn)）可控?zé)o自轉(zhuǎn) 當(dāng)控制電壓當(dāng)控制電壓Uk= 0 時時, 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n = 0；（2）靈敏度高）靈敏度高 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向隨控制電壓的大小和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向隨控制電壓的大小和（4）功率小）功率小 通常為零點幾瓦通常為零點幾瓦 幾十瓦；幾十瓦；（5）運行穩(wěn)定）運行穩(wěn)定 n在在 ( (0 n0 之間連續(xù)穩(wěn)定運行；之間連續(xù)穩(wěn)定運行；（6）起動電壓?。┢饎与妷盒?Ust = UN (3 。（3）響應(yīng)快速）響應(yīng)快速

19、由于轉(zhuǎn)動慣量小，起動轉(zhuǎn)矩大，由于轉(zhuǎn)動慣量小，起動轉(zhuǎn)矩大，交流伺服電動機的控制電壓為交流電壓交流伺服電動機的控制電壓為交流電壓, 特點為：特點為：所以電動機起動快；所以電動機起動快；極性而改變；極性而改變；4.4交流交流伺服伺服電動機電動機定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心定子鐵心定子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸機座機座籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子勵磁繞組勵磁繞組控制繞組控制繞組4.4 特點：特點：籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同普通籠型異籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)同普通籠型異步電動機，只是轉(zhuǎn)子細(xì)而長，并采用高步電動機，只是轉(zhuǎn)子細(xì)而長，并采用高電阻率的導(dǎo)電材料作導(dǎo)條，以獲得較小電阻率的導(dǎo)電材料作導(dǎo)條，以獲得較

20、小的轉(zhuǎn)動慣量和較大電阻。的轉(zhuǎn)動慣量和較大電阻。 杯型轉(zhuǎn)子可看成由無數(shù)導(dǎo)條并聯(lián)而成。杯型轉(zhuǎn)子可看成由無數(shù)導(dǎo)條并聯(lián)而成。兩種轉(zhuǎn)子伺服電動機的分析方法相同。兩種轉(zhuǎn)子伺服電動機的分析方法相同。當(dāng)只當(dāng)只在勵磁繞組上加入交流電壓在勵磁繞組上加入交流電壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流 if 產(chǎn)生產(chǎn)生脈振脈振磁場磁場 f 。ifik t04.4 當(dāng)控制繞組也接入電源，即加上當(dāng)控制繞組也接入電源，即加上控制電壓控制電壓, , 電流電流 ik 滯后滯后 if 90 產(chǎn)生產(chǎn)生的磁場的磁場 k 滯后滯后 f 90。因此因此可建立可建立起旋轉(zhuǎn)磁場。這時電動機就可產(chǎn)生起旋轉(zhuǎn)磁場。這時電動機就可產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子也就轉(zhuǎn)動起來了

21、。起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子也就轉(zhuǎn)動起來了。 工作原理與單相異步電動機相似。工作原理與單相異步電動機相似?？刂瓶刂评@組繞組勵磁勵磁繞組繞組ifQCikSfk電動機無起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動。電動機無起動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動。 勵磁繞組與勵磁繞組與控制繞組在空間位置控制繞組在空間位置相差相差90。4.4交流伺服電動機的機械特性曲線與單相異步電動機相似。交流伺服電動機的機械特性曲線與單相異步電動機相似。 有兩點不同：有兩點不同： 由于轉(zhuǎn)子電阻大，使臨界轉(zhuǎn)差率由于轉(zhuǎn)子電阻大，使臨界轉(zhuǎn)差率 sm= 1， 交流伺服電動機的機械特性曲線的形狀接近一條直線；交流伺服電動機的機械特性曲線的形狀接近一條直線；nTT TT +0

22、 1nTT TT +01由機械特性，加之轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，使交流伺服由機械特性，加之轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，使交流伺服電動機可以克服電動機可以克服“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”。單相異步單相異步電動機電動機交流伺服電交流伺服電動機動機(sm=1)ssT 與與伺服伺服電動機的轉(zhuǎn)向相反，成為電動機的轉(zhuǎn)向相反，成為，且轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，所以電動機能轉(zhuǎn)動慣量小，所以電動機能立即停轉(zhuǎn)立即停轉(zhuǎn)。4.4 一旦控制電壓消失，電動機應(yīng)能立即停轉(zhuǎn)。若電一旦控制電壓消失，電動機應(yīng)能立即停轉(zhuǎn)。若電動機還繼續(xù)轉(zhuǎn)動，稱這種現(xiàn)象為動機還繼續(xù)轉(zhuǎn)動，稱這種現(xiàn)象為“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”。 交流伺服電動機可以克服交流伺服電動機可以克服“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”的原因解釋如

23、下：的原因解釋如下：由由交流伺服電動機的機械特性曲線交流伺服電動機的機械特性曲線合成合成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩，0.4UkNUkN0.8 UkN0.6UkNn0T0.8UkNnT0 1sa a4.4 ( (a) ) 幅值控制幅值控制 控制繞組電壓和勵磁繞組電壓之間的相位控制繞組電壓和勵磁繞組電壓之間的相位差保持不變，改變加在控制繞組上電壓幅值的大?。徊畋３植蛔?，改變加在控制繞組上電壓幅值的大小； ( (b) )相位控制相位控制 保持控制電壓的幅值不變，僅改變其相位；保持控制電壓的幅值不變，僅改變其相位； ( (c) ) 幅幅 - 相控制相控制 同時改變控制電壓的幅值和相位。同時改變控制電壓的幅值和

24、相位。 在三種控制方法中，幅值控制和相位控制方法都需要在三種控制方法中，幅值控制和相位控制方法都需要較復(fù)雜的裝置，而幅值較復(fù)雜的裝置，而幅值 - 相位控制方法所需設(shè)備簡單，成相位控制方法所需設(shè)備簡單，成本較低，因而是最常用的一種控制方法。本較低，因而是最常用的一種控制方法。 交流伺服電動機的控制電壓交流伺服電動機的控制電壓 Uk 可以控制電機轉(zhuǎn)速的可以控制電機轉(zhuǎn)速的大小和方向。在交流伺服電動機運行時，通常保持勵磁繞大小和方向。在交流伺服電動機運行時，通常保持勵磁繞組所接電壓組所接電壓Uf 的大小和相位不變，只改變控制繞組所加電的大小和相位不變，只改變控制繞組所加電壓壓Uk的大小和相位，實現(xiàn)對交

25、流伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的大小和相位，實現(xiàn)對交流伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制。的控制。主要有以下三種控制方法：主要有以下三種控制方法：位置位置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器功率功率放大器放大器交流交流伺服伺服電動機電動機機械機械負(fù)載負(fù)載4.4位置指位置指令裝置令裝置位置反位置反饋裝置饋裝置位置隨動位置隨動系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 交流伺服系統(tǒng)常應(yīng)用于位置隨動系統(tǒng)中，如數(shù)控機床的交流伺服系統(tǒng)常應(yīng)用于位置隨動系統(tǒng)中，如數(shù)控機床的定位控制及加工軌跡控制、火炮的瞄準(zhǔn)、雷達(dá)天線的跟蹤等。定位控制及加工軌跡控制、火炮的瞄準(zhǔn)、雷達(dá)天線的跟蹤等。位置指令裝置位置指令裝置 將希望的位移量轉(zhuǎn)換成給定電信號；將希望的位移量轉(zhuǎn)換成給定電信號；

26、位置反饋裝置位置反饋裝置 將機械負(fù)載的實際位置轉(zhuǎn)換成電信號；將機械負(fù)載的實際位置轉(zhuǎn)換成電信號；比較環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 將位置信號與給定信號比較，得到偏差信號；將位置信號與給定信號比較，得到偏差信號；位置調(diào)節(jié)器位置調(diào)節(jié)器 保證系統(tǒng)穩(wěn)定并具有滿意的動態(tài)品質(zhì)；保證系統(tǒng)穩(wěn)定并具有滿意的動態(tài)品質(zhì)； 功率放大器功率放大器 控制伺服電動機，向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)?？刂扑欧妱訖C，向消除偏差的方向旋轉(zhuǎn)。 位置隨動系統(tǒng)是一個位置反饋系統(tǒng)：位置隨動系統(tǒng)是一個位置反饋系統(tǒng)： 步進電動機可將輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)變成直線位步進電動機可將輸入的電脈沖信號轉(zhuǎn)變成直線位移或角位移，移或角位移，即每輸入一個脈沖，步進電動機就轉(zhuǎn)動一個即每

27、輸入一個脈沖，步進電動機就轉(zhuǎn)動一個角度或前進一步。顯然步進電動機的位移與輸入脈沖的數(shù)角度或前進一步。顯然步進電動機的位移與輸入脈沖的數(shù)目成正比，它的速度與脈沖頻率成正比。目成正比，它的速度與脈沖頻率成正比。 反應(yīng)式、永磁式、永磁反應(yīng)式；反應(yīng)式、永磁式、永磁反應(yīng)式；單相、兩相、多相。單相、兩相、多相。本節(jié)只介紹反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。本節(jié)只介紹反應(yīng)式步進電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。速起動和制動的特點。被廣泛用于數(shù)控機床、繪圖機和自速起動和制動的特點。被廣泛用于數(shù)控機床、繪圖機和自動記錄儀表等場合。動記錄儀表等場合。可以通過改變輸入脈沖的頻率進行調(diào)速，具有快可以通過改變輸入脈沖的頻率進行調(diào)速

28、，具有快4.41324 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子AA C C B B 繞組繞組定子定子轉(zhuǎn)子：有四個齒轉(zhuǎn)子：有四個齒 (或多個齒或多個齒)，用鐵磁材料，無磁性也無繞組用鐵磁材料，無磁性也無繞組三對磁極三對磁極每對磁極上有一相繞組每對磁極上有一相繞組 磁極磁極定子和轉(zhuǎn)子都由硅鋼片疊成。定子和轉(zhuǎn)子都由硅鋼片疊成。 定子磁極上繞組的數(shù)目定子磁極上繞組的數(shù)目即是步進電動機的即是步進電動機的相數(shù)相數(shù)。 工作時將脈沖信號電壓按工作時將脈沖信號電壓按一定的順序加到三相繞組一定的順序加到三相繞組A - A 、B - B 、C - C上。上。4.41324轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子AA C C B B 繞組繞組磁極磁極三種運行方式

29、：三種運行方式：tttuAAuBBuCC根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進電動機順序，步進電動機有以下有以下A相相B相相C相相通電順序：通電順序：A-B-C-A-4.4 輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電三次為一個循環(huán)輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電三次為一個循環(huán)。1324轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子AA C C B B 繞組繞組磁極磁極三種運行方式：三種運行方式：tttuAAuBBuCC根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進電動機順序，步進電動機有以下有以下輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電三次為一個循環(huán)輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電三次為一個循環(huán)。通電順序：通電順序：AB-BC-CA-AB -4.4

30、 1324轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子AA C C B B 繞組繞組磁極磁極三種運行方式：三種運行方式：tttuAAuBBuCC根據(jù)繞組根據(jù)繞組通電通電的的順序，步進電動機順序，步進電動機有以下有以下輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電六次為一個循環(huán)輸入繞組的脈沖信號電壓波形，通電六次為一個循環(huán)。通電順序：通電順序：A-AB-B-BC-C-CA-A- 1243A C C B B A C C B B AA C C B B AA124312434.4 定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：A-B-C-A 轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。定子每個繞組通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子每個繞組

31、通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過30 角。角。定子繞組通電三次完成一個循環(huán)定子繞組通電三次完成一個循環(huán)。4.41243A C C B B A C C B B AA C C B B AA12431243 定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：A-C-B-A 定子繞組的通電順序相反，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也相反定子繞組的通電順序相反，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向也相反。定子繞組通電頻率的大小，決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢定子繞組通電頻率的大小，決定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢。4.41243A C C B B A C C B B AA C C B B AA12431243定子繞組通電順序：定子繞組通電順序：AB-BC-CA-AB 轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置

32、。轉(zhuǎn)子總是力圖轉(zhuǎn)到磁阻最小的位置。定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過 30 角。角。 定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過定子繞組每通電一次，轉(zhuǎn)子在空間轉(zhuǎn)過 15 角。角。定子繞組通電六次完成一個循環(huán)定子繞組通電六次完成一個循環(huán)。4.4AA C C B B 1243A C C B B AA C C B B A124312431243A C C B B A C C B B AA1243 1243A C C B B A 通電順序：通電順序：A-AB-B-BC-C-CA-A-4.4 Z 齒數(shù)，齒數(shù)，N 拍數(shù)拍數(shù) 定子每輸入一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，定子每輸入

33、一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，用用 表示，計算公式為表示，計算公式為轉(zhuǎn)速單位轉(zhuǎn)速單位 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分（分（r/min）f 輸入脈沖的頻率（輸入脈沖的頻率（Hz） 小步距角步進電機是通過增加齒數(shù)來實現(xiàn)的。定子每個極上小步距角步進電機是通過增加齒數(shù)來實現(xiàn)的。定子每個極上也要相應(yīng)地開幾個齒，定轉(zhuǎn)子上齒距相同。也要相應(yīng)地開幾個齒，定轉(zhuǎn)子上齒距相同。ACABCB若若 Z = 40，三相三拍，三相三拍 N = 3，則有則有4.4 3340360360NZ minr/50034010006060 NZfn若采用三相六拍若采用三相六拍 N = 6，則有則有 5 . 1640360360NZ minr/2506

34、4010006060 NZfn步距角步距角轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速步距角步距角轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速環(huán)形環(huán)形分配器分配器功率功率放大器放大器步進步進電動機電動機負(fù)負(fù)載載輸入脈沖輸入脈沖： 決定步進電動機定子繞組通電順序和電機轉(zhuǎn)速。決定步進電動機定子繞組通電順序和電機轉(zhuǎn)速。： 分配器輸出的脈沖信號必須經(jīng)過功率放大，才能作為分配器輸出的脈沖信號必須經(jīng)過功率放大，才能作為勵磁電流送到步進電動機定子繞組。勵磁電流送到步進電動機定子繞組。4.4方向指令方向指令 步進電動機的正常工作需要有一個驅(qū)動電源，為電機提供步進電動機的正常工作需要有一個驅(qū)動電源，為電機提供一定頻率的脈沖信號，并按一定的通電順序提供足夠的功率。一定頻率的脈沖信號，并按一定的通電順序提供足夠的功率。輸入脈沖決定轉(zhuǎn)