5.1三相異步電動機的機械特性5.2三相異步電動機的起動5.3三相異步電動機的制動5.4三相異步電動機的調(diào)速小結(jié)、思考題與習(xí)題、本章自測題

本章首先討論三相異步電動機的機械特性，然后以機械特性為理論基礎(chǔ)，分析研究三相異步電動機的起動、制動和調(diào)速等問題。5.5三相異步電動機電力拖動應(yīng)用案例基本要求：1.熟練掌握三相異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式和參數(shù)表達式、掌握實用表達式及其計算；2.熟練掌握三相異步電動機固有機械特性曲線，深入理解特性曲線上的起動點、最大轉(zhuǎn)矩點，額定運行點和同步點的意義；3.掌握三相異步電動機降低定子電壓的人為機械特性和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串聯(lián)對稱電阻的人為機械特性以及與固有特性比較，人為機械特性的最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率的變化情況；4.了解三相籠型異步電動機直接起動的特點，熟練掌握星一三角形降壓起動和自耦變壓器降壓起動的方法及其有關(guān)計算；5.了解深槽式及雙籠型異步電動機的特點；6.掌握三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻起動方法及其分級起動電阻的計算；7.了解三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動方法及其特點；8.掌握能耗制動的方法及轉(zhuǎn)子電阻大小和直流勵磁電流大小對制動的影響，了解能耗制動機械特性曲線的特點；掌握電源兩相反接制動和倒拉反轉(zhuǎn)反接制動的方法制動時的能量關(guān)系。熟知反接制動過程中工作點變化情況；掌握回饋制動的條件、回饋制動機械特性的形狀，了解生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)回饋制動的例子；9.掌握三相異步電動機的三種調(diào)速方法，掌握變極調(diào)速的原理、容許輸出和機械特性，掌握變頻調(diào)速時電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律、機械特性，了解變頻裝置，熟練掌握繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速方法，掌握調(diào)壓調(diào)速方法，了解電磁調(diào)速異步電動機結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：5.1.1三相異步電動機機械特性的三種表達式5.1.2三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性教學(xué)目的與要求：1熟練掌握異步電動機機械特性表達式2熟練掌握各物理量對機械特性的影響3掌握機械特性的求取方法5.1三相異步電動機的機械特性5.1三相異步電動機的機械特性一、物理表達式5.1.1三相異步電動機機械特性的三種表達式二、參數(shù)表達式表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的。

說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運行參數(shù)（s）有關(guān)。

三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即，由于電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機的機械特性通常用表示。

三相異步電動機的機械特性曲線

分析：（1）0＜n＜n1，0＜S＜1，n1、Tem＞0，電動機狀態(tài)，第一象限；（2）n＞n1，S＜0，n＞0，發(fā)電機狀態(tài)，第二象限；（3）n＜0，S＞0，n＜0，Tem＜0，電磁制動狀態(tài)，第四象限

1.額定轉(zhuǎn)矩

2.最大轉(zhuǎn)矩—（停轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩）在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令求得:

2）越大，越大；與無關(guān)；1）與成正比；與無關(guān)；3）和都近似與漏抗成反比；忽略R1忽略R1討論：4）最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力:3.過載能力反映電動機短時過載能力為滿足要求一般：1.6～2.2，起重、冶金機械專用電動機2.2～2.84.起動轉(zhuǎn)矩時的稱為，當(dāng)>時，電機才能起動。討論：2）頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越小；4）在一定范圍內(nèi)，增大轉(zhuǎn)子回路電阻，起動轉(zhuǎn)矩增加。5）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1）參數(shù)、頻率一定時，起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；

當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入后，當(dāng)時，即起動轉(zhuǎn)矩達最大值。串入電阻計算：一般：=1.0—2.0，起重、冶金專用的籠型電動機：=2.8—4.03）漏抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越小；三、實用表達式

工程上常根據(jù)電機的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實用表達式。方法是：利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式：

第一步：kWr/min（N·m）

第二步：由，求出。第三步：將Tm和sm代入即可得到機械特性方程式，可作出。5.1.2

三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性一、固有機械特性固有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem幾個特殊點：ABCD1.起動點A:2.最大轉(zhuǎn)矩點B:3.額定運行點C：4.同步運行點D：二、人為機械特性人為機械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。1.降壓時的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm

下降后,和均下降,但不變,和減少。

如果電機在額定負(fù)載下運行,下降后,下降,增大,轉(zhuǎn)子電流因增大而增大,導(dǎo)致電機過載。長期欠壓過載運行將使電機過熱，減少使用壽命。2.轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時的人為機械特性串電阻后,、不變，增大。在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加。當(dāng)時，若再增加電阻，減小。

串電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟。

除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人為機械特性。10TstTmTems

n0n1smR2TstsmR2+Rs3.定子串接對稱電抗或電阻時的人為機械特性教學(xué)重點：1機械特性的表達式2各物理量對機械特性的影響教學(xué)難點：各物理量對機械特性的影響作業(yè)：P167：5.55.18小結(jié)3機械特性的求取5.2三相異步電動機的起動教學(xué)內(nèi)容：5.2.1三相籠型異步電動機的起動5.2.2三相繞線型異步電動機的起動教學(xué)目的與要求：2掌握起動的方法和原理1掌握起動電流大而起動轉(zhuǎn)矩不大的原因5.2三相異步電動機的起動

1.定義：起動指電動機接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。2.起動性能指標(biāo)

（1）起動電流倍數(shù)

（2）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

（3）起動時間

（4）起動設(shè)備的簡易性、可靠性3.對起動的要求

（1）希望起動電流小

（2）希望起動轉(zhuǎn)矩大

（3）起動時間

（4）起動設(shè)備簡單、經(jīng)濟、可靠，操作方便。5.2.0概述

（1）起動電流大的原因

物理概念上講：起動時,,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大,使轉(zhuǎn)子電流大,根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系,定子電流必然增大.5.2.1三相籠型異步電動機的起動一、直接起動

又稱全壓起動，起動方法簡單，不需要起動設(shè)備，起動性能差。主要表現(xiàn)：

為什么起動電流大，而起動轉(zhuǎn)矩不大呢？

等效電路上：起動時,2.起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析

起動時,,遠大于運行時的,轉(zhuǎn)子漏抗很大,很低,盡管很大,但并不大.

由于起動電流大,定子漏阻抗壓降大,使定子感應(yīng)電動勢減小,對應(yīng)的氣隙磁通減小.由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大.

起動電流大的影響：

1）線路壓降大，造成電網(wǎng)電壓降低；

2）線路及電機熱損耗大；

3）在端部產(chǎn)生電磁力使其變形，損壞絕緣，轉(zhuǎn)子鼠籠條斷條。可以直接起動的條件：起動電流倍數(shù)二、降壓起動

適用于正常運行時定子繞組為三角形接線（△）的電動機。起動時Y接；運行時△接。1.Y-△

降壓起動

一般情況下，直接起動只用于小容量電動機（7.5kW以下），大容量電動機是否允許直接起動，取決于電源容量。

降壓的目的是限制起動電流。限流的同時起動轉(zhuǎn)矩也降低，適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。起動電流關(guān)系:

設(shè)電動機額定電壓為UN，每相漏阻抗為Zs，得：

Y—起動電流：

△—起動電流：據(jù)，可得起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:Y-△

降壓起動時，和都降為直接起動時的，故Y-△

降壓起動多用于空載或輕載起動。2.自耦變壓器降壓起動直接起動時的起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：設(shè)自耦變壓器變比為ka，則自耦變壓器一次側(cè)電流，即降壓后電網(wǎng)供給的電流自耦變壓器二次側(cè)電流，即降壓后流過電動機定子繞組的電流QJ2型三個抽頭比（即1/ka)分別為：55%、64%、73%。起動轉(zhuǎn)矩降低的倍數(shù)為：結(jié)論：（1）采用自耦變壓器降壓起動時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動時的。

（2）適用于容量較大的低壓電動機，可獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩。

（3）起動用自耦變壓器有QJ2和QJ3兩個系列，QJ3型三個抽頭比（即1/ka)分別為：40%、60%、80%。自耦變壓器的一次側(cè)，即電網(wǎng)提供的起動電流：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：5.2.2三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動

導(dǎo)言：三相籠型異步電動機直接起動時，起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩不大。降壓起動時，起動電流小，但起動轉(zhuǎn)矩也小，故籠型電動機只適用于空載或輕載起動。

繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機，若在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。故適用于大中容量異步電動機重載起動。一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動

為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。

兩種起動方法：（1）轉(zhuǎn)子串接電阻；（2）轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器。

（1）限流；（2）

一般取最大加速轉(zhuǎn)矩T1=（0.7～0.85)Tm,切換轉(zhuǎn)矩T2=（1.1～1.2)TL。1、起動過程28異步電動機串電阻啟動過程.swf

電動機由a點開始起動，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動過程。二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。

起動時，Q2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器,Q1閉合，電機通電開始起動。起動時,,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動結(jié)束,Q2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。

5.2.3三相異步電動機的軟起動二、軟起動的起動方法軟起動方法：（1）斜坡電壓軟起動；（2）斜坡恒流軟起動。一、軟起動器的工作原理軟起動概念：指在起動過程中電動機的轉(zhuǎn)矩變化平穩(wěn)而不跳躍，即起動過程是平穩(wěn)的。典型的軟起動器的主電路是三相晶閘管移相調(diào)壓器，如圖5.2.5所示。三、軟起動的優(yōu)缺點1.軟起動的優(yōu)點2.軟起動的缺點教學(xué)重點：1起動電流大而起動轉(zhuǎn)矩不大的原因2各種起動方法和原理教學(xué)難點：起動的方法作業(yè)：P167：5.6;5.19小結(jié)5.3三相異步電動機的制動導(dǎo)言：1、運行狀態(tài)

電動狀態(tài)：（1）Tem與n同向，Tem—驅(qū)動轉(zhuǎn)矩；（2）電能→機械能；（3）機械特性位于第一或第三象限。

制動狀態(tài)：（1）Tem與n反向，Tem—制動轉(zhuǎn)矩；（2）機械能→電能→消耗在電機內(nèi)部↘反饋回電網(wǎng)（3）機械特性位于第二或第四象限。2、制動的目的

（1）使電力拖動系統(tǒng)快速停車（2）使拖動系統(tǒng)盡快減速3、制動方法

（1）能耗制動（2）反接制動（3）回饋制動5.3.1

能耗制動一、定義

轉(zhuǎn)子動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上，故稱為能耗制動。實現(xiàn)：制動時，Q1斷開,電機脫離電網(wǎng)，同時Q2閉合,在定子繞組中通入直流勵磁電流。

直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。能耗制動nTemA0n1C1B23

轉(zhuǎn)子電阻較小時,初始制動轉(zhuǎn)矩比較?。ㄈ缜€1）。

對繞線型異步電動機,可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩（如曲線3）

。二、機械特性

右圖為異步電動機能耗制動時的機械特性。

對籠型異步電動機,可以增大直流勵磁電流，來增大初始制動轉(zhuǎn)矩（如曲線2）。三、能耗制動過程A點—→B點—→n↓→工作點沿曲線1變化，直到原點，n=0，Tem=0→反抗性負(fù)載，電動機停轉(zhuǎn)↘位能性負(fù)載：當(dāng)轉(zhuǎn)速過零時，如不采取措施，電動機將在位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的倒拉下反轉(zhuǎn)→C點（能耗制動）制動瞬間n不突變在制動轉(zhuǎn)矩作用下nTemA0n1C1B23分析：改變制動電阻RB

或直流勵磁電流的大小可以獲得不同的穩(wěn)定速度。

四、直流勵磁電流和轉(zhuǎn)子應(yīng)串電阻的計算制動電阻大小：直流勵磁電流：

I=（2-3)I0

五、應(yīng)用適用于起重機一類帶位能性負(fù)載的機械上，限制重物下放速度。一、電源兩相反接的反接制動5.3.2

反接制動實現(xiàn)：將電動機電源兩相反接可實現(xiàn)反接制動。機械特性由曲線1變?yōu)榍€2，工作點由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機在定子兩相反接同時,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩,曲線3。兩種情況：（1）拖動反抗性負(fù)載，且在C（C’)點的電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)將反向起動并加速到D(D’)點，處于反向電動穩(wěn)定運行。（2）拖動位能性負(fù)載，則反向加速到第四象限中的E（E’)點處于穩(wěn)定運行。此時電動機的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，稱為回饋制動狀態(tài)。二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動條件:適用于繞線式異步電動機帶位能性負(fù)載情況。實現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機工作點由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機反轉(zhuǎn)，直到D點。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1。反接制動時，s>1，所以有機械功率為電磁功率為機械功率為負(fù)，說明電機從軸上輸入機械功率；電磁功率為正說明電機從電源輸入電功率，并由定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而

表明，軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所以反接制動的能量損耗較大。反接制動的特點：5.3.3

回饋制動實現(xiàn)：電動機轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1.

回饋制動狀態(tài)實際上就是將軸上的機械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機狀態(tài)。一、下放重物時的回饋制動

首先將定子兩相反接,定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點由A到B。經(jīng)過反接制動過程（由B到C）、反向加速過程（C到-n1變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過同步速，直到D點保持穩(wěn)定運行。電機機械特性曲線1，運行于A點。二、變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動電機機械特性曲線1，運行于A點。

電機工作點由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機處于回饋制動狀態(tài)。當(dāng)電機采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進行調(diào)速時，機械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)?。教學(xué)重點：三種制動方法和原理教學(xué)難點：三種制動時的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系作業(yè)：P167：5.12小結(jié)5.4三相異步電動機的調(diào)速教學(xué)內(nèi)容：5.4.1變極調(diào)速5.4.2變頻調(diào)速教學(xué)目的與要求：1掌握各種調(diào)速的方法和原理2掌握各種調(diào)速時的機械特性5.4.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速5.4三相異步電動機的調(diào)速由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù)調(diào)速（2）改變電源頻率調(diào)速（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速①繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速③定子調(diào)壓調(diào)速②串級調(diào)速5.4.1

變極調(diào)速（changepoleadjustable-speed）p↑，n1↓，n↓。變極調(diào)速只用于籠型電動機。

要改變極數(shù)：（1）在定子鐵心槽內(nèi)嵌放兩套不同極數(shù)的三相繞組。（2）利用改變定子繞組接法來改變極數(shù)，稱多速電機。一、變極原理導(dǎo)言：以4極變2極為例：U相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場：30異步電動機變極調(diào)速.swf二、三種常用變極接線方式Y(jié)→反并YY，2p-pY→反串Y，2p-p?→YY，2p-p注意：

當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序5.4.2

變頻調(diào)速一、電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律

頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵磁電流、功率因數(shù)、鐵損及過載能力的大小。為了保持變頻率前、后過載能力不變，要求下式成立：

當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時，電動機的轉(zhuǎn)速n基本與電源頻率成正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速。但是，1、恒轉(zhuǎn)矩變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機的主磁通和過載能力不變。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載2、恒功率變頻率調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機的過載能力不變，但主磁通發(fā)生變化。對恒功率負(fù)載得二、變頻裝置簡介1.間接變頻裝置（交-直-交）2.直接變頻裝置（交-交變頻裝置）5.4.3

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

一、繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時的機械特性為

從機械特性看，轉(zhuǎn)子串電阻時，同步速和最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大。當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，電機的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而減小。設(shè)、、是轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻前的量，、、是串聯(lián)電阻后的量，則轉(zhuǎn)子串接的電阻為：二、繞線轉(zhuǎn)子電動機的串級調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子回路串接一個與轉(zhuǎn)子電動勢同步頻率的附加電動勢。通過改變的幅值和相位，也可實現(xiàn)調(diào)速，這就是串級調(diào)速。

改變電動機的電壓時，機械特性為三、異步電動機的定子調(diào)壓調(diào)速

調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，它最適用于轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低而減小的負(fù)載，如風(fēng)機類負(fù)載，也可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，最不適用恒功率負(fù)載。5.4.4

電磁調(diào)速異步電動機—滑差電動機一、構(gòu)成由四部分組成：（1）籠型異步電動機；（2）電磁滑差離合器；（3）測速發(fā)電機；（4）控制裝置電磁滑差離合器的結(jié)構(gòu)：由電樞和磁極兩個旋轉(zhuǎn)部分組成電樞：主動部分；磁極：從動部分

二、作用原理1.電樞由異步電動機帶動以n速度旋轉(zhuǎn)，電樞切割磁場，感應(yīng)渦流，用右手定則判定方向。

2.此渦流與磁場作用使電樞受電磁力，用左手定則判定判定方向。

3.磁極受力方向與電樞受力方向相反，n與n’同向，但n≠n’，因n=

n’時，電樞中就無感應(yīng)渦流了，這個原理和異步電動機相同，故稱滑差離合器。

滑差率三、優(yōu)缺點

1.優(yōu)點：①調(diào)速范圍廣，調(diào)速比可達10：1，調(diào)速平滑，可實現(xiàn)無級調(diào)速；②結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便。

2.缺點：渦流損耗大，效率較低。四、應(yīng)用

廣泛應(yīng)用于紡織、印染、造紙、船舶、冶金和電力等部門。例如：火電廠中的鍋爐給粉機常使用滑差電動機。教學(xué)重點：1調(diào)速的方法和原理2各種調(diào)速時的機械特性教學(xué)難點：各種調(diào)速時的機械特性作業(yè)：P168：5.21小結(jié)5.5三相異步電動機電力拖動的應(yīng)用案例下圖是三相異步電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)夾持機構(gòu)示意圖：本章結(jié)束，謝謝！6.1同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)6.2同步發(fā)電機的空載運行6.3同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)與機電能量轉(zhuǎn)換6.4同步發(fā)電機的負(fù)載運行6.5同步發(fā)電機的并聯(lián)運行6.6同步電動機和同步調(diào)相機思考題與習(xí)題

同步電機是交流旋轉(zhuǎn)電機的一種,因其轉(zhuǎn)速恒等于同步轉(zhuǎn)速而得名。同步電機主要用作發(fā)電機，也可用作電動機和調(diào)相機。本章主要分析同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行原理和運行特性，簡要分析同步電動機和調(diào)相機的運行狀態(tài)。*6.7同步電動機的電力拖動6.1同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)教學(xué)內(nèi)容：6.1.1同步電機的基本工作原理與分類6.1.2同步電機的基本結(jié)構(gòu)6.1.3同步電機的型號與額定值教學(xué)目的與要求：1掌握同步電機的基本工作原理和分類2了解同步電機的主要結(jié)構(gòu)和型號3掌握同步電機的額定值6.1.1同步電機的基本工作原理與分類一、同步電機的基本工作原理定子（電樞）：三相對稱繞組：U1-U2、V1-V2、W1-W2轉(zhuǎn)子：磁極鐵心、勵磁繞組。勵磁繞組通入直流電流，建立轉(zhuǎn)子磁場。1.同步發(fā)電機的基本工作原理原動機拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n勻速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場切割定子三相繞組，在三相繞組中感應(yīng)出交變電動勢。如果同步發(fā)電機接上負(fù)載，將有三相電流流過定子繞組，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。

⑵感應(yīng)電動勢的頻率為：

式中：p為極對數(shù)；n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。⑴波形：由氣隙磁密的波形決定⑶每相電動勢（稱為空載電動勢）的大小：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定⑷三相電動勢的相序：注意在發(fā)電廠，發(fā)出正序電壓，電機轉(zhuǎn)向是固定的。U2U1W2V1W1V2發(fā)電機的物理過程可用圖示表示2.同步電動機的基本工作原理定子三相繞組施加三相對稱電壓，電機內(nèi)部產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速為n1；在轉(zhuǎn)子繞組上加上直流勵磁，轉(zhuǎn)子在定子旋轉(zhuǎn)磁場帶動下，拖動負(fù)載沿著定子旋轉(zhuǎn)磁場方向以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：二、同步電機的分類1.按運行方式：同步電機分發(fā)電機、電動機和調(diào)相機。2.按結(jié)構(gòu)型式：同步電機分旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。旋轉(zhuǎn)磁極式3.按原動機類別：同步發(fā)電機分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油發(fā)電機等。汽輪發(fā)電機一般作成隱極式，現(xiàn)代汽輪發(fā)電機均為2極，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘。同步電動機、柴油發(fā)電機和調(diào)相機一般作成凸極式。水輪發(fā)電機采用凸極式，極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低。4.按冷卻介質(zhì)和冷卻方式：同步電機分為空氣冷卻（空冷）、氫氣冷卻（氫冷）和水冷卻（水冷）。6.1.2同步電機的基本結(jié)構(gòu)一、定子①定子鐵心作用：作為磁路，嵌放電樞繞組。構(gòu)成：由0.35或0.5mm厚的硅鋼片疊成，直徑大于1m的用扇形片疊成。：由定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等組成。定子鐵心沖片及夾緊結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機定子鐵心②電樞繞組：三相對稱繞組，一般采用雙層短距繞組作用：感應(yīng)電動勢，傳遞功率構(gòu)成：由扁銅線繞制同步發(fā)電機定子線圈某300MW同步發(fā)電機端部圖機座：要求有足夠的強度和鋼度。機座和端蓋：構(gòu)成電機的殼體。③機座作用：支撐鐵心和線圈構(gòu)成：由鋼板焊接而成此外：還有軸承、電刷等。由轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、護環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)和軸承等組成。二、轉(zhuǎn)子：分隱極式和凸極式兩種。1.隱極式轉(zhuǎn)子①轉(zhuǎn)子鐵心作用：作為磁路，嵌放勵磁繞組構(gòu)成：整體式或組合式轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子形式：圓柱形，無明顯的磁極特點：

ⅰ.氣隙均勻ⅱ.P=1（P=2），轉(zhuǎn)速高

ⅲ.用整塊鋼鍛成

ⅳ.軸向長，徑向短，轉(zhuǎn)子水平放置，為臥式結(jié)構(gòu)②勵磁繞組作用：通入直流，產(chǎn)生磁場構(gòu)成：銅線繞制③護環(huán)作用：保護勵磁繞組受離心力時不甩出構(gòu)成：鋼質(zhì)圓筒④中心環(huán)：支持護環(huán)，阻止勵磁繞組軸向移動⑤滑環(huán)：引勵磁電流經(jīng)電刷、滑環(huán)進入勵磁繞組2.凸極式轉(zhuǎn)子主要由磁極鐵心、勵磁繞組、轉(zhuǎn)子支架和轉(zhuǎn)軸等組成。磁極鐵心：一般用1.0-1.5mm厚鋼板沖片疊裝，也有采用整體鍛鋼或鑄鋼件制成實心磁極。鐵心外套裝勵磁繞組。ⅰ.氣隙不均勻，圓周各處磁阻不等；ⅱ.極數(shù)多P>3，電機轉(zhuǎn)速低；ⅲ.電機徑向尺寸大，軸向尺寸小，Da/L=5～7；ⅳ.電機轉(zhuǎn)子軸立式放置。

勵磁繞組：一般扁銅線繞制，匝間粘貼玻璃絲布或石棉紙絕緣。各勵磁繞組串聯(lián)后接到同軸的滑環(huán)上。阻尼繞組：安裝在磁極的極靴上，類似異步電機的籠型繞組。作用：發(fā)電機，削弱負(fù)序磁場；抑制振蕩；

電動機，主要作為起動繞組。

注意：實心磁極具有較好的阻尼作用，不令裝阻尼繞組。凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點：水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)(1)立式水輪發(fā)電機(2)臥式水輪發(fā)電機水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)10000kW水輪機轉(zhuǎn)子6.1.3同步電機的型號與額定值表示定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵心氫冷的二極汽輪發(fā)電機，額定容量為200MW。1.QFQS-200-2：一、型號表示立式同步水輪發(fā)電機；定子鐵心外徑為854cm；定子鐵心長度為210cm；極數(shù)40。2.TS854/210-40：2.額定電壓UN：同步電機長期安全工作時的三相定子繞組的最高線電壓，單位為V或kV。1.額定容量SN或額定功率PN：指電機長期安全運行的最大允許輸出的視在功率或有功功率，單位kVA或kW。同步發(fā)電機指從定子繞組輸出的電功率，單位kVA或kW。同步電動機指從軸上輸出的機械功率，單位kW。同步調(diào)相機額定視在功率或無功功率來表示，單位kVA或kvar。二、額定值同步發(fā)電機額定值之間關(guān)系為：3.額定電流IN：指同步電機正常連續(xù)運行時三相定子繞組的最大工作線電流，單位A或kA。4.額定頻率fN：我國標(biāo)準(zhǔn)工頻為50Hz。5.額定功率因數(shù)：額定有功功率與額定視在功率的比值。同步電動機額定值之間關(guān)系為：教學(xué)重點：1同步電機的基本工作原理2同步電機的額定值的含義及其關(guān)系教學(xué)難點：同步電機的結(jié)構(gòu)作業(yè)：P198：6.1小結(jié)６.2同步發(fā)電機的空載運行教學(xué)內(nèi)容：6.2.1空載運行時的物理情況教學(xué)目的與要求：6.2.2空載特性2.掌握同步電機的空載特性1.掌握空載運行時的物理情況電磁關(guān)系：空載電動勢大?。?.2.1空載運行時的物理情況空載運行：同步發(fā)電機被原動機拖動到同步轉(zhuǎn)速，勵磁繞組中通入直流電流，定子繞組開路或電樞電流為零的運行。空載特性：6.2.2空載特性空載特性反映了電機主磁路的飽和程度：較大時，磁路飽和，空載特性曲線逐漸向下偏離氣隙線；較小時，磁路不飽和，（氣隙線）；發(fā)電機的額定工作點一般處于臨界飽和點。飽和系數(shù)：反映了電機磁路的飽和程度。說明：同步發(fā)電機的飽和系數(shù)一般在1.1-1.25.教學(xué)重點：同步發(fā)電機的空載特性教學(xué)難點：同步發(fā)電機的飽和系數(shù)理解作業(yè)：P198：6.4小結(jié)6.3同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)與機電能量轉(zhuǎn)換2.掌握電樞反應(yīng)與機電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)目的與要求：6.3.1電樞反應(yīng)1.掌握不同情況下的電樞反應(yīng)6.3.2電樞反應(yīng)與機-電能量轉(zhuǎn)換6.3.1電樞反應(yīng)引言：1.問題的提出：RLC負(fù)載實驗，發(fā)電機電壓變化情況？

2.負(fù)載時電機內(nèi)的電磁物理情況

負(fù)載Ff1—勵磁繞組通直流電流產(chǎn)生，轉(zhuǎn)速為n1，由原動機帶動，位置取決于轉(zhuǎn)子的位置，磁場的大小恒定不變。Fa—由定子三相電流產(chǎn)生，基波電樞磁動勢轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，極數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)相同，幅值大小不變，位置：哪相電流達最大值，電樞磁動勢就恰好轉(zhuǎn)到哪相繞組軸線上。Fa與Ff1兩磁動勢在空間均以n1速度同向旋轉(zhuǎn)，故相對靜止。3.什么叫電樞反應(yīng)

電機帶上負(fù)載后，電樞磁動勢的基波在氣隙中使氣隙磁動勢的大小及位置均發(fā)生變化,這種影響稱為電樞反應(yīng).電樞反應(yīng)的性質(zhì)，取決于電樞磁動勢基波和勵磁磁動勢基波之間的相對位置，即與空載電動勢和電樞電流之間的夾角有關(guān).勵磁磁動勢和電樞磁動勢的區(qū)別基波波形大小位置轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向勵磁磁動勢正弦波恒定，由勵磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動機的轉(zhuǎn)速決定由原動機決定電樞反應(yīng)磁動勢正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時值決定由磁極對數(shù)和電流頻率決定由電流相序決定4.幾個基本名詞概念

（1）內(nèi)功率因數(shù)角；（外）功率因數(shù)角；（2）d軸（縱軸、直軸）——轉(zhuǎn)子磁極中心線；

q軸（橫軸、交軸）——轉(zhuǎn)子磁極極間中心線。一、

時的電樞反應(yīng)正方向規(guī)定（發(fā)電機慣例）

（1）電動勢、電流，末進首出；（2）磁動勢：正向電流建立正向磁動勢?？蛰d電動勢和電樞電流同相位。選取U相電動勢達最大值瞬時分析：

時的電樞反應(yīng)特點：1）交磁作用，使磁場軸線改變位置；2）電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩；3）相量同相，表明發(fā)電機向電網(wǎng)輸送有功，同步發(fā)電機處于發(fā)電運行狀態(tài)。電樞磁動勢位于交軸，故稱交軸電樞反應(yīng)。時電樞反應(yīng)性質(zhì)：二、

時的電樞反應(yīng)空載電動勢超前電樞電流

時的電樞反應(yīng)特點：

1）對轉(zhuǎn)子磁場起去磁作用，使發(fā)電機端電壓降低。若保持端電壓不變，氣隙合成磁場近似保持不變，應(yīng)相應(yīng)增大勵磁電流，此時電機為過勵磁運行狀態(tài)。2）電樞反應(yīng)結(jié)果，不會使氣隙磁場畸變。3）發(fā)電機發(fā)出有功功率為零，僅發(fā)出感性無功功率。電樞磁動勢位于直軸上，與Ff1反向，稱直軸去磁電樞反應(yīng)。時電樞反應(yīng)性質(zhì)：三、

時的電樞反應(yīng)空載電動勢滯后電樞電流

時的電樞反應(yīng)特點：

1）對轉(zhuǎn)子磁場起增磁作用，使發(fā)電機端電壓上升。若保持端電壓不變，氣隙合成磁場近似保持不變，應(yīng)相應(yīng)減少勵磁電流，此時電機為欠勵磁運行狀態(tài)。2）電樞反應(yīng)結(jié)果，不會使氣隙磁場畸變。3）發(fā)電機發(fā)出有功功率為零，向電網(wǎng)輸出容性無功功率。電樞磁動勢位于直軸上，且與Ff1同向，故稱直軸助磁（增磁）電樞反應(yīng)。時電樞反應(yīng)性質(zhì)：d軸q軸U軸U1U2

W2V1W1V2NSW軸V軸四、一般情況下的電樞反應(yīng)1.空載電動勢超前電樞電流角,電樞反應(yīng)性質(zhì)：既有交軸,還有直軸去磁電樞反應(yīng)

一般情況下的電樞反應(yīng)時---直軸分量---交軸分量---直軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢---交軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢電樞反應(yīng)性質(zhì)：

Faq作用于交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)，起交磁作用；

Fad作用于直軸，稱為直軸電樞反應(yīng)，起去磁作用。特點：既交磁，又去磁。

1）使氣隙磁場軸線位置發(fā)生改變；2）使氣隙磁場受到削弱，直軸去磁作用，導(dǎo)致端電壓降低。2.空載電動勢超前電樞電流角,特點：既交磁又增磁，

1）使氣隙磁場軸線位置發(fā)生改變；2）導(dǎo)致端電壓上升。同步發(fā)電機不同角時電樞反應(yīng)的性質(zhì)6.3.2電樞反應(yīng)與機電能量轉(zhuǎn)換

電樞反應(yīng)是同步電機負(fù)載運行時重要物理現(xiàn)象，不僅是引起端電壓變化的主要原因，也是電機實現(xiàn)機--電能量轉(zhuǎn)換樞紐。輸出的有功功率越大，有功分量電流就越大，交軸電樞反應(yīng)越強，越大，這就要求原動機輸入更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，維持電機的轉(zhuǎn)速不變。直軸電樞反應(yīng)磁場與勵磁電流共同作用,在勵磁繞組上產(chǎn)生電磁力,但不能形成電磁轉(zhuǎn)矩。說明：發(fā)電機帶感性(或容性)無功負(fù)載時,不需要原動機增加能量。但直軸去磁（或助磁）電樞反應(yīng)對氣隙磁場有去磁（或助磁）作用，致使電壓下降（或上升）。為維持電壓恒定所需的勵磁電流也需要相應(yīng)增加（或減?。?。一般情況下，發(fā)電機既帶有功負(fù)載，又帶感性無功負(fù)載，有功電流的變化影響發(fā)電機的轉(zhuǎn)速及頻率，無功電流的變化影響發(fā)電機的電壓。綜上所述，交軸電樞反應(yīng)的存在是實現(xiàn)機——電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。為了保持發(fā)電機的頻率和電壓的穩(wěn)定，必須隨負(fù)載變化及時調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入功率和勵磁電流。結(jié)論：教學(xué)重點：1同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)情況2電樞反應(yīng)與機電能量轉(zhuǎn)換關(guān)系教學(xué)難點：同步發(fā)電機的在Ψ角不同時的電樞反應(yīng)作業(yè)：什么是同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)？小結(jié)6.4同步發(fā)電機的負(fù)載運行2.掌握同步發(fā)電機的運行特性教學(xué)內(nèi)容：6.4.2凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式和相量圖6.4.1隱極同步發(fā)電機的電動勢方程式、等效電路和相量圖教學(xué)目的與要求：1.掌握用電動勢方程、相量圖和等效電路分析同步發(fā)電機6.4.3同步發(fā)電機的特性6.4.1隱極同步發(fā)電機的電動勢方程、相量圖和等效電路一、電動勢方程式電磁關(guān)系：不計磁路飽和其中--同步電抗表征在對稱負(fù)載下，單位三相電流產(chǎn)生的電樞總磁場在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電動勢。二、等效電路電動勢平衡方程式三、相量圖根據(jù)相量圖可求出6.4.2凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式和相量圖一、凸極同步發(fā)電機的電動勢方程電磁關(guān)系：不計磁路飽和時有下列關(guān)系由于且令則電動勢平衡方程--直軸同步電抗--交軸同步電抗分別表征在對稱負(fù)載下，單位直軸或交軸三相電流產(chǎn)生的總電樞磁場在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電動勢。二、凸極同步發(fā)電機的相量圖作圖步驟6.4.3

同步發(fā)電機的特性一、空載特性定義：

空載特性是發(fā)電機的基本特性之一。它一方面表征了磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性、零功率因數(shù)負(fù)載特性配合，可確定電機的基本參數(shù)、額定勵磁電流和電壓變化率等。

實際生產(chǎn)中，它還可以檢查三相電樞繞組的對稱性、匝間短路、判斷勵磁繞組和定子鐵心有無故障等。二、短路特性定義：短路特性曲線說明：短路時的等效電路和相量圖1.短路特性是線性的或是一條直線；2.短路特性與空載特性配合可以求出電機的同步電抗。三、外特性定義：外特性曲線當(dāng)發(fā)電機帶阻性和感性負(fù)載時，外特性是下降的。原因是電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞漏阻抗產(chǎn)生了電壓降.帶容性負(fù)載時且（發(fā)電機負(fù)載的容抗大于同步電抗）時，外特性是上升的，原因是電樞反應(yīng)的助磁作用和容性電流在漏抗上的壓降。電壓調(diào)整率：四、調(diào)整特性定義：調(diào)整特性曲線在感性和阻性負(fù)載時，隨著負(fù)載電流的增加，必須增加勵磁電流，補償電樞反應(yīng)的去磁作用和漏阻抗壓降，保持端電壓恒定；對容性負(fù)載，隨著負(fù)載電流的增加，必須減小勵磁電流。

在功率因數(shù)一定情況下,根據(jù)調(diào)整特性曲線,可確定在負(fù)載變化范圍內(nèi),維持電壓不變所需的勵磁電流的變化范圍。運行人員可利用調(diào)整特性曲線,使系統(tǒng)中無功功率的分配更合理一些。教學(xué)重點：1凸極同步發(fā)電機電動勢方程和相量圖2隱極同步發(fā)電機電動勢方程、相量圖和等效電路教學(xué)難點：

凸極同步發(fā)電機的相量圖作業(yè)：P198：6.5小結(jié)3同步發(fā)電機負(fù)載運行特性6.5同步發(fā)電機的并聯(lián)運行2.掌握同步發(fā)電機有功功率調(diào)節(jié)的方法教學(xué)內(nèi)容：6.5.1并聯(lián)運行的條件與方法6.5.2同步發(fā)電機的有功功角特性、有功功率調(diào)節(jié)及

靜態(tài)穩(wěn)定概念教學(xué)目的與要求：1.掌握同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件6.5.3同步發(fā)電機的無功功率調(diào)節(jié)及V形曲線3.掌握同步發(fā)電機無功功率調(diào)節(jié)的方法并聯(lián)運行的含義6.5.0同步電機的并聯(lián)運行概述⑴提高供電的可靠性；⑵提高供電的經(jīng)濟性；⑶提高電能的質(zhì)量。⑷合理使用電能

1）水、火電的合理配合使用；

2）各用電地區(qū)的相互調(diào)劑；

3）合理使用發(fā)電機的臺數(shù)，提高運行效率。

將兩臺或多臺發(fā)電機分別接在電力系統(tǒng)對應(yīng)母線上，或通過變壓器、輸電線接在電力系統(tǒng)公共母線上，共同向負(fù)荷供電。并聯(lián)運行的優(yōu)點無窮大電網(wǎng)的含義將發(fā)電機并網(wǎng)的過程稱為同期過程，同期方法有2種：1.準(zhǔn)同期法2.自同期法6.5.1并聯(lián)運行的條件與方法一、準(zhǔn)同期并聯(lián)的條件1.待并發(fā)電機和電網(wǎng)電壓大小、相位相同，即；2.待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)頻率相同，即fg=fs

；3.待并發(fā)電機與電網(wǎng)的電壓波形要相同，即均為正弦波；4.待并發(fā)電機和電網(wǎng)的相序要相同。說明：上述條件中第3項在制造電機時已得到保證。第4項在安裝發(fā)電機時，根據(jù)發(fā)電機的轉(zhuǎn)向確定了發(fā)電機的相序而滿足，因此運行人員并聯(lián)時只需調(diào)節(jié)發(fā)電機使其滿足前兩個條件即可。二、準(zhǔn)同期法并聯(lián)就是把發(fā)電機調(diào)整到基本符合并聯(lián)條件后并入電網(wǎng)。判斷是否滿足投入并聯(lián)的條件，可采用兩種方法：即“同步表法”和“燈光法”。（1）同步表法

1）調(diào)節(jié)勵磁電流使相等；

2）調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機頻率略高于電網(wǎng)頻率，此時同步表指針向快的方向（順時針）緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)指針快到紅線時合閘，合閘瞬間指針正好指向紅線。注意：指針如不是勻速轉(zhuǎn)動，發(fā)生振動時，不能合閘。1)直接接法（燈光熄滅法）（2）燈光法兩種接法：直接接法和交叉接法。注意：調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，閃爍頻率很低，且各相燈熄滅瞬間合閘。2）交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）注意：調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，閃爍頻率很低，直接跨接相燈組熄滅，另外兩組相燈亮度相同時，迅速合上閘刀。還有，可以依據(jù)燈光旋轉(zhuǎn)方向判斷發(fā)電機頻率比電網(wǎng)頻率高或者低。三、自同期法并聯(lián)準(zhǔn)同期法投入并聯(lián)時，沒有明顯的電流沖擊，但操作復(fù)雜，操作時間長。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而要求迅速將備用發(fā)電機投入電網(wǎng)時，由于電網(wǎng)電壓、頻率均在變化，采用準(zhǔn)同期法并網(wǎng)比較困難。需采用自同期法并網(wǎng)。自同期法并聯(lián)操作步驟起動未加勵磁的發(fā)電機，將轉(zhuǎn)速升到接近同步轉(zhuǎn)速；驗證發(fā)電機相序；勵磁繞組需經(jīng)限流電阻R閉合，阻值為（5-10）倍勵磁電阻；合上同步開關(guān)，將發(fā)電機并網(wǎng)，然后加上發(fā)電機勵磁將發(fā)電機牽入同步。優(yōu)點：操作簡單，并且迅速。缺點：合閘及加入勵磁電流時有電流沖擊，普遍用于故障狀態(tài)。6.5.2同步發(fā)電機的有功功角特性、有功功率調(diào)節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定概念一、功率和轉(zhuǎn)矩平衡輸入功率P1機械損耗Pmec附加損耗Pad鐵損PFe電磁功率Pem定子銅損Pcu1輸出功率P2轉(zhuǎn)矩平衡方程為或說明：電機穩(wěn)定運行時，驅(qū)動性質(zhì)的原動機轉(zhuǎn)矩與制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和相平衡。二、有功功角特性定義：

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率一定、參數(shù)（）為常數(shù)、空載電動勢不變（即不變）時，為有功功角特性。凸極同步發(fā)電機，忽略電樞繞組電阻，則電磁功率等于輸出功率凸極同步發(fā)電機的有功功角特性：隱極同步發(fā)電機的有功功角特性：凸極同步發(fā)電機有功功角特性曲線凸極發(fā)電機有功功角特性分兩部分:附加電磁功率的特點:隱極發(fā)電機有功功角特性曲線隱極發(fā)電機的有功功率功角特性的特點:1.空載電動勢和發(fā)電機端電壓之間的時間相位角;或者是勵磁磁動勢和合成磁動勢間的空間夾角。2.感生空載電動勢的主磁通和產(chǎn)生端電壓的電樞定子等效假想合成磁通之間的夾角。功角的雙重物理意義功角的雙重物理意義解釋三、同步發(fā)電機有功功率的調(diào)節(jié)

發(fā)電機空載運行時，原動機輸入的功率用來平衡各種損耗，此時，定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，它們之間只有徑向力而無切向力，所以，在功角特性的0點上。同步發(fā)電機有功功率的調(diào)節(jié)（隱極機為例）空載運行時功角：負(fù)載增加，原動機的輸入功率P1增大，則功角δ也增大結(jié)論：調(diào)節(jié)同步發(fā)電機的有功功率輸出，就必須調(diào)節(jié)原動機的輸入功率。有功調(diào)節(jié)過程，轉(zhuǎn)子瞬時轉(zhuǎn)速雖然有變化，但穩(wěn)定后，仍為同步轉(zhuǎn)速。四、靜態(tài)穩(wěn)定的概念靜態(tài)穩(wěn)定：指并聯(lián)在電網(wǎng)上穩(wěn)定運行的同步發(fā)電機，當(dāng)受電網(wǎng)或原動機方面某些微小擾動時，能在這種干擾消失后，繼續(xù)保持原來穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。在a點運行時電機具有靜態(tài)穩(wěn)定的能力。若干擾使功角δ增大到a′點，Pem和Tem增大，迫使電機減速，功角δ變小，電機回到a點。干擾使功角δ減小時，有同樣結(jié)論。所以a點稱為穩(wěn)定運行點。而b點為不穩(wěn)定運行點，同學(xué)們自行分析。靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)：比整步功率(kW/rad)對隱極發(fā)電機，比整步功率為在電機穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，越大，電機穩(wěn)定增長性越好。對凸極發(fā)電機，比整步功率為靜態(tài)過載能力對于隱極發(fā)電機發(fā)電機的最大電磁功率（極限功率）與其額定功率的比值。一般λ=1.7～3之間；過載能力越大，電機的穩(wěn)定性越好。過載能力是表達靜態(tài)穩(wěn)定的能力，不是發(fā)電機可以過載的倍數(shù)。提高發(fā)電機過載能力和靜態(tài)穩(wěn)定性的方法：增大勵磁電流和減小同步電抗。6.5.3同步發(fā)電機的無功功率調(diào)節(jié)及V形曲線一、無功功率功角特性與無功功率的調(diào)節(jié)

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)（xd、xq、xt）為常數(shù)、保持發(fā)電機有功輸出不變時，Q=f(δ)為無功功率功角特性。凸極（水輪）發(fā)電機無功功率的功角特性汽輪發(fā)電機無功功率的功角特性無功功率調(diào)節(jié)以隱極式同步發(fā)電機為例，假定原動機提供的輸入功率不變，則調(diào)節(jié)勵磁電流前后，發(fā)電機的電磁功率和輸出功率不變，則有：由于電網(wǎng)電壓和同步電抗不變，則有：并網(wǎng)運行同步發(fā)電機調(diào)節(jié)無功功率，不需調(diào)節(jié)原動機來的輸入功率，只需改變勵磁電流。無功調(diào)節(jié)的相量分析—四種情況1.正常勵磁狀態(tài)—正常勵磁電流2.過勵狀態(tài)—過勵磁電流3.欠勵狀態(tài)—欠勵磁電流4.極限狀態(tài)：進一步減小勵磁，會進入不穩(wěn)定區(qū)。說明：調(diào)節(jié)勵磁電流，不僅調(diào)節(jié)無功功率，還可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。二、有功功率、無功功率調(diào)節(jié)時的相互影響1.調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸入轉(zhuǎn)矩時，發(fā)電機的輸出有功功率發(fā)生變化，輸出無功功率也發(fā)生變化；2.調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流時，發(fā)電機輸出無功功率發(fā)生變化，但輸出的有功功率不變化；三、V形曲線并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機，保持有功功率不變時，表示電樞電流和勵磁電流的關(guān)系曲線稱為“V”形曲線。發(fā)電機運行時，定子電流和勵磁電流是運行人員主要監(jiān)視的兩個物理量，這兩個量關(guān)系到定子繞組和勵磁繞組的溫度，又牽涉到功率因數(shù)的超前或滯后以及運行的穩(wěn)定性問題。對于一個給定的有功功率輸出就有一條V形曲線，有功功率越大，曲線向上移，因此可是以得到一簇“V”形曲線。V形曲線的特點2.不穩(wěn)定區(qū)域邊緣：δ=900，連線向右傾斜;1.每條曲線的最低點,,定子電流最小,且全為有功電流，這些點的連線向右傾斜；3.每條曲線上的電流變化量ΔI為無功分量；4.勵磁電流從零開始增大時，定子電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。表明要輸出純有功功率，必須相應(yīng)增加一些勵磁電流。表明輸出有功功率越多，維持穩(wěn)定所需的勵磁電流也越大。教學(xué)重點：1同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件2同步發(fā)電機的有功調(diào)節(jié)方法教學(xué)難點：1同步發(fā)電機的有功調(diào)節(jié)方法作業(yè)：P198：6.9；P199：6.19小結(jié)3同步發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)方法2同步發(fā)電機的V形曲線6.6同步電動機和同步調(diào)相機2.掌握同步電動機的基本方程和相量圖教學(xué)內(nèi)容：6.6.1同步電動機6.6.2同步調(diào)相機教學(xué)目的與要求：1.掌握同步電機的可逆原理3.掌握同步電機的功率因數(shù)調(diào)節(jié)4.掌握同步調(diào)相機的工作原理和特點6.6.1同步電動機一、同步電機的可逆原理同步電機運行于發(fā)電機狀態(tài)時，如圖所示。轉(zhuǎn)子磁極軸線超前定子合成磁極軸線，δ>0，電機把機械能轉(zhuǎn)變成電能。同步電機的運行是可逆的，既可以用作發(fā)電機運行，還可以用作電動機運行。逐步減少發(fā)電機的輸入功率，轉(zhuǎn)子將瞬時減速，δ角減小，相應(yīng)的電磁功率也減少。當(dāng)發(fā)電機的輸入功率只能滿足空載損耗時，發(fā)電機處于空載運行狀態(tài)。繼續(xù)減少發(fā)電機的輸入功率，則δ和Pem變?yōu)樨?fù)值。卸去原動機，電機從電網(wǎng)吸收功率滿足空載損耗，成為空轉(zhuǎn)的電動機。電機軸上加上機械負(fù)載，負(fù)值的δ增大，由電網(wǎng)向電機輸入的電功率和相應(yīng)的電磁功率增大，轉(zhuǎn)子磁極軸線落后定子合成磁極軸線，轉(zhuǎn)子受到驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩作用。二、同步電動機的基本方程式和相量圖按照發(fā)電機慣例，同步電動機可以看成是一臺輸出負(fù)的有功功率的發(fā)電機，其電動勢方程與發(fā)電機的方程相同，以隱極機為例：按照電動機慣例，把輸出負(fù)電流看成是輸入正電流即可，其電動勢方程：隱極機：凸極機：同步電動機功角特性與發(fā)電機的也相似，用δM=-δ代替δ即可。隱極式同步電動機的相量圖和等效電路凸極式同步電動機的相量圖同步電動機的功角特性發(fā)電機運行時，為正；電動機運行時，為負(fù)。（吸收正功率）同步電動機電磁功率公式為同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩公式為（驅(qū)動轉(zhuǎn)矩）三、同步電動機的V形曲線同步電動機輸入有功恒定而調(diào)節(jié)勵磁電流時,有三種勵磁狀態(tài)。“正常勵磁”時,電動機沒有無功功率輸出；“過勵”時電動機從電網(wǎng)吸收容性無功（或發(fā)出感性無功）;“欠勵”時電動機從電網(wǎng)吸收感性無功（或發(fā)出容性無功），也可以調(diào)節(jié)無功功率.最可貴優(yōu)點：調(diào)節(jié)勵磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動機的無功功率和功率因數(shù)。6.6.2同步調(diào)相機同步調(diào)相機是專門發(fā)送或接收無功功率的同步電機。在電網(wǎng)的受電端接上同步調(diào)相機，是提高電網(wǎng)功率因數(shù)的重要方法之一。同步調(diào)相機實質(zhì)上就是一臺空載運行的同步電動機。調(diào)相機的額定容量指的是在過勵狀態(tài)下的額定視在功率。一般采用凸極結(jié)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)軸上不帶機械負(fù)載，所以調(diào)相機的轉(zhuǎn)軸比同容量的電動機轉(zhuǎn)軸細(xì)，沒有過載能力的要求。為了提高材料的利用率，大型調(diào)相機多采用雙水內(nèi)冷或氫冷。教學(xué)重點：1同步電動機的工作原理2同步電動機的基本方程和相量圖教學(xué)難點：同步電動機的功率因數(shù)提高作業(yè)：P199：6.14；6.22小結(jié)3同步調(diào)相機的工作原理及特點6.7同步電動機的電力拖動教學(xué)內(nèi)容：6.7.1同步電動機的起動6.7.2同步電動機的調(diào)速教學(xué)目的與要求：1了解同步電動機的起動方法和原理2了解同步電動機的調(diào)速系統(tǒng)起動方法：6.7.1同步電動機的起動（1）輔助電動機起動法（2）異步起動法（3）變頻起動法同步電動機不能自行起動同步電動機定子接入電源時，定子磁場立即以同步速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子因慣性不能立即旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)子時而受到逆時針方向的轉(zhuǎn)矩，時而又受到順時針方向的轉(zhuǎn)矩，因此起動時轉(zhuǎn)子上的平均轉(zhuǎn)矩為零。所以，同步電動機不能自行起動。同步電動機起動時定子磁場對轉(zhuǎn)子磁場的作用選用與同步電動機極數(shù)相同的異步電動機（容量為主機的5%～15%）作為輔助電動機。首先給輔助電動機加交流電源，使其拖動同步電動機旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，用自整步法將主機投入電源，并切斷輔助電動機電源。這種方法只適合于空載起動，所需設(shè)備較多，操作復(fù)雜。一、輔助電動機起動法2.異步起動法第一步：將同步電動機的勵磁繞組通過一個電阻短接第二步：將同步電動機的定子繞組接通三相交流電源第三步：當(dāng)同步電動機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速的95%左右時，將勵磁繞組與直流電源接通，則轉(zhuǎn)子磁極就有了確定的極性。這時轉(zhuǎn)子上增加了一個頻率很低的交變轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場之間的吸引力產(chǎn)生的整步轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)子逐步牽入同步同步電動機采用變頻電源供電；起動時轉(zhuǎn)子繞組加勵磁建立磁極磁場，定子繞組接變頻電源，以低頻電壓進行起動。隨著轉(zhuǎn)速升高逐步上調(diào)電源頻率，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將始終跟隨定子磁場轉(zhuǎn)速而同步上升，直至額定轉(zhuǎn)速。變頻起動過程平穩(wěn)，性能優(yōu)越。采用變頻器供電的交流電動機還可以實現(xiàn)無級調(diào)速。3.變頻起動法6.7.2同步電動機的調(diào)速一、他控變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)使用獨立的變壓變頻裝置給同步電動機定子三相繞組供電，達到調(diào)速的目的。二、自控變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)使用獨立的變頻器給同步電動機定子三相繞組供電，同時轉(zhuǎn)子上安裝位置檢測器，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速控制變頻器輸出電壓的頻率和定子電流的大小。教學(xué)重點：同步電動機的起動方法教學(xué)難點：同步電動機的調(diào)速系統(tǒng)小結(jié)本章結(jié)束，謝謝！7.1單相異步電動機7.3測速發(fā)電機7.4步進電動機

本章主要介紹單相異步電動機、伺服電動機、測速發(fā)電機、步進電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。思考題與習(xí)題*7.6直線異步電動機*7.7其他微控電機7.2伺服電動機*7.5微型同步電動機7.1單相異步電動機教學(xué)內(nèi)容：7.1.1單相異步電動機的工作原理7.1.2單相異步電動機的主要類型7.1.3單相異步電動機的應(yīng)用教學(xué)目的與要求：1了解單相異步電動機的結(jié)構(gòu)特點2掌握單相異步電動機的工作原理3掌握單相異步電動機的主要類型4了解單相異步電動機的應(yīng)用7.1.1單相異步電動機的工作原理一、單相異步電動機的結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子：普通的籠型轉(zhuǎn)子。

定子：鐵心由硅鋼片疊壓而成，嵌有定子繞組。定子上安放兩套繞組，一個為工作繞組，另一個為起動繞組，兩個繞組在空間相距900電角度。

起動繞組一般只在起動時接入，起動完畢就與電源斷開，正常運行只有一個工作繞組接在電源上。也有一些電容或電阻電動機，運行時仍然接于電源上，實質(zhì)上是兩相電機，由于接在單相電源上，仍稱為單相異步電動機。單相異步電動機外形圖單相異步電動機結(jié)構(gòu)

二、單相異步電動機的工作原理1.單相繞組通入單相交流電時的情況

單相交流繞組通入單相正弦交流電流產(chǎn)生脈動磁動勢；可以分解為兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢F+和F-；

建立正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場ф+和ф-，這兩個旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，分別在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩Tem+和反向電磁轉(zhuǎn)矩Tem-，疊加后即為推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的合成轉(zhuǎn)矩Tem。單相異步電動機的磁場和轉(zhuǎn)矩若電動機轉(zhuǎn)速為n，則對正向旋轉(zhuǎn)磁場而言，轉(zhuǎn)差率s+為

對反向旋轉(zhuǎn)磁場而言，轉(zhuǎn)差率s-為單相異步電動機的曲線分析：⑵當(dāng)s≠1時，Tem≠0，Tem的方向取決于s的正負(fù)。轉(zhuǎn)向取決于起動瞬間外力矩方向。例子：三相異步電動機運行中斷一相，電機仍能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。⑶反向電磁轉(zhuǎn)矩的作用，使合成轉(zhuǎn)矩減小，過載能力較低。⑴轉(zhuǎn)子靜止時，n=0,S=1，合成轉(zhuǎn)矩為0。單相異步電動機無起動轉(zhuǎn)矩，故不能自行起動。例子：三相異步電動機電源一相斷線時，相當(dāng)于一臺單相單繞組異步電動機，故不能自行起動。7.1.2單相異步電動機的主要類型一、分相電動機包括：電容起動電動機、電容電動機和電阻起動電動機.

根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場方式的不同，分為分相電動機和罩極電動機。1.電容起動電動機電容起動電動機特點：

⑴起動繞組和起動電容按短時工作設(shè)計。⑵電容起分相和提高功率因數(shù)的作用。由于起動繞組和電容按短時工作設(shè)計，當(dāng)轉(zhuǎn)速n達（70～85%）n1時，離心開關(guān)自動斷開。⑶改變電容起動電動機的轉(zhuǎn)向，只需將工作繞組或起動繞組的兩個出線端對調(diào)即可。

實質(zhì)上是一臺兩相異步電動機，起動繞組和工作電容C應(yīng)按長期工作方式設(shè)計。2.電容電動機電容電動機特點：⑴起動繞組和工作電容器按長期工作設(shè)計；⑵過載能力、功率因數(shù)和效率均較高；⑶容量能做到五十瓦至幾千瓦；⑷應(yīng)用比較廣泛，如應(yīng)用于壓氣機、空調(diào)等；⑸電容電動機反轉(zhuǎn)的方法與電容起動電動機相同。3.電阻起動電動機在起動繞組中串聯(lián)電阻來分相；工作繞組電阻小，電抗大；起動繞組電阻大，電抗小。

電阻起動電動機特點：起動轉(zhuǎn)矩較小，只適用于空載或輕載起動的場合。二、罩極電動機定子鐵心做成凸極式，由硅鋼片疊壓而成；工作繞組為集中繞組，套在定子磁極上；每個極靴表面1/3～1/4處開有一個凹槽；凹槽中放入罩極繞組（短路環(huán)），如圖所示：

1.結(jié)構(gòu)特點(a)繞組接線圖2.工作原理

在時間上滯后一個角度，而兩個繞組在空間也相隔一個角度，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)向由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分,并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)向也由未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分，但電機轉(zhuǎn)向不能改變。(b)相量圖7.1.3單相異步電動機的應(yīng)用1.單相異步電動機廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械及輕工設(shè)備中。2.單相異步電動機應(yīng)用于洗衣機的情況：左圖為全自動波輪洗衣機4極電容電動機

額定功率一般在120-250W

可以正反轉(zhuǎn)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.1-1.3

最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)可達1.8教學(xué)重點：1掌握單相異步電動機的工作原理2掌握單相異步電動機的主要類型教學(xué)難點：罩極電動機的工作原理作業(yè)：P217：7.2小結(jié)7.2伺服電動機教學(xué)內(nèi)容：7.2.1直流伺服電動機7.2.2交流伺服電動機7.2.3伺服電動機的應(yīng)用教學(xué)目的與要求：1了解伺服電動機的結(jié)構(gòu)和類型2掌握直流伺服電動機的工作特性3掌握交流伺服電動機的工作原理及控制方式4了解伺服電動機的應(yīng)用7.1.0伺服電動機概述2.伺服電動機分類（根據(jù)電源性質(zhì)）：

直流伺服電動機和交流伺服電動機1.伺服電動機：又稱執(zhí)行電動機，它可以把輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為電機軸上的角速度或角位移等機械信號輸出。

3.伺服電動機的特點：

直流伺服電動機：輸出功率1-600W，用于功率較大的系統(tǒng)；交流伺服電動機：輸出功率0.1-100W，用于功率較小的系統(tǒng)。4.直流伺服電動機：是一種將直流電源的電能轉(zhuǎn)換為機械能的電磁裝置，采用直流電流勵磁產(chǎn)生氣隙磁場，或用永磁體獲得。5.直流伺服電動機按勵磁方式分為：⑴電磁式：主要采用他勵式。⑵永磁式：就是他勵式，永久磁鋼如，鋁鎳鈷、鐵氧體及稀土類（釹鐵硼）。----發(fā)展迅速，得到大量應(yīng)用，如機器人、汽車、電腦里的電機。7.1.1直流伺服電動機一、直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和分類直流伺服電動機實質(zhì)上就是一臺他勵式直流電動機。1.普通型直流伺服電動機特點：電樞鐵心細(xì)長，氣隙較小。根據(jù)結(jié)構(gòu)分類：與他勵直流電動機結(jié)構(gòu)相同，由定子和轉(zhuǎn)子組成；根據(jù)勵磁方式分為電磁式和永磁式兩種。電磁式：定子磁極上裝有勵磁繞組，勵磁繞組接勵磁控制電壓產(chǎn)生磁通。永磁式：磁極是永磁鐵，產(chǎn)生氣隙磁通，不可控。說明：定子：由永久磁鋼和前后磁軛組成，磁鋼可放在圓盤一側(cè)，或兩側(cè)，形成軸向磁場。氣隙：位于圓盤的兩邊。電樞：圓盤上有電樞繞組，可以為印制繞組和繞線式繞組兩種。工作原理：徑向電流和軸向磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電動機轉(zhuǎn)動。2.盤形電樞直流伺服電動機結(jié)構(gòu)：兩個定子。外定子：永磁材料制成，產(chǎn)生磁通；

內(nèi)定子：軟磁材料制成，導(dǎo)磁作用。

電樞繞組：可以是印制繞組，沿軸排列成空心杯形，再用環(huán)氧樹脂澆注成型。電樞繞組接到換向器上，由電刷引出。特點：轉(zhuǎn)動慣量非常小，具有較高的加速能力，時間常數(shù)可小于1ms。3.空心杯電樞直流伺服電動機結(jié)構(gòu)：電樞鐵心上不開槽，電樞繞組直接排列在鐵心表面，用環(huán)氧樹脂固化在鐵心上，并用玻璃絲帶加固，使電樞繞組與鐵心成為堅實的整體。缺點：與前兩種結(jié)構(gòu)比較，電機轉(zhuǎn)動慣量和電樞繞組電感大，動態(tài)性能差。特點：起動轉(zhuǎn)矩大，低速性能好，調(diào)速范圍寬。4.無槽電樞直流伺服電動機二、直流伺服電動機的運行特性或電壓平衡方程：轉(zhuǎn)速關(guān)系式：電磁轉(zhuǎn)矩：電樞電動勢：控制電機轉(zhuǎn)速方式：電樞控制和磁極控制電樞控制：改變電樞電壓來控制電機轉(zhuǎn)速；磁極控制：調(diào)節(jié)勵磁磁通來控制電機轉(zhuǎn)速。實際中主要采用電樞控制方式。二、直流伺服電動機的運行特性-續(xù)1.機械特性：指電樞電壓恒定時，直流伺服電動機的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩Tem變化的關(guān)系，n=f(Tem)。式中：

當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0時，電機轉(zhuǎn)矩僅與電樞電壓有關(guān)，此時的電磁轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。

當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩Tem=0時，電機轉(zhuǎn)速僅與電樞電壓有關(guān)，此時的轉(zhuǎn)速稱為理想空載轉(zhuǎn)速。直流伺服電動機的機械特性曲線：結(jié)論：電樞控制直流伺服電動機的機械特性是一組平行直線。2.調(diào)節(jié)特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時，電機轉(zhuǎn)速n與電樞電壓Ua的關(guān)系,n=f(Ua)。結(jié)論：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時，電動機的控制電壓大于起動電壓，電機運行；否則，電機不能起動。起動電壓：電機轉(zhuǎn)速n=0時的電壓特性曲線：一組平行直線7.2.2交流伺服電動機一、交流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)交流伺服電動機為兩相交流電機，由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子：兩相繞組，并在空間相差90°電角度。一相為勵磁繞組，接勵磁電壓為Uf的交流電源上；另一相為控制繞組，輸入控制電壓UC。勵磁電壓與控制電壓頻率相同。1.籠型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)采用高電阻率的導(dǎo)電材料如黃銅、青銅制造。轉(zhuǎn)子：籠型轉(zhuǎn)子和非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子兩種。特點：轉(zhuǎn)子細(xì)長，減小轉(zhuǎn)動慣量；結(jié)構(gòu)：內(nèi)定子和外定子，由硅鋼片疊成；外定子嵌放互差90°兩相繞組，內(nèi)定子不放繞組，構(gòu)成磁路；空心杯轉(zhuǎn)子處于內(nèi)外定子之間，非磁性材料，壁薄，0.3mm左右。2.非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子特點：

轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)子電阻大，噪音小，運行平穩(wěn)。二、交流伺服電動機的工作原理1.控制電壓為零時：只有勵磁電流產(chǎn)生脈動磁場，轉(zhuǎn)子不動。

相當(dāng)于單相單繞組異步電動機。說明：⑴“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象：當(dāng)勵磁電壓不為零，控制電壓為零時，伺服電動機相當(dāng)于一臺單相單繞組異步電動機，若轉(zhuǎn)子電阻較小，則電機仍然旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成失控。2.有控制電壓時：勵磁繞組和控制繞組中的電流共同產(chǎn)生一個合成的旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。⑵避免“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象方法：增大轉(zhuǎn)子電阻值。說明：當(dāng)勵磁電壓不為零，控制電壓為零時，電動機立刻產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩一起使電動機迅速停車。三、交流伺服電動機的控制方式指控制電壓和勵磁電壓保持相位差90°，勵磁電壓幅值保持不變，只改變控制電壓的大小來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。指控制電壓和勵磁電壓幅值均為額定值，通過改變控制電壓和勵磁電壓相位差β，實現(xiàn)對伺服電動機的控制。

β=0°時，合成磁場為脈動磁場，電機轉(zhuǎn)速n=0；β=90°時，合成磁場為圓形旋轉(zhuǎn)磁場，電機轉(zhuǎn)速最大。控制方式有三種：幅值控制、相位控制和幅相控制。1.幅值控制2.相位控制通過改變控制電壓的幅值及控制電壓與勵磁電壓的相位差控制伺服電動機的轉(zhuǎn)速。

幅相控制機械特性和調(diào)節(jié)特性不如幅值控制和相位控制，但其控制電路簡單，不需要移相器，因此實際應(yīng)用較多。3.幅相控制說明：7.2.3伺服電動機的應(yīng)用伺服電動機作為執(zhí)行元件，通常作為隨動系統(tǒng)、遙測和遙控系統(tǒng)及各種增量運動控制系統(tǒng)的主傳動元件。雷達天線工作原理圖---位置控制隨動系統(tǒng)原理：直流伺服電動機作主傳動電機拖動天線