电机与拖动基础教学课件作者周渊深第7章节-单相异步三相同步及其控制电机课件幻灯片.pptVIP

单相自整角机由三相绕组、定子铁心、转子铁心、单相绕组、电刷等部分组成。定子铁心用硅钢片叠成，内圆开槽，槽内嵌有对称三相绕组，三相绕组按星形联结后引出三个接线端。转子铁心按不同类型做成凸极式或隐极式，其上装有单相绕组。转子绕组通过滑环和电刷引出。 图7-28 自整角机的基本结构 （1）力矩式自整角机 力矩式自整角机同步联接系统电路如图7-29所示。其中自整角机a放在需要发送转角的地方，称为自整角发送机；自整角机b放在接收转角的地方，称为自整角接收机。它们的定子绕组又称同步绕组，用导线对接起来，转子绕组又称励磁绕组，接在同一交流电源上。 图7-29 力矩式自整角机电路 （2）控制式自整角机 控制式自整角机电路如图7-30所示。 图7-30 控制式自整角机电路 控制式自整角机中的接收机并不直接带负载转动，转子绕组不是接在交流电源上，而是用来输出电压，故又称输出绕组。由于该接收机是从定子绕组输入电压，从转子绕组输出电压，它工作在变压器状态，故称自整角变压器。 (a)励磁绕组在垂直位置时 (b)励磁绕组转过θ角时 图7-31 自整角机中的脉振磁通势 7.3.4 步进电动机 步进电机的作用是把输入的脉冲电信号变换为角位移输出，每输入一个脉冲电信号，电机就前进一步，转过一个角度。角位移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。在数控系统中作执行元件。步进电机按工作原理不同分为反应式、永磁式和混合式等，其中反应式应用最广。 1、基本结构 图7-32为三相反应式步进电机的示意图，定子有6个磁极，每个磁极上都套有控制绕组，相对两磁极的绕组为同一相，转子上有4个齿，齿宽与定子磁极极靴宽度相等，定、转子铁心均为凸极结构。反应式步进电机定子相数m一般取2～6，则定子极数为2m。本例m=3。 2、工作原理 (a) (b) (c) 图7-32 三相反应式步进电动机示意图 当A相绕组通直流电时，由于磁力线力图通过磁阻最小的途径，转子转到使转子齿1和3的轴线与定子A相绕组轴线重合的位置，如图7-32（a）所示； 当A相断电，B相通电时，转子将沿顺时针方向转过30°角，至转子齿2和4的轴线与定子B相绕组轴线重合为止，如图7-32（b）所示； 当B相断电，C相通电时，转子又顺时针转过30°角，转子齿3和1的轴线与定子C相绕组轴线相重合，如图7-32（c）所示。 如按A-B-C-A……顺序不断轮流接通和断开控制绕组，转子就按顺时针方向一步一步地转动。显然，步进电机的转速取决于输入励磁电脉冲的频率，旋转方向取决于控制绕组通电的顺序，如将通电顺序改为A-C-B-A……，则电动机反向转动。 一拍：控制绕组从一种通电状态转换到另一种通电状态。 上述通电方式，称为“三相单三拍”：“三相”是指定子共有三相绕组，“单”是指每次通电时，只有一相控制绕组通电，“三拍”是指经过三次切换通电状态完成一个循环，转子转过一个齿距对应的空间角度，步距角为30°。 步距角：转子每一拍所转过的空间角度。 (a) (b) (c) 图7-33 三相反应式步进电动机双三拍运行示意图 “三相双三拍”通电顺序是AB-BC-CA-AB……。A、B两相通电时，平衡位置如图7-33（a）；断开A相，使B、C相通电时，转子平衡位置如图7-33（b）；同理，断开B相，使C、A相通电时，平衡位置如图7-33（c）。转子转动方向与A-B-C-A…通电方式相同，步距角也仍为30°。如将通电顺序改为AC- CB- BA- AC…，电动机将反转。 “三相单双六拍”的通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…，相当于前面两种通电方式的综合，步距角变为15°。 综上所述可知，步进电机的转角与输入脉冲数成正比，其转速与输入脉冲频率成正比，因而不受电压、负载及环境条件变化的影响。 凸极同步电动机的电势平衡方程式为 根据此式可画出凸极同步电动机的相量图如图7-12所示。 图7-12 凸极同步电动机的相量图 图7-13 隐极同步电动机的功角特性和矩角特性 图7-14 凸极同步电动机的功角特性和矩角特性 3、稳定运行区和过载能力 同步电动机运行时也存在稳定问题。以隐极同步电动机为例： 图7-15 不同励磁电流时隐极同步电动机相量图 图7-16 同步电动机的V形曲线 7.2.6 同步电动机的启动 同步电动机的启动方法有辅助电机法，变频启