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第八章 控制电机 8.1单相异步电动机 可见，起动转矩为零。转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。 1当n0时，转矩T0，此时的电磁转矩是驱动性质的，电机属于正转运行 2当n0时，转矩T0，此时的电磁转矩仍然是驱动性质的，电机反转运行 3当n=0时，转矩T=0，显然这是不行的，电机将无法起动，即，我们希望当转速=0时，转矩不应为零！ 由此可见，单个绕组通电，电机可以运行，但不能起动，因此必须有两相绕组才行。 单相异步电动机的关键问题是如何起动的问题，而起动的必要条件是： 1）定子具有空间不同相位的两个绕组 2）两相绕组中要通入不同相位的交流电流 第一个条件显然应该是满足的，所以，现在的关键问题是如何实现电流的分相问题，根据分相方法的不同，我们把单相异步电动机又分为： 8.1.2 单相异步电动机的分类和起动方法 1）单相电阻分相起动异步电动机 2）单相电容分相起动异步电动机 3）单相电容运转异步电动机 4）单相电容起动与运转异步电动机 5）单相罩极式异步电动机 下面，我们分别来看一下，各种类型的单相异步电动机： (一)、分相式异步电动机 优点： 1）如果电容器的电容量配的合适，可以实现两个电流之间的相位差为90， 2）副绕组的容性可以抵消一些本身所有的感抗，使电抗减小，所以副绕组的匝数不象电阻分相时受到限制，从而可以增加一些，使的磁动势增加。 这两点的实现，可以使我们得到一个接近圆形的磁动势，即较大的起动转矩，而起动电流还会下降！ 这种电动机，由于两相绕组中电流的相位相差不大，所以，气隙磁动势是一个椭圆形，因此起动电流比较大，而起动转矩却不是很大。 三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。 8.2测速发电机 8.2.1直流测速发电机 直流测速发电机是一种微型直流发电机，其作用是把拖动系统的旋转角速度转变为电压信号。 结构：与直流发电机基本相同。 工作原理：与直流发电机相同。 按励磁方式 1、工作原理：直流测速发电机的结构和工作原理与前面所讲的直流发电机是一样的，因此： 当磁通Φ=常数时，发电机的电动势为： E0=CeΦ0n 1）在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势：U0＝Ｅ0，显然输出电压U0与n成正比。 2）有负载时，若电枢电阻为Ra，负载电阻为RL，不计电刷与换向器间的接触电阻，则直流测速发电机的输出电压为： 整理后得 C为直流测速发电机输出特性的斜率，当Φ0、Ra及RL都不变时，输出电压U与转速成线性关系。对于不同的负载电阻RL，输出特性的斜率C不同，负载电阻越小，斜率C也越小， 2、误差分析： 显然，直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的，造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面：电枢反应，温度的影响和接触电阻。 负载R一定，当转速较高时U较大，Ia也较大，电枢反应产生的去磁作用使得磁通减小，输出电压要降低，为了减小电枢反应得到这种作用，使用测速发电机时，转速范围不要太大，负载电阻不能太小，还可以安装补偿绕组。 8.2.2交流测速发电机 1、结构介绍： 在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90?电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组，如图所示。 2、工作原理： 工作时，励磁绕组接频率为f的单相交流电源，此时显然沿着直轴方向将会产生一个脉振磁动势ΦD， 1）当转子不动时，脉振磁动势?D在空心杯转子中感应出变压器电势，产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场?D，也为d轴，都与处于q轴的输出绕组无磁通交链。 2） 当转子运动时，转子切割直轴磁通?D， 在杯型转子中感应产生旋转电势E r，其大小正比于转子转速n，并以励磁磁场?D的脉振频率f交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势E r在杯型转子中产生交流短路电流I r，其大小正比于E r，其频率为E r的交变频率f，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么电流I r所产生的脉振磁通?q的大小正比于E r，在空间位置上与输出绕组的轴线（q轴）一致，因此转子脉振磁场?q与输出绕组相交链而产生感应电势E，据上分析有： 输出绕组感应产生的电势E实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压U，其大小正比于转速n，其频率为励磁电源的频率f。当然，这里