1、第四章,电机与电器,4.1 磁路与变压器,4.1.1 磁路的基本知识,当电流通过线圈时，产生的磁通绝大部分通过铁心闭合，称为主磁通，用表示,小部分磁通沿铁心以外空间闭合，称为漏磁通，用S表示。,漏磁通很小，在工程中常略去不计。,主磁通通过的闭合路径称为磁路。,用以产生磁场的电流称为励磁电流。,磁路中有很短的空气隙,变压器,电磁铁,各段截面积基本相等，为均匀磁路,直流电机,磁路中也有空气隙,磁路的基本物理量,磁感应强度B ：表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。单位是特斯拉(T)，简称特。,磁通： 在均匀磁场中，磁通 等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即,或,的单位是韦伯(Wb)，
2、简称韦。,1 T=1 Wbm2(韦米2),磁导率 ：磁导率 是表示物质导磁性能的物理量。单位是亨米(H/m)。,相对磁导率r：, o是真空的磁导率， o=4l07H/m ，是常数。,非铁磁物质r近似为1,铁磁物质r远大于1 ，不是常数。,全电流定律,在磁场中沿任何闭合回线，磁场强度的矢量的线积分等于穿过该闭合回线所包围面积电流的代数和，即,计算电流代数和时，与绕行方向符合右螺旋定则的电流取正号，反之取负号。,在无分支的均匀磁路中，全电流定律可写为,N为线圈匝数,Fm称为磁动势，单位是安(A)。,磁路的欧姆定律,磁阻Rm：,磁位差Um ：,磁阻Rm不是一个常数，随励磁电流I的改变而改变，因而通常
3、不能用磁路的欧姆定律直接计算。,电路与磁路对照,铁磁材料的磁性能,1.高导磁性,铁磁材料的磁导率很高，r可达102104，是制造电磁铁、变压器、电机等的主要材料。,2.磁饱和性,3.磁滞性,铁磁材料的种类和用途,1.软磁材料： 磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。,2.硬磁材料 剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，磁滞回线较宽，,3.矩磁材料 只要受较小的外磁场作用就能磁化到饱和，当外磁场去掉，磁性仍保持，磁滞回线几乎成矩形。,例 一环形螺线管，匝数N =1000匝，电流I =4A，螺线管外径D1=0.3m，内径D2=0.22m，试分别计算媒质为纸心、铸钢心时的磁
4、场强度和磁通。,解 磁路平均长度,当媒质为纸心时,当媒质为铸钢心时,由表得H=4902A/m时B=1.55T,4.1.2 铁心线圈,直流铁心线圈,特点：,1. 线圈的励磁电流I只与外加电压U及线圈电阻R有关，I=U/R，与磁路特性无关。,2. 励磁电流在磁路产生的是恒定磁通，不会在线圈中产生感应电动势。,3. 磁路的磁通不仅与线圈电流I、线圈匝数N有关，还与磁路磁阻Rm有关。,4. 直流铁心线圈的功率损耗P=I2R，由电流及电阻大小确定，与磁路无关。,交流铁心线圈,1.电压、电流和磁通,主磁感应电动势 ：,漏磁感应电动势：,设R为线圈的电阻，则,写成相量形式为,2.功率损耗,铜损 (PCu)
5、：线圈导线电阻所致，PCu=I2R。,磁滞损耗Ph：由铁磁物质的磁滞性引起，其大小与磁滞回线包围的面积成正比。,涡流损耗Pe：由铁芯中的涡流产生。,减少涡流损耗的方法：,1、增大铁心材料的电阻率，在钢中渗硅既保持良好的导磁性，又使电阻率大大提高。,2、以钢片叠成铁心代替整块铁心，片间彼此绝缘。,3.铁心线圈的等效电路,例 有一铁心线圈接到交流220V工频电压源，测得电流I=2A，功率P=50W，(1) 不计线圈电阻及漏磁通，试求铁心线圈等效电路的R0和X0；(2) 若线圈电阻R=1，试计算该线圈的铜损耗及铁损耗。,解 (1)等效阻抗,(2) 铜损耗和铁损耗,4.同极性端,当电流从两接线端流进（
6、或流出），在铁心中产生的磁通方向一致时，这两个接线端称为同极性端或同名端。,正确串联,正确并联,同极性端的测定,开关S瞬间接通，若此时毫安表正向偏转，则线圈A的1端与线圈B的3端是同极性端。,若毫安表反偏，则1和4端为同极性端。,4.1.3 单相变压器,变压器的基本结构,心式,壳式,变压器主要由铁心和绕组构成,变压器的工作原理,一次绕组,二次绕组,变压器空载运行（电压变换原理）,二次绕组开路,变压器的电压变换关系为,K称为变压器的电压比,变压器的负载运行（电流变换原理）,变压器一次绕组接通电源，二次绕组接负载Z。,忽略一、二次绕组电阻及漏磁通，在变压器接近满载时：,一、二次绕组电流有效值之比为
7、,阻抗变换原理,或,例 设交流信号源电压U=80V，内阻R0=800，负载RL=8，(1) 将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？(2) 经变压器进行阻抗匹配，求负载获得最大功率是多少？变压器的变比K是多少？,解 (1)负载直接接信号源时,(2) 输出最大功率时，RL折算到一次绕组应为800,变压器变比,变压器的损耗和效率,铜损 (PCu),铁损(PFe ),铜损耗PCu是一次、二次绕组电阻R1、R2上所消耗的功率，即,铁损耗是主磁通在铁心中交变时所产生的磁滞损耗和涡流损耗，与负载电流大小无关，与铁心材料、电源电压U1、频率f有关。,变压器的额定值,1.产品型号,SL71000/10,100
8、0表示容量为1000kVA,S表示三相 (D表示单相),L表示铝线 (铜线无文字表示),7表示设计序号,10表示高压侧线电压为10kV,2.额定电压,指高压绕组接于电网的额定线电压,3.额定电流,指允许绕组长时间连续工作的线电流,4.额定容量,在额定工作条件下，变压器输出能力的保证值，即变压器的视在功率，单位为千伏安(kVA)。,6.阻抗电压,指变压器二次绕组短路，一、二次绕组达到额定电流时，加到一次绕组的电压值。,5.联结组标号,联结组标号表明变压器高压、低压绕组的联结方式,例 有一台三相配电变压器，联接组标号为Y，yn0，额定电压为10000V/400V，现向380V、功率P=240kW、
9、cos=0.8的负载供电，求变压器一、二次绕组电流，并选择变压器的容量。,解,查产品目录，应选标称值SN=315kVA。,4.1.4 特殊变压器,自耦变压器,自耦变压器的优缺点,(1) 结构简单，使用材料省、体积小、重量轻，效率高。,(2) 短路阻抗小，短路电流大，必要时要采取限制短路电流措施。,(3) 自耦变压器不能作为安全变压器。,电流互感器,一次绕组线径较粗，匝数很少，有时只有一匝，串联在被测电路中；二次绕组线径较细，匝数很多，与电流表等仪表相联接,使用应注意：,(1) 电流互感器工作时二次侧不得开路。,(2) 电流互感器的二次侧一端必须接地。,电压互感器,电压互感器一次绕组匝数很多，并
10、联于供电系统的一次电路，二次绕组匝数较少，与电压表等仪表并联。,使用应注意：,(1) 电压互感器工作时二次侧不得短路。,(2) 电压互感器的二次侧的一端必须接地。,4.2 交流电动机,电机是一种利用电磁原理进行机械能与电能互换的装置。,发电机：把机械能转换成电能的电机,电动机：把电能转换成机械能的电机,交流电动机,直流电动机,同步电动机,异步电动机,4.2.1 三相异步电动机的结构和工作原理,三相异步电动机的结构,三相异步电动机定子结构,定子主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。,定子铁心冲片,三相异步电动机具有三相对称的定子绕组,三相异步电动机转子结构,转子铁心冲片,笼型转子,绕线转子,旋转磁
11、场,当三相定子绕组接到三相对称电源时，绕组中便产生了三相对称电流iA、iB、iC。,当wt=0时，,当wt=60时，,当wt=120时，,当wt=180时，,结论：三相正弦交流电流通过电机的三相对称绕组，在电机中所建立的合成磁场是一个旋转磁场。,旋转磁场的旋转方向和三相电流的相序一致；任意对调接到电动机三相定子绕组的三相电源引线中的两根，就可使旋转磁场反向旋转。,旋转磁场的转速：,极对数,同步转速,三相异步电动机的工作原理,旋转磁场顺时针方向旋转，相当于转子导体逆时针方向切割磁通，产生感应电动势。因为转子绕组是接成回路的，所以产生感应电流。载流导体在磁场中会受到电磁力F的作用，电动机的转子就转
12、动起来。,转子转动方向与旋转磁场的方向一致,电动机转子的转速n必定低于旋转磁场的转速n0 。,转差：旋转磁场的同步转速n0与异步电动机转子转速n之差称为转差，用n表示，即,转差率：转差与同步转速之比称为转差率，用s表示，即,例 有一台三相异步电动机，其额定转速nN =1440 r/min 。试求电动机的极数和额定负载时的转差率sN 。电源频率f1 =50 Hz 。,解 由于异步电动机的转差率通常在很小的数值范围内；所以电动机的n与n0非常接近。,4.2.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性,三相异步电动机的电磁转矩,T电磁转矩，单位为Nm；,KT常数，决定于电动机的结构。,异步电动机的电磁关
13、系与变压器类似。定子绕组相当于变压器的一次绕组，转子绕组相当于变压器的二次绕组。,转子频率,在n=0，即s=1时，转子电动势为,转子绕组的漏抗为,在n=0，即s=1时，转子漏抗为,设转子每相电阻为R2，,常数,可见：转矩T与定子每相电压U12成比例，所以当电源电压变动时，对转矩的影响很大。转矩T还受转子电阻R2的影响。,异步电动机的转矩特性曲线,最大转矩Tm对应的转差率sm称为临界转差率,起动转矩Tst：电动机刚起动（n=0、s=1）时的转矩,电动机的转矩T 为,P2电动机轴上输出的机械功率，单位为W；,n转速，单位为r/min；,T转矩，单位是Nm。,电动机的功率P2以千瓦（kW）为单位，则
14、,例如，某电动机（型号为Y132M-4）的额定功率为7.5 kW，额定转速为1440 r/min，则其额定转矩为,异步电动机电源电压变化对转矩特性的影响,异步电动机转子电路电阻对转矩曲线的影响,三相异步电动机的机械特性,表示电动机转速与转矩的关系曲线，称为电动机的机械特性曲线。,通常异步电动机都工作在ab段。在这一段，电动机可根据负载转矩的变化，自动调节电磁转矩，从而在新的转速下稳定运行。即具有自适应调节能力。,最大转矩Tm与额定转矩TN的比值称为电动机的转矩过载系数或过载能力，用来表示，即,一般三相异步电动机的在1.82.2之间，特殊用途电动机的 可达3或更大。,4.2.3 三相异步电动机的
15、使用,三相异步电动机的铭牌数据,此外，Y132M4型电动机的主要技术数据还有：功率因数0.85，效率87%。,1.型号,2.电压,铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值（有效值），用U1N表示。,一般规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。,3.接法,有星形（Y）和三角形（D）两种,接法是指定子绕组的接法,Y系列规定，三相异步电动机额定电压U1N为380V、3kW及以下者，作星形联结；4kW及以上者，联结成三角形。,定子绕组的星形联结,定子绕组的三角形联结,4.电流,铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流值（有效值），用I1N表示。,若电动机三相
16、定子绕组有两种接法，就有两个相对应的额定电流值。,5.功率因数,额定功率因数是电动机在额定状态运行时的功率因数，用cosN表示。,额定功率因数一般约在0.70.9，而在空载和轻载时很低，空载时只有0.20.3。,6.功率与效率,铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时输出的机械功率值。,电动机从电源吸取的有功功率是输入功率，减去自身的铜耗、铁耗、机械损耗等损耗，输出给机械负载的功率就是输出功率。,额定效率是电动机在额定运行时的效率，用 来表示。,效率是输出功率与输入功率之比，即,7.转速,铭牌上所标的转速值是电动机在额定运行时的转速。,PN额定输出功率，单位为kW；,nN额定转速，单位为r/m
17、in；,TN额定转矩，单位为Nm。,8.绝缘等级,9.工作方式,铭牌上标的工作方式，有时又称为工作制。,工作方式分为8类，分别用字母S1S8表示。,如S1是“连续”工作方式；S2是“短时”工作方式，分10、30、60、90分钟（min）四种；S3是“断续周期性”工作方式；等等。,三相异步电动机的起动,因为在起动瞬间，n0，s1，旋转磁场与静止的转子之间相对速度很大，磁通切割转子导条的速度很快，转子电路中的电动势和电流都很大。,异步电动机的起动电流Ist很大。,一般电动机的定子起动电流（指线电流）往往为额定电流的57倍。,（1）直接起动,二、三十千瓦以下的异步电动机一般都是采用直接起动的。,（2
18、）减压起动,星形三角形（Y）换接起动,适用于正常运行时定子绕组为三角形联结的笼型电动机。,，,自耦减压起动,自耦减压起动适用于容量较大或正常运行时联成星形不能采用星三角换接起动的笼型异步电动机。,自耦减压起动时电动机的起动转矩：,线路起动电流：,转子串接电阻起动,对于绕线转子电动机，通常采用在转子电路串入电阻的方法。,起动时接入起动电阻Rst，很明显起动电流将减小，同时cos2却增大。,只要串入的电阻大小适当，则既可减小起动电流又可提高起动转矩 。,例 某三相异步电动机的额定数据如表所示。试求：（1）额定电流；（2）额定转差率；（3）额定转矩、最大转矩、起动转矩。（4）用Y换接起动时的起动电流
19、和起动转矩。（5）当负载转矩为额定转矩的60%和25%时，电动机能否起动？,解 （1）,（2） ，故电动机是四极的，即极对数P=2，同步转速 。所以,（3）,（4）,（5）在60%额定转矩时，,故不能采用Y换接起动,在25%额定转矩时，,可以采用Y换接起动,例 对上例中的电动机采用自耦减压起动，而使电动机的起动转矩为额定转矩的85%，试求：（1）自耦变压器的电压比K；（2）电动机的起动电流和线路上的起动电流。,解 （1）,（2）设电动机直接起动电流为Ist、自耦降压起动电流为Ist ，,线路起动电流为,三相异步电动机的反转,把电动机与电源的三根联结线中的任意两根对调，电动机的转向便与原来相反。
20、,三相异步电动机的调速,所以改变电动机的转速有三种可能： 改变电源频率f1 改变极对数p 改变转差率s。,（1）变极调速,因此改变p可以得到不同的转速,p2,p1,（2）变频调速,变频调速有恒转矩调速和恒功率调速两种方式,绕线转子异步电动机的调速,（1）改变转差率调速,在绕线转子电动机的转子电路中接入一个调速电阻（和起动电阻一样接入），改变电阻的大小，就可得到平滑调速。,优点是设备简单、投资少，广泛应用于起重设备中；但在电阻上的能量损耗较大。,（2）串级调速,用一套有源逆变电路来代替调速电阻及开关设备，把原来消耗在电阻上的功率反馈到电网去，用改变晶闸管的逆变角的方法来改变电动机的转速。,4.3
21、 直流电动机,直流电机是机械能和直流电能互相转换的旋转机械装置。,直流发电机将机械能转换为电能,直流电动机将电能转换为机械能,直流电动机的调速性能较好、起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械(例如龙门刨床、铣床、轧钢机等)或者需要较大起动转矩的生产机械(例如起重机械、电力牵引设备等)往往采用直流电动机来驱动。,4.3.1 直流电动机的电磁转矩和电枢电动势,直流电动机的结构,磁极,换向器,电枢,极心,极掌,励磁绕组,机座,1.磁极,用来在电机中产生磁场，分成极心和极掌两部分。,极心上放置励磁绕组，通直流电励磁；,极掌的作用是使电机空气隙中磁感应强度的分布最为合适，并用来挡住励磁绕组。,2.
22、电枢,是电机中产生感应电动势的部分。,3.换向器（整流子）,压圈,楔形铜片,换向器的凸出部分,套筒,直流电动机的基本工作原理,直流电动机的电磁转矩和电枢电动势,KT与电机结构有关的常数；,电动机一个磁极的磁通，单位为Wb；,Ia电枢电流，单位为A；,T单位是Nm。,直流电动机电刷间的电动势常用下式表示,电动机一个磁极的磁通，单位为Wb；,KE与电机结构有关的常数；,E电动势，单位为V。,n电枢转速，单位为r/min；,4.3.2 他励电动机,他励电动机的机械特性,他励电动机的励磁绕组和电枢绕组是分离的，分别由两个直流电源供给 。,励磁电源Uf产生励磁电流If ，建立磁通 。,电枢电路接通电源U
23、后，电枢中产生工作电流Ia，电枢在磁场作用下，产生电磁转矩T，以n的转速旋转，并在电枢中产生反电动势E。,Rf是励磁电路的电阻,Ra是电枢绕组电阻,他励电动机的机械特性曲线,他励电动机的起动与反转,稳定运行时，其电枢电流为,在电动机起动的初始瞬间的电枢电流为,由于Ra很小，起动电流将达到额定电流的1020倍，这是不允许的。必须限制起动电流。,限制起动电流的方法就是起动时在电枢电路中串接起动电阻Rst。,一般起动电流不应超过额定电流的1.52.5倍。,注意：直流电动机在起动或工作时，励磁电路一定要接通，不能让它断开（起动时要满励磁）。,例 有一他励电动机，额定功率40kW，UN=220V，IaN
24、=208A，Ra=0.09，Rf=62.8，nN=1500r/min，电动机最高转速为2250r/min。试求：（1）在额定运行时电动机的电枢电动势；（2）额定转矩；（3）直接起动时的起动电流；（4）若用电枢电路串电阻的方法限制起动电流为IaN的1.5倍，需串多大的电阻？,解 （1）带额定负载时,（2）额定转矩,（3）起动时E=0，若直接起动，则电流,可见，直接起动时起动电流为额定电流的11.75倍，这是不容许的。,（4）,他励电动机的调速,可知，改变电枢电压U或磁通的大小，就可以宽范围地平滑调速。,1.改变磁通调速（调磁）,保持电源电压U为额定值，改变励磁电流进而改变磁通，使转速相应改变。,
25、调速的过程：当U保持恒定时，增大可调电阻，减小励磁电流If。在If开始减小时，转速由于惯性来不及改变，但磁通很快减小了，于是反电动势E=KEn立即减小。E减小，则Ia急增。由于Ia增加的影响超过减小的影响，故TKTIa也迅速增加。若阻转矩Tc(TcT2十T0)未变，则TTc，使转速上升（加速）。转速n升高后，反电动势E又随之增大，而Ia和T又回头下降，一直到T又重新等于Tc为止。此时转速达到新的稳定值，且转速已较原来的升高了。磁通减小时，n0升高了，转速降n也增大了；但后者与2成反比，所以磁通愈小，理想空载转速n0愈高，机械特性曲线也就愈软。,改变时的机械特性曲线,这种调速方法可以平滑调速，经
26、济方便，稳定性较好，但只能在额定转速以上调速。,2.改变电枢电压调速 (调压),当保持他励电动机的励磁电流If为额定值时，降低电枢电压U，理想空载转速no变低了，但n末改变。因此，改变U可得出一族彼此平行的机械特性曲线。,调速的过程：保持磁通不变，减小电枢电压U。由于机械惯性转速不会立即发生变化，于是反电动势E也暂不变化，则电枢电流Ia减小、转矩T也减小了。如果阻转矩Tc未变，由于TTc，则转速n下降（减速）。当转速n降低后，反电动势E又随之减小，而Ia和T则随之增大，直到T又重新等于Tc为止。此时转速达到新的稳定值，且转速已较原来的降低了。,例 某他励直流电动机，已知：UN=220V，IN=
27、53.8A，nN=2000r/min，电枢电阻Ra=0.4。今将电枢端电压降低到110V，而负载转矩不变，励磁不变。试问电动机转速变为多少？,解 因为励磁不变，负载转矩不变，由式 可知，电枢电流也保持不变。,转速约降低到原来的45，即,4.3.3 并励电动机,并励电动机的励磁绕组和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电,他励电动机机械特性、起动和反转特性的结论完全适用于并励电动机。,并励电动机可采用改变磁通、即在励磁回路串电阻方法调速。,例 一台并励直流电动机：UN=220V，PN=17kW，N=86%，已知Ra=0.2，Rf=55。求：（1）在额定电压下，直接起动时的起动电流；直接起动会发生什么
28、后果？（2）欲使起动时输入电流为额定电流的1.5倍，应在电枢电路中串联多大电阻值的电阻?,解 (1),直接起动时的电枢电流：,直接起动时的起动电流：,，,，,，将烧损电机。,（2）,要求起动电流限制在,这时电枢电流,，应串入电阻：,例 某并励直流电动机，铭牌数据如下：PN=22kW，UN=220V，IN=114.2A， nN=1000r/min，Ra=0.2，Rf=110，电动机在额定电压下工作。求：（1）保持额定负载转矩TN不变，使磁通减小到0.9N，电动机的转速n；（2）电动机的额定效率N。,解,（1）因负载转矩不变，所以,（2）,4.3.4 串励电动机,励磁绕组和电枢绕组串联,当磁路未饱
29、和时，可以认为磁通与电枢电流Ia成正比，即,K为比例常数,转速,当磁路不饱和时，串励电动机的机械特性是一条双曲线。,直流电动机的机械特性,串励电动机在转矩较小时，有比较大的转速，如负载很轻，则转速将非常高，以至达到危险的高速，这种现象俗称“飞速”,通常规定：串励电动机与生产机械连接时，不允许采用皮带等容易发生滑脱的传动机构，而应采用齿轮或直轴连轴器来拖动。,4.3.5 复励电动机,复励电动机有两个励磁绕组：一个与电枢绕组串联，另一个并联，共同由一个直流电源供电。,复励电动机既可以具有串励电动机的某些优点，适用于负载转矩变化较大，需要机械特性比较软的设备中；,又可以像并励电动机那样在空载和轻载下
30、运行。,复励电动机可采用改变磁通的方法进行调速,*4.4 控制电机,4.4.1 步进电动机,控制电机广泛应用于各种类型的自动控制系统和计算装置中。,常用的有：步进电动机、伺服电动机、测速发电机和自整角机。,步进电动机是一种利用电磁铁的作用原理将电脉冲信号变换为机械转角或转速的电机。,步进电动机的结构通常分成反应式和永磁式两种,下面介绍单三拍、六拍及双三拍三种工作方式的基本原理：,单三拍,三相反应式步进电动机的结构示意图,三相单三拍信号波形,如果A、B、C三相绕组按ABCA的顺序轮流通电，则步进电动机转子便按顺时针方向一步一步地转动，每一步的转角为30(称为步距角)。电流换接三次，磁场旋转一周，
31、转子前进了一个齿距角(转子四个齿时为90)。,三相电流换接三次完成一个循环，这种通电方式称为单三拍方式。,六拍,A相通电,A、B相通电,B相通电,B、C相通电,如果按AABBBCCCAA的顺序轮流通电，则转子便顺时针方向一步一步地转动，步距角为15。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角（转子四个齿时为90）。,如果按AACCCBBBAA的顺序通电，则电机转子逆时针方向转动。,双三拍,如果每次都是两相通电，即按ABBCCAAB的顺序通电，则称为双三拍方式。,A、B相通电,B、C相通电,步距角也是30,步距角可用下式计算：,Zr是转子齿数；m是运行拍数。,为了提高步进电动机的控制精度，
32、采用较小的步距角，最常见的是3或1.5,此时转子上不只四个齿（四个齿时齿距角），而有40个齿（齿距角为9）,三相反应式步进电动机结构图,步进电动机系统示意图,步进电动机使用时必须配备专用的驱动电路，它由脉冲分配器和功率放大电路组成。,4.4.2 伺服电动机,伺服电动机是一种受输入电信号控制、并作快速响应的电动机。,其输入信号为电压，输出量是转速和转向。,伺服电动机有交流和直流两种,交流伺服电动机,交流伺服电动机实质上就是两相的异步电动机。,定子上装有两个空间位置互成90角的绕组，一个是励磁绕组f，另一个是控制绕组c，,交流伺服电动机的原理示意图,当励磁电压Uf一定而信号控制电压uc的大小变化时
33、，则转子的转速相应变化。控制电压大，电动机转得快；控制电压小，电动机转得慢。当控制电压反相时，由于旋转磁场的旋转方向发生了变化，使电动机转子反转。,机械特性,杯形转子伺服电动机的结构图,自动平衡电位计电路的原理图,自动平衡电位计电路的闭环控制方框图,直流伺服电动机,低惯量型,传统式,传统式直流伺服电动机和普通直流电动机的结构基本相同，只是为了减小转动惯量而做得细长一些。它又可再分为永磁式和电磁式两种。,低惯量型直流伺服电动机通常有盘式电枢、空心杯电枢、无槽电枢三种结构型式。,直流伺服电动机的机械特性：,接线图,机械特性,位置随动系统的示意图,框图,4.5 低压电器和基本控制电路,4.5.1 常
34、用低压电器,低压电器一般是指交流1200V、直流1500V以下，用来切换、控制、调节和保护用电设备的电器。,单刀,三刀,闸刀开关,组合开关,用组合开关起停电动机的接线图,按钮,行程开关,又称限位开关，它是按工作机械的行程或位置要求而动作的电器。,机械式的行程开关,外形,结构,符号,接近开关：是一种电子式行程开关，它没有机械触点，也不需要用撞块来撞动。,熔断器,熔断器是最简便的而且是有效的短路保护电器,瓷插式熔断器,螺旋式熔断器,管式熔断器,熔断器的符号,熔断器的保护特性（安秒特性）,熔体额定电流选取：,（1）对不出现起动（冲击）电流的负载如白炽灯、电阻炉等,熔体额定电流负载额定电流,（2）对出
35、现起动（冲击）电流的负载如异步电动机等,若电动机空载起动：,熔体额定电流,如果电动机起动频繁或带载起动 ：,熔体额定电流,（3）对几台电动机合用的总熔体,总熔体额定电流IN=（1.52.5）容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流,自动空气断路器,也叫自动开关或断路器,可起到短路、过载和失压（欠压）保护作用。,交流接触器,主触点接在主电路中，电流一般比较大。辅助触点通过电流较小，常接在电动机或其它设备的控制电路中。,无灭弧装置,有灭弧装置,中间继电器,中间继电器的结构、工作原理和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点对数多些。,热继电器,用来保护电气设备使之免受长期过载的危害,空气
36、阻尼型时间继电器,电子型时间继电器,电子型继电器延时精度高、调节方便、体积小,固态继电器,固态继电器（Solid State Relay），简称SSR，是一种新型无触点继电器，它有多种类型。,交流固态继电器的符号,4.5.2 继电接触基本控制电路,直接起动控制电路,控制电路中熔断器FU实现短路保护，热继电器FR实现过载保护，此外电路还具有零压保护功能。,正反转控制电路,控制电动机正、反转的两个接触器不能同时工作,缺点：在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB1；同理反转时要正转，也必须先按停止按钮。,顺序控制电路,M1起动后，M2才能起动； 停止时M2停止后，然后M1才能停。,若只对开机顺序有要求，即要求M1起动后，M2才能起动；但对停机则无次序要求。,时间控制电路,用时间继电器实现三相异步电动机Y自动换接起动的控制,行程控制电路,工作台自动往复运动,第四章 结 束,
