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电机与控制电子教案:单相异步电动机01
【课题】
第一章单相异步电动机
【教学目标】
1.知识目标:了解电动机的基本结构。
2.能力目标:掌握单相异步电动机的基本工作原理。
3.情感目标:激发学生浓厚的学习兴趣,培养学生严谨的科学态度。
【教学重点】
电动机的结构。
【教学难点】
电动机的。
【教学方法】
读书指导法、分析法、演示法、练习法。
【课时安排】
2课时(90分钟)。
【教学过程】
〖新课〗
1. 定子
二、电动机
第二节 直流电动机工作原理与运行特性
一、直流电动机的运转原理
(师生互动,提问绪论介绍的换向式电动机运转过程)
思考:
电枢电流方向不变,会出现什么情况?
二、直流电动机的电磁转矩和电压平衡方程
1. 电磁转矩T
CT——转矩常数
2. 电枢电动势E
Ce——电动式常数
3. 电枢回路电压平衡方程式
电枢回路等效电路如图所示,可得:
或
例 一台直流电动机在正常运行时外加直流电源电压220V,电枢电流为10A电枢电阻为,求反电动势。
解:
三、直流电动机的机械特性
(一
硬机械特性:机械特性曲线的工作段接近于水平。软,反之。
1. 当电动机稳定运行时
此时工作点对应图中a 点上。
2. 电动机负载增加,转速下降时
此时工作点对应下图b点上。
:电动机的机械负载变化时,通过E的的变化反映到电枢电路,引起电流变化。
思考:
如果负载转矩增加造成电动机的转速下降,电动机内部如何调节?
(二)串励式电动机的机械特性
软机械特性:工作磁通随负载变化。负载增加、电流增加,与电枢电流成正比,故转矩增加,转速n显著下降。
如图所示
适用于电动工具,即负载经常变化,转速不要求稳定的场合。
特点:过载能力强,不允许空载或轻载运行(起动时带上20%~30%的额定负载)。防止“飞车”。
复励式直流电动机的机械特性介于两者之间。
第节
一、,求直接起动电流。若将起动电流限定在额定电流的两倍,应串联多大的起动电阻?
解:直接起动电流
可见直流电动机的起动电流很大。为限制启动电流,串联起动电阻R1,则电枢回路中总电阻为
起动电流设定为27A,则起动电阻为:
日用电器中直流电动机容量很小,可采用全压直接起动。因为全压起动,起动电流大,使电刷、换向器产生较大火花,不但使其使用寿命缩短,还因其表面电阻增大,造成电动机在额定运行状态下的转速下降,这是电子音响设备中支流电动机的常见故障。
二、、(复习公式)
从直流电动机的转速方程中可以看出,直流电动机的转速与电源电压U、磁通和电枢绕组有关,可见直流电动机的调速方法有三种。
1. 调压调速:,不受U的影响。调解U可以平滑的调解电动机转速,且机械特性硬度不受影响
2. 调磁调速:。调解励磁电流改变磁通,从而改变转速,机械特性变软。
3. 调解电枢电阻调速
在电枢回路中串联变阻器,增大电枢绕组。调速范围小,机械特性变软,精度低。但简单易行,用于调速比在2:1以下的小功率直流电动机中使用。
永磁式电动机采用调压或调电枢绕组的方式来调速。
* 第四节 其他类型的直流电动机
一
1. 定子
包括永久磁铁(磁钢)和机壳。
2. 转子
转子铁心由三翼式的硅钢片叠压而成,如下图所示 。
换向器由三块瓦型换向片装在衬套上构成圆柱形。如上图所示
三槽电枢绕组的线端与相应的换向片相连,两种连接方法:
一种是三个线圈的一端分别接换向片,另一端接在一起;另一种方法是三个线圈首尾串联,三个接线点分别接换向片。
3. 端盖
后端盖有塑料制成,内平行安装一对电刷。
(二)永磁式直流电动机的运转特性
与他励(并励)式直流电动机基本相同。
采用直接起动,调压或调解电枢绕组电阻进行调速。
二、
无刷直流电动机属于永磁式直流电动机。是有换向片和电刷的直流电动机的改进。
组成:电动机本体、转子位置传感器、电子换向控制电路三部分组成。如图所示
1. 电动机本体
组成:
主定子——相当于电枢
主转子——永久磁钢制成
2. 转子位置传感器
起转子位置跟踪作用。
(1)电磁式:转子上有一扇型导磁片,发送相应电信号。
特点:输出信号大、工作可靠、寿命长、结构较简单但体积大、制造工艺复杂。
(2)光电式:由一个旋转的遮光罩和固定不动的光源和光电管组成。当光线射到光电管上时,有电流输出。三个光电管依次接受光线照射,使绕组轮流通电,电动机持续旋转。
特点:传感器性能稳定、结构简单、抗震能力差、光源寿命短,对环境要求较高。
(3)磁敏式:利用磁敏感的半导体材料制成,常有霍尔元件、磁敏二极管和磁敏电阻。磁敏元件感应转子位置信号处理后,可控制电动机的定子绕组按顺序通电。
3.电子换向控制电路
由位置信号处理单元和功率逻辑开关单元组成。其原理框图(a)。
无刷直流电动机的缺点:转矩随转子位置变化的波动较大。
增加定子绕组的相数可以减少
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