电力拖动与运动控制系统（ 第二版） 教学课件 作者 罗飞郗晓田文小玲许玉格 编著 第八章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第八章 特殊电动机调速控制系统 内容提要 单相异步电动机调速系统 ； 无刷直流电动机调速系统 ； 永磁同步电动机调速系统 ； 直线电动机调速系统 ； 步进电动机调速系统； 开关磁阻电动机调速系统 。 8.1单相异步电动机调速系统 单相异步电动机是一种容量功率等级在百瓦以内的由单相交流电源供电的旋转电机。单相异步电动机结构简单，工作可靠，使用方便，成本低廉，所以单相异步电动机在国民经济各部门及家用电器设备中，有着非常广泛的应用，例如电风扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器、医疗器械及自动控制装置等。但是单相异步电动机存在无法自主启动，平滑调速性能差等问题。 8.1 内容提要 单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机的启动与调速 8.1.1单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机的定子绕组为单相，多为笼型转子结构，单相异步电动机的工作原理如图8－1所示，当单相定子绕组外接交流电压 后，在定子和转子气隙中产生交变的脉振磁场。该脉振磁场在空间并不旋转，只是磁通或磁感应强度的大小随时间作正弦变化。 8.1.2单相异步电动机的启动与调速 8.1.2.1 单相异步电动机的启动 1.电容分相式异步电动机 加辅助绕组B与主绕组A在空间相差90°电角，并在辅助绕组B电路中串联电容或电阻，使两电流在时间上有相位差。应用辅助绕组可以使单相感应电动机建立旋转磁场而启动。图8-3所示为电容分相式异步电动机的接线原理图。 定子上有两个绕组AX和BY，AX为运行绕组（或工作绕组），BY为启动绕组，它们都嵌入定子铁芯中，两绕组的轴线在空间互相垂直。在启动绕组BY电路中串有电容C，适当选择参数使BY绕组中的电流在相位上超前AX绕组中的电流 。通电后能在定、转子气隙内产生一个旋转磁场，使其自行启动。在此旋转磁场作用下，鼠笼转子将跟着旋转磁场一起旋转，若在启动绕组BY支路中，接入一个离心开关QC。电动机启动后，当转速达到额定值附近时，借离心力的作用，将QC打开，此后电动机就成为单相运行，此种结构形式的电动机，称为电容分相启动电动机。也可不用离心开关，即在运行时并不切断电容支路，称为电容分相运转电动机。这类单相电容电动机适用于负载一定的场合。 2.罩极式单相异步电动机 罩极式电动机的结构如图8－5（a）所示。一些功率较小的单相异步电动机，定子做成凸极集中绕组，在磁极一侧开一小槽，用短路铜环罩住磁极的一部分，将磁极中磁通分成两部分。当磁通变化时，由于电磁感应作用，在罩极线圈中产生感应电流，阻止通过罩极部分的磁通变化，经过有阻尼作用的短路环的磁通将在时间上滞后于不经过短路环的磁通，形成空间上相差一定角度，时间上又有一定相位差的两部分磁通，达到与前述旋转磁场相似的效果，便能产生启动所需的转矩，其磁场如图8－5（b）所示。利用这种形式启动的单相异步电动机称为罩极式单相异步电动机。 8.1.2.2 单相异步电动机的调速方法 许多单相电容电动机常用主绕组或副绕组抽头的接法实现调速，根据不同的连接方法，主要有 L形接法和 T形接法。 （1）L形接法 L形接法的三个绕组分别为主绕组A、辅助绕组B及附加绕组A。其中A绕组轴线与A绕组轴线重合，而与B绕组轴线空间差90°电角，绕组连接成“L”字形，如图8－7所示。在单相电源电压一定时，图8－7（a）所示为高速接法，图（b）所示为低速接法。它们的主要差别是，图（a）是主绕组A单独接电源，图（b）则是绕组A与A串联后接电源。图（a）的主绕组匝数少，主磁通大；图（b）则因匝数多而主磁通小。电动机的电磁转矩大小主要取决于主磁通的大小，按图（a）接法时工作转速高，按图（b）接法时工作转速低。再增加附加绕组或在附加绕组中增设中间抽头，即可获得多速控制。 （2） T形接法 T形接法原理电路如图8－8所示。图（a）附加绕组A′没有接入电路，此时主绕组没有附加匝数，主磁通大，因而电机工作转速高，为高速接法；图（b）为低速接法。 8.2 无刷直流电动机调速系统 直流无刷电动机的工作原理 直流无刷电动机的特性 无刷直流电动机的调速 8.2.1直流无刷电动机的工作原理 直流无刷电动机的工作原理和运行特性与直流电动机是相似的，因此我们从直流电动机的基本原理出发讨论其工作原理。 8.2.1 内容提要 8.2.1.1 直流电动机的工作原理 已知直流电机的电磁转矩为： 8.2.1.2 反装式直流电动机 8.2.1.3 直流无刷电动机工作原理 由此可见，直流无刷电机自身构成频率闭环控制。如电动机的转速（频率）加快，受控于转子位置检测的电枢电流切换速度也自动加快。因此，