1、主磁極電樞換向器電刷裝置剖面圖：電樞1；主磁極2；換向極4；機(jī)座6電樞鐵心沖片換向器：換向片3；連接片4；云母環(huán)2發(fā)電機(jī)電動機(jī)taTKI-一對磁極的磁通(Wb);n-電樞轉(zhuǎn)速(r/min); Ke -與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù).式中:E-電動勢(V);-一對磁極的磁通(Wb); Ia-電樞電流(A); Kt-與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù).式中:T-電磁轉(zhuǎn)矩(Nm);nKEeaaUEI ReEKneaeeRUnIKK02aeetRUnTnnKK K上式為直流電動機(jī)機(jī)械特性的一般表達(dá)式式中,Ra為電樞電阻.以代入得:taTKI由將Ia值再代入,得:額定負(fù)載時(shí),轉(zhuǎn)速降落不多,是硬特性;金屬切削機(jī)床,冷軋機(jī),造紙機(jī)等宜于選

2、用硬特性的電動機(jī).02aeetRUnTnnKK KN0 500 751NNaNNNpURU II NNaeNNUI RKn0NeNUnK9 55NNNPTn(1)電樞電阻Ra的估算:(2)理想空載轉(zhuǎn)速no計(jì)算:(3)額定轉(zhuǎn)矩Nn的計(jì)算:no,TN,找出兩個(gè)點(diǎn),即理想空載點(diǎn)(o,no)和額定運(yùn)行點(diǎn)(TN,nN),通過這兩點(diǎn)作出自然機(jī)械特性.0 500 751NNaNNNpURU II =0.71NNaeNNUI RKn=0.132NoeNUnK=1667r/min9 55NNNPTn=35Nm附加電阻Rad越大,機(jī)械特性越軟.nnTKKRRKUnteaadeN0202aeetRUnTnnKK K

3、NoeNUnK隨U的變化而變化02aeetRUnTnnKK K02aeetRUnTnnKK K空載運(yùn)行-飛車事故. 面剛剛學(xué)習(xí)過的一種人工機(jī)械特性.;n反接制動;n能耗制動.3)特點(diǎn):(1)利用位能轉(zhuǎn)矩帶動電動機(jī)發(fā)電,將機(jī)械能變成電能,向電源饋送.(2)重物下放時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速仍高于理想空載轉(zhuǎn)速,運(yùn)行不太安全.TKKRRKUnteadae2 為了限制制動時(shí)比較大的電樞電流,實(shí)施電源反接制動時(shí),一定要在電樞電路中串入限流電阻. 應(yīng)用在需要迅速減速或頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上.反接制動TKKRRKUnteadae21)運(yùn)用: 起重機(jī),卷揚(yáng)機(jī);2)缺陷:機(jī)械特性軟,實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速困難;3)留意:串電阻調(diào)速與起動

4、特性相似,但起動電阻與調(diào)速電阻不同. 1)特點(diǎn):容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速;機(jī)械特性是一組平行線,硬度不變;不需用其他起動設(shè)備.2)運(yùn)用;適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,組成SCR-M系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用.第11章將重點(diǎn)學(xué)習(xí).1)特點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速;機(jī)械特性軟;調(diào)速范圍不大.2)運(yùn)用:適用于恒功率負(fù)載.一般與調(diào)壓配合使用.3)留意:在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)-弱磁增速.1500220055. 955. 9NNNnPTT13. 015007 . 14 .12220NaNNeenRIUKK24. 113. 055. 955. 9etKK16. 024. 113. 02tKKe12361416. 07 . 113. 01

5、802NteaeTKKRKUn1962n(1)此時(shí),U=180V,Ra=1.7歐=1499. 055. 9etKK099. 02teKK(2)此時(shí),U=UN=220V,Ra=1.7歐min/196214099. 07 . 11 . 0220(2rTKKRKUnNteaeN(3)此時(shí),U=UNa=220V;電樞電路總電阻R=Ra+Rad=1.7+2=3.713. 0eK24. 1tK16. 02teKK13681416. 07 . 313. 02202NteadaNeNTKKRRKUn(以上轉(zhuǎn)速單位為r/min)1 . 08 . 0NeeKK. .轉(zhuǎn)子同樣由硅鋼片疊壓而成轉(zhuǎn)子同樣由硅鋼片疊壓而成

6、, ,壓裝在壓裝在轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)軸上; ;轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和線繞式兩種轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和線繞式兩種. .線繞式異步電動機(jī)還有滑環(huán)線繞式異步電動機(jī)還有滑環(huán), ,電刷機(jī)構(gòu)電刷機(jī)構(gòu). .5.定子鐵心定子鐵心,6.定子繞組定子繞組,7.轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸,8.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子,9.風(fēng)扇風(fēng)扇,11.軸承軸承,12.機(jī)座機(jī)座00nnnS此時(shí)的合成磁場如圖此時(shí)的合成磁場如圖(d)(d)所示。合成磁場從所示。合成磁場從t=0t=0瞬間所在瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了。按以上分析可以證明：當(dāng)三。按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場的方向在空間也不相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場的方向在空間也

7、不斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。t=T/2t=T/2時(shí)，時(shí)，t=T/2=,iA=0t=T/2=,iA=0；iBiB為正；為正；iCiC為負(fù)。為負(fù)。pfn600式中式中,f,f為電源頻率為電源頻率50HZ;p50HZ;p為電動機(jī)的磁極對數(shù)為電動機(jī)的磁極對數(shù). .電動機(jī)的磁極對數(shù)為電動機(jī)的磁極對數(shù)為1 1時(shí)時(shí), ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為3000r/min;3000r/min;電動機(jī)的磁極對數(shù)為電動機(jī)的磁極對數(shù)為2 2時(shí)時(shí), ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為1500r/min;1500r/min;電動機(jī)的磁極對數(shù)為電動機(jī)的磁極對數(shù)為3 3時(shí)時(shí), ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為1000r/m

8、in.1000r/min.留意留意:三相繞組連接成星形三相繞組連接成星形,每相繞組承受相電壓每相繞組承受相電壓220V; 三相繞組連接成三角形三相繞組連接成三角形,每相繞組承受線電壓每相繞組承受線電壓380V.dtdNe1其有效值為其有效值為 : :11144.4NfE 定子和轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電勢定子和轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電勢11EU其大小為其大小為:11EU忽略忽略R1和和X1上的電壓降上的電壓降,有有:)1(11111EIIUxjR考慮定子電流產(chǎn)生的漏磁考慮定子電流產(chǎn)生的漏磁通通, ,用復(fù)數(shù)表示為用復(fù)數(shù)表示為: :一相電路圖一相電路圖dtdNe2222244. 4NfE 12sff 其中其中212

9、44. 4NfEo起動瞬間起動瞬間osEE2221202LLfXosxx22220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOSNNNnPT9550NNNNNIUPcos31111cos3IUP 1112PPPPPP2等于等于P1減去電動機(jī)的總損耗減去電動機(jī)的總損耗電源輸入的功率P1:電動機(jī)的輸出功率P2(銘牌功率)VNfE1634023. 03205044. 444. 4111VNfEo102023. 0205044. 444. 4212HzfsfN43. 1500285. 012解解:1):1)由電勢計(jì)算公式得由電勢計(jì)算公式得 : : VNfEo102023.

10、0205044. 444. 42123)3)額定轉(zhuǎn)速時(shí)額定轉(zhuǎn)速時(shí), ,轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)子電動勢的頻率2)2)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí),f2=f1,f2=f1,得得 AXREIst5 .24208. 002. 0202222022202例例2:一臺一臺4極三相異步電動機(jī)極三相異步電動機(jī),電源頻率電源頻率50Hz, 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速1440r/min,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電阻子電阻0.02歐歐,轉(zhuǎn)子電抗轉(zhuǎn)子電抗0.08歐歐,轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢E20=20V,求求: 1)電動機(jī)的電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速;2)電動機(jī)起動時(shí)的轉(zhuǎn)子電流電動機(jī)起動時(shí)的轉(zhuǎn)子電流.解解;1)電動機(jī)為電動機(jī)為4極極,磁極對數(shù)磁極對數(shù)p

11、=2,有有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)電動機(jī)起動時(shí)的轉(zhuǎn)子電流電動機(jī)起動時(shí)的轉(zhuǎn)子電流 22cosIKTt220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOS21244. 4NSfEo代入代入用用代入代入,合并上面幾個(gè)式子得轉(zhuǎn)矩又一公式合并上面幾個(gè)式子得轉(zhuǎn)矩又一公式:2202222)(SXRUSRKT留意留意,轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比NNNnPT955000nnnSNN2202222XRURKTstNststTT有有: :202XRSm2022XUKTmanNmanmTT解解(1)電動機(jī)額定功率與供電變壓器容量之比為電動機(jī)額定

12、功率與供電變壓器容量之比為 75/320=0.2340.2 電動機(jī)不宜直接起動電動機(jī)不宜直接起動. (2)(2)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩分別為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩分別為 TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484Nm TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484NmTst=1.9TN=1.9X484=920NmTst=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用如果采用Y- Y- 降壓起動降壓起動, ,則起動轉(zhuǎn)矩僅為起動轉(zhuǎn)矩的三分之一則起動轉(zhuǎn)矩僅為起動轉(zhuǎn)矩的三分之一, ,即即TstY=1/3X920=307200=TLTstY=1/3

13、X920=307200=TL因此因此, ,可以采用可以采用Y- Y- 降壓起動降壓起動. .2cos2cos2cos3AXREIst87604163. 00344. 01462222022202206. 0cos2202222XRR984. 0cos2得得222222)(cosXRRRR得得R=0.0732歐歐; 由由222222)(XRREI由下式由下式0196. 0202 SXX5 .17202 SEE12. 060052860000nnnS (3)984. 0cos222222NNXRRAXREINNN160222222006243. 0202XSXNN6 . 5202ESENN0383

14、. 0600577600oNoNnnnS (2)的起重機(jī)在下放的起重機(jī)在下放重物時(shí)的反饋制重物時(shí)的反饋制動狀態(tài)動狀態(tài). .可使重物勻速可使重物勻速下降如右圖中下降如右圖中a a點(diǎn)點(diǎn).b.b點(diǎn)是改變轉(zhuǎn)點(diǎn)是改變轉(zhuǎn)子外接電阻后的子外接電阻后的穩(wěn)定工作點(diǎn)穩(wěn)定工作點(diǎn). .3).3).能耗制動能耗制動00nnnSpfn600)1 (60Spfn異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有三種異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有三種:變磁極對數(shù)變磁極對數(shù)p;變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率S;變頻率變頻率f., ,到雙速到雙速, ,三速三速, ,四四速電動機(jī)速電動機(jī), ,雙速應(yīng)雙速應(yīng)用較多用較多. .)1 (60SpfnYY/: :用于重復(fù)短時(shí)工作制

15、的生產(chǎn)機(jī)用于重復(fù)短時(shí)工作制的生產(chǎn)機(jī)械械, ,如起重機(jī)械如起重機(jī)械. .)1 (60Spfn. .容在后面的章節(jié)詳細(xì)介紹容在后面的章節(jié)詳細(xì)介紹. .)1 (60Spfn1.3 控制電機(jī)簡介控制電機(jī)的主要作用是用來完成信息的傳遞與交換,而不是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換.1) 直流伺服電動機(jī)1.基本結(jié)構(gòu):與普通他激直流電動機(jī)相同.(有換向器)2.分類:電磁式(他激式); 永磁式,3.電氣原理圖:如右圖.其中(a)為電磁式(b)為永磁式.4.參數(shù):輸出功率1-600W.2).交流伺服電動機(jī)(1)構(gòu)造(1)定子:定子由硅鋼片疊成;在定子鐵心的內(nèi)圓表面嵌有兩套相差90度電角度的繞組:激磁繞組WF,控制繞組WC;這兩套繞

16、組分別由兩個(gè)電源供電.接線圖兩相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)(2)轉(zhuǎn)子:分為鼠籠型和杯型兩種.(1)鼠籠型轉(zhuǎn)子作得細(xì)而長,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體采用高電阻率的材料.用于小功率的自動控制系統(tǒng).產(chǎn)品型號SL系列.(2)空心杯型轉(zhuǎn)子作成薄壁圓筒形,放在內(nèi)外定子之間.用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng).產(chǎn)品型號SK系列.杯型轉(zhuǎn)子伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖激磁繞組1;控制繞組2;內(nèi)定子3; 外定子4;轉(zhuǎn)子5(2).基本工作原理兩相繞組WF和WC分別通入頻率相同的交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,使伺服電動機(jī)起動.取消WC后,要防止自轉(zhuǎn).(3).消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施 加大轉(zhuǎn)子電阻.如:采用薄壁杯形轉(zhuǎn)子.鼠籠條用高阻材料黃銅轉(zhuǎn)子電阻不同時(shí)的機(jī)械特性(4).交流伺服

17、電動機(jī)的特性和應(yīng)用控制方法;有三種.幅值控制,相位控制,幅-相控制幅值控制原理圖:控制電壓Uc越高,電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高.不同控制電壓下的機(jī)械特性應(yīng)用舉例(1)參數(shù):交流伺服電動機(jī)輸出功率為0.1-100W(再大則用直流伺服電動機(jī)); 電源頻率50-400Hz.(2)運(yùn)用:雷達(dá)天線的旋轉(zhuǎn)控制;飛機(jī)駕駛盤的控制;流體閥門開關(guān)控制,應(yīng)用方框圖2)步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的一種執(zhí)行元件(1)分類與結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動機(jī)分為反應(yīng)式,永磁式,和混合式三種.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分構(gòu)成.右圖中,定子有6個(gè)磁極,兩個(gè)相對的磁極組成一相;轉(zhuǎn)子上有均勻分布的4個(gè)齒.ABCABCABCAB

18、C1243ABCABC1243ABCABC1243ABCABC1243( a )( b )( c )( d )由環(huán)形分配器送來的脈沖信號，對定子繞組輪流通電。設(shè)相序?yàn)锳BCA。當(dāng)A相控制繞組通電，而B、C相不通電時(shí)，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，故電動機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)矩(靜轉(zhuǎn)矩)的作用，在此轉(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，如圖(a)所示， (2)步進(jìn)電動機(jī)的工作原理然后B相通電如圖(b)所示,轉(zhuǎn)子在空間沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過30度,轉(zhuǎn)子前進(jìn)一步.同理,C相通電時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖所示位置;D相通電時(shí),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖(d)所示位置.按A-B-C-A順序不斷地接通和斷開控制繞組,電動機(jī)便一步一步地轉(zhuǎn)動.(3)通電方式控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍，每一拍轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為一個(gè)步距角。步進(jìn)電動機(jī)的通電方式有三種。對于三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)來說，每次只有一相繞組單獨(dú)通電，如ABCA，控制繞組每換接三次構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，這種方式稱為三相單三拍；若每次有兩相繞組同時(shí)通電，如ABBCCAAB，每次循環(huán)換接三次，這種方式稱為三相雙三拍；若單相通電和兩相通電輪流進(jìn)行，如AABBBCCCAA，這種方式被稱為三相六拍。(4)小步距角步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)無論采用哪種通電方式，步