电机的种类讲义及工作原理

定义：指在控制电压保持不变的情况下，直流伺服电 动机的转速n随转矩变化的关系。
nn0kTem
式中：
n0
U,k ke
Ra kekT
第7章 驱动和控制微电机
当转矩为零时，电机转速仅与电枢电压有关，此时的转速 称为理想空载转速
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n0
U ke
当转速为零时，电机转矩仅与电枢电压有关，此时的 转矩称为堵转转矩
电机的种类及工作 原理
精品
第7章 驱动和控制微电机
7.1 单相异步电动机
内容要点：
⒈ 了解单相感应电动机的结构特点、优缺点及应用情况； ⒉掌握单相感应电动机的工作原理，弄清单相感应电动 机为什么没有起动转矩？ ⒊重点掌握单相感应电动机的的起动方法与类型。
一、概述 1、 应用情况
广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、 空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设备中。
三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继续运转。
3）由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力低，TF不 变，n下降→S上升→I2`上升→I1上升→温升增加。
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7.1.2 单相异步电动机的主要类型
根据获得旋转磁场方式的不同，主要分为分相电动机和罩极 电动机
一、分相起动电动机
分相起动电动机包括电容起动电动机、电容电动机和电阻 起动电动机
二、罩极电动机
1、结构特点： 定子作成凸极式，由硅钢片叠压而成，工作绕组为 集中绕组，套在定子磁极上，每个极靴表面1/3～1/4 处开有一个小槽，放入罩极绕组（短路环），如下 图：
第7章 驱动和控制微电机
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2、工作原理
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3 在时间上滞后 1 一个角度Ψ，而两个绕组在空间也
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2、 优缺点 优点：结构简单，成本低廉，噪音小。 缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较 大，功率因数及过载能力都较低。 故单相感应电动机只能作成小容量： 微型：几瓦～750瓦； 小型：550瓦～3700瓦。
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2、 结构
与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。转子 结构都是笼型的，定子铁心由硅钢片叠压而成。定子铁心上嵌 有定子绕组。
应按长期工作设计。
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特点：
ⅰ）起动绕组和电容器按长期工作设计； ⅱ）过载能力、功率因数和效率均较高； ⅲ）容量能做到五十瓦至几千瓦； ⅳ）应用比较广泛，如应用于压气机、空 调等。
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3 电阻起动电动机
在起动绕组中串联电阻来分相，即工作绕组电阻小，电抗大； 起动绕组电阻大，电抗小。
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二、基本工作原理
1 、单相绕组通入单相交流电时的情况
单相交流绕组通入单相交流电流将产生脉动磁势，一个脉 动磁势可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的圆形 旋转磁势。分别用F+、F-表示，建立起正转和反转磁场ф+、ф-， 这两个磁场切割转子导体，产生感应电动势和感应电流，从而 形成正反向电磁转矩Tem+、Tem-，叠加后即为推动转子转动的 合成转矩Tem。
1、电容起动电动机 特点：
ⅰ）起动绕组和电容按短时工作设计； ⅱ）电容起分相和提高功率因数的作用。 由 于 起 动 绕 组 和 电 容 按 短 时 工 作 设 计 ， 因 此 ， 当 n达 75 ～ 80%n1时，离心开关自动打开。
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2、电容电动机 电容电动机实质是一台两相异步电动机，起动绕组和电容
分析： 1）转子静止时，n=0,S=1，合成转矩为0。单相感应电动机无 起动转矩，故单相异步电动机不能自行起动。
三相异步电动机电源断一相，相当于一台单相异步电动 机，故不能起动。
2）当s≠1时，T≠0，且T无固定方向，取决于s的正负。一旦 旋转，转向依外力方向而定，即在外力矩作用下，电机可朝外 力方向旋转。
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U Ra
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直流伺服电动机的机械特性如下：
2、调节特性
定义：指负载转矩恒定时，电机转速与电枢电压的关系。
直流伺服电动机的调节特性如上图所示。
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7.4.2 交流伺服电动机
一、交流伺服电机的工作原理
交流伺服电动机一般为两相交流电机，由定子和转子两部分组成。 转子有笼形和杯形两种。定子为两相绕组，并在空间相差90°电角度，一个
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设电动机转速为n，则对正转磁场而言， 转差率s+为
S n1nS n1
对反转磁场而言，转差率s-为
Sn1n2S n1
即 S 当 0 时 S ， 2 ,当 S 0 时 S ， 2
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单相异步电动机的T=f(s)曲线
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相隔一个角度，产生旋转磁场，转向由未罩极部分转向罩
极部分。电机转向也由未罩极部分转向罩极部分。
3、改变转向的方法： 1） 定子上绕制两套起动绕组； 2） 将定、转子反向安装。
4、优缺点：起动转矩小，结构简单，不需要电容器。 5、应用: 用于小容量电动机中。如应用于小型风扇、源自文库 动模型和电唱机中。
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分类： 1、直流伺服电动机； 2、交流电动机
分类：
• 普通型直流伺服电机；
• 盘型电枢直流伺服电动机；
• 空心杯直流伺服电动机；
• 无槽直流伺服电动机。
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二、直流伺服电动机的运行特性
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1、机械特性
单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可， 但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运 行的电动机没有起动转矩。
为使电动机能自行起动和改善运行性能，除工作绕组（又 称主绕组）外，在定子上还安装一个辅助的起动绕组（又称副 绕组）。两个绕组在空间相距900或一定的电角度。
继续
继续
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小结：
1、单相异步电动机的结构特点、优缺点及应 用情况，单相异步电动机广泛应用于家电、医 疗器械、轻工设备中；
2、单相感应电动机的工作原理，为什么 没有起动转矩？ 3、单相感应电动机的的起动方法与类型 1）分相起动电动机；2） 罩极电动机。
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7.4 伺服电动机
7.4.1 直流电动机 一、直流伺服电机的结构