电机与电气控制案例教程 教学课件 ppt 作者 何永艳 王锁庭 主编第4章 控制电机及其他电动机.ppt

电机与电气控制案例教程 第四章 控制电机及其他电动机 在拖动系统中，除了使用前述的直流电动机和三相异步电动机外，还有使用其它各种用途的电动机。如单向异步电动机、同步电动机、直线电动机等。 在日常生活中，很多家用电器中均配备单向异步电动机，如洗衣机、电冰箱、电风扇、抽排油烟机等。这些设备的电动机均有一个共同的特点：功率不大、使用单向交流电源。 同步电动机是常用的三大类电动机（直流、异步、同步电动机）中一类重要的电动机。同步电动机与异步电动机一样，都属于交流电动机。由于同步电动机转速不随负载转矩的变化而变化，且与定子电流的频率有严格的比例关系。这一特点使它在电力拖动系统中占有越来越重要的地位。 直线电动机是一种新型电动机，它是直接将电能转换为直线运动的驱动机械，省去了中间转换机构，并具有速度范围宽、推力大、精度高等特点。 控制电机。它广泛应用于国防、航天航空技术、先进工业技术、民用领域之尖端技术与现代化装备中。如雷达的扫描跟踪、舰船方位控制、飞机自动驾驶、轧钢控制、数控机床控制、工业机器人控制、遥测遥控、医疗设备、自动化仪表及计算机外围设备等。 主要内容 4.1 单相异步电动机 4.2 三相同步电动机 4.3 直线电动机 4.4. 伺服电动机 4.5. 步进电动机 4.6 测速发电机 4.7 自整角机和旋转变压器 4.1 单相异步电动机 单相异步电动机是用单相电源供电的一类驱动用微型电动机。它具有结构简单、成本低廉、运行可靠，以及维修方便等一系列的优点，特别是因为它可以直接使用普通民用电源，所以广泛地应用于小型电动工具、日用电器、仪器仪表、商业服务、办公用具和文教卫生设备中。 电风扇的种类很多，规格各异，它的功能随它使用的不同场合而不同。但是电风扇的主要功能是送风、吹凉，尽管它的型号很多，但原理与结构基本相同，其中电动机就是电风扇的心脏部分，其性能指标基本上就可以决定电风扇的质量高低。 电风扇用的电动机可分为交流和直流电动机，一般使用的有单相电容运转异步电动机、罩极电动机、交直流电动机和直流电动机等，其中以单相电容运转异步电动机的用量占绝大多数。 4.1.1 【案例说明】电风扇的调速电路 4.1.2 【知识进阶1】单相异步电动机的结构 4.1.3【知识进阶2】单相异步电动机工作原理 4.1.4【知识进阶3】 单相异步电动机的起动方法 4.1.5 【技能拓展】电冰箱中的单相异步电动机 【问题探讨】 4.1.1 电风扇的调速电路 图4-1为采用电容分相式异步电动机拖动，利用电抗器降压进行调速，调速电路中串入具有抽头的电抗器，当转速开关S处于不同位置时，电抗器的电压降不同，使电动机端电压改变而实现有级调速。 4.1.2 单相异步电动机的结构 单相异步电动机的结构与三相笼型异步电动机结构相似，但转子只采用笼型，定子只安装单相绕组或两相绕组。与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大，运行性能较差，所以单相异步电动机只制成小容量的。 4.1.3 单相异步电动机工作原理 （1）单相绕组的脉振磁场及脉振磁场的分解 单相异步电动机定子上的主绕组是一个单相绕组。当主绕组外加一个单相正弦交流电源后，就有单相正弦交流电流通过主绕组，在气隙中就会产生一个脉振磁场（或称脉动磁场）。 为了便于分析问题，利用已经学过的三相异步电动机的知识来研究单相异步电动机，因此首先将脉振磁通势分解为旋转磁通势。 4.1.3 单相异步电动机工作原理 通过图4-2分析可知，一个脉振磁通势可以分解为两个大小相等（大小为脉振磁通势幅值的一半，）、旋转速度相等、旋转方向相反的正、反向旋转磁通势；反之，同样也成立。其中与电动机转动方向相同的磁通势称为正向旋转磁通势，而与电动机转动方向相反的磁通势称为反向旋转磁通势，由正、反向磁通势对应产生的磁场分别称为正向旋转磁场和反向旋转磁场。相反，幅值相等的一正一反两个旋转磁场同样也能合成一个脉振磁场。 4.1.3 单相异步电动机工作原理 （2）单相异步电动机的机械特性 由于脉振磁场可以分解为两个正、反向的旋转磁场，因此可以认为单相单绕组异步电动机的电磁转矩，是由这两个正、反向旋转磁场分别产生的电磁转矩所合成，即。故此可得到单相异步电动机的机械特性，如图4-3中的曲线3所示。当为拖动转矩时，就为制动转矩。从曲线上可以得到如下结论： 4.1.3 单相异步电动机工作原理 1）当转子不动时 ，表明单相异步电动机无起动转矩，如不采取其它措施，则不能自行起动。 2）当n0,，T0，机械特性在第二象限，属于拖动性质转矩，也就是说由于某种原因使电动机正转后，电磁转矩能使电动机继续正转运行。 3） 当n0,，T0，机械特性在第四象限，T仍为拖动性质的转矩，同样，若电动机已经反转了，则仍能继续反转。 由于存在反向电磁转矩，它