04.特种电机课案.ppt

工作原理 ： 硬磁材料制成的实心转子 定子产生的旋转磁场以一对等效磁极 定子磁场固定不转时，转子磁畴（磁分子）受磁化，排列方向与定子磁场方向相一致 定子磁场与转子之间只有径向力，切向力和转矩T=0 定子磁场以同步转速 n1逆时针方向旋转 转子处于旋转 磁化状态 磁畴之间很大的摩擦力， 使磁分子不能立即跟随 定子旋转磁场转过同样 的角度，而始终要落后 一个空间角度θc， θc称为磁滞角。 工作原理 ： 磁滞转矩TC ： 转子所受的磁拉力除径向分量以外还有一个切向分量，切向分量产生的转矩称为磁滞转矩TC ，使转子朝旋转磁场的方向旋转，大小仅决定于硬磁材料的性质，而与转子异步运行时的转速无关 转速等于同步转速时，转子不再被旋转磁化，而是恒定磁化，这时，磁滞式同步电动机就成为永磁式同步电动机了。 同步运行以后，转速恒定不变，转子磁极轴线与定子旋转磁场磁极轴线之间的夹角改由负载大小决定，在0～θc之间 磁滞式同步电动机的转速低于同步转速时，转子与旋转磁场之间有相对切割运动。磁滞转子中会产生涡流，与旋转磁场作用产生涡流转矩。 所以磁滞式同步电动机起动时，不仅有磁滞转矩，还有涡流转矩，不但能够自行起动，而且起动转矩较大 二、工作原理 三相磁阻式步进电动机 单三拍控制时的工作原理 磁力线总是通过 磁阻最小的路径 闭合，转子受到 磁阻转矩的作用 W相控制绕组通电，U、V两相控制绕组不通电 转子齿1和3与定子W相 磁级轴线对齐，转子停 止转动 结论： 按U－V－W－U的顺序轮流给各相控制绕组通电 转子在磁阻转矩的作用下按U－V－W相序方向一步一步的转动 转速: 取决于绕组变换通电 状态的频率，即输入 脉冲的频率。 旋转方向 : 取决于控制绕组轮流 通电的顺序。 几个概念： “一拍” 控制绕组从一种通电状态变换到另一种通电状态。 步距角θb 每一拍转子转过的角度。 三相步进电动机的控制方式 三相单三拍、三相双三拍、三相单、双六拍控制方式 。 转子转过一个齿距需要的拍数为m 转子齿数 三相单三拍控制方式 每次只有一相控制绕组通电，切换三次为一个循环。 运行不稳定，很少采用。切换瞬间，转子失去自锁能力，容易失步（即转子转动步数与拍数不相等），在平衡位置也容易产生振荡 三相单三拍控制方式 每次有两相绕组同时通电，如UV－VW－WU－UV，每一循环也需要切换三次，步距角与三相单三拍控制方式相同，也为30o 三相单三拍控制方式 通电顺序如：U－UV－V－VW－W－WU－U，步距角只有三相单三拍和双三拍的一半，为15o 在切换过程中始终保证有一相持续通电，力图使转子保持原有位置，工作比较平稳 转速： 脉冲电源的频率 为满足生产中小位移量的要求，须减小步距角，实际中转子和定子磁极都加工成多齿结构：如图Zr=40 改变步距角的方法① 齿距角为9o，采用三相单 三拍通电时各量的计算： 采用三相六拍通电时： Zr=40的步进电动机的 计算： 改变步距角的方法② 增加相数也可以增加拍数从而减小步距 相数增多，所需驱动电路就越复杂 常用的步进电动机除了三相以外，还有 四相、五相和六相。 三、主要技术指标和运行特性 （一）步距角 步距角与定子绕组的相数、转子的齿数和通 电方式有关。 目前我国步进电动机的步距角为0.36o～90o， 常用的有7.5o/15o、3o/6o、1.5o/3o、 0.9o/1.8o、0.75o/1.5o、0.6o/1.2o、 0.36o/0.72o等几种 。 （二）最大静转矩 静转矩是指步进电动机处于稳定状态下的电磁 转矩。 在稳定状态下，如果在转子轴上加上负载转矩 使转子转过一定角度θ，并能稳定下来，这时 转子受到的电磁转矩与负载转矩相等，该电磁 转矩即为静转矩，而角度θ即为失调角。对应 于某个失调角时，静转矩最大，称为最大静转 矩。 （三）矩频特性 步进电动机的动态转矩和脉冲频率的关系称 为矩频特性。步进电动机的动态转矩随着脉 冲频率的升高而降低。 动态转矩： 步进电动机的控制绕组的电脉冲时间间隔大于 电机机电过渡过程所需的时间，步进电动机进 入连续运行状态，这时电动机产生的转矩称为 动态转矩。 （四）起动频率和连续运行频率 起动频率fst 一定负载转矩下能够不失步起动的最高脉冲频率。fst的大小与驱动电路和负载大小有关。步距角θb越小，负载越小，则起动频率越高。 制动频率 起动频率 步进电动机的工作频率 连续运行频率 负载转矩相同时，正、反向的起动频 率和制动频率一样 连续运行频率f 步进电动机起动后，当控制脉冲连续上升时，能不失步运行的最高频率，负载越小，连续运行频率越高。在带动相同负载时，步进电动机的连续运行频率比起动频率高得多