电动机原理与控制

1、电机与拖动,目录,第一章 直流电机基本结构及原理,第二章 发电机原理,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,第四章 三相异步电动机的使用,第五章 步进电机及其工作原理,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,第一章 直流电机基本结构及原理,第一章 直流电机基本结构及原理,一、磁场对电流的作用,通常把通电导体在磁场中受到的力称为电磁力，也称安培力。,左手定则,第一章 直流电机基本结构及原理,第一章 直流电机基本结构及原理,二、直流电机认识,三、电机运动原理,F,F,F,F,第一章 直流电机基本结构及原理,四、直流电机模型,第一章 直流电机基本结构及原理,五、直流电机结构,第一章 直流电机基本

2、结构及原理,六、直流电机的励磁方式,第一章 直流电机基本结构及原理,七、直流电机优缺点,由于这些特点，一般应用于大型机床，日常生活小电器中，如收录机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、电动玩具、手机振动等。,直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。 直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较大。 易于控制，可靠性较高 由于存在换向器，其制造复杂，价格较高,第一章 直流电机基本结构及原理,八、他励直流电动机的基本方程式,1.电枢电压平衡方程式,UEa+ IaRa,2.电动机的转矩平衡方程式,T9550 P/n,U电枢电压（V） Ia电枢电流（A） Ra电枢回路中总电阻（）,电磁转矩,T= To+

3、TL,To空载转矩； TL负载静阻转矩，电动机稳定运行时,第一章 直流电机基本结构及原理,3.功率平衡方程式,直流电动机输入的电功率是不可能全部转换成机械功率的，因为在转换的过程中存在着各种损耗。按其性质可分为机械损耗Pm，铁心损耗PFe，铜损PCu和附加损耗PS四种。,电动机总损耗PPm + PFe + PCu + PS,电网向电动机输入的电功率P1U I U Ia,电动机输出的机械功率P2P1P,直流电动机的效率=( P2 / P1 )100,八、他励直流电动机的基本方程式,第一章 直流电机基本结构及原理,直流电机的额定数据,额定容量PN： 输出功率，单位kW,额定电压UN：额定状态下出线

4、端电压，单位V,额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位A,额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位r/min,额定励磁电压、额定励磁电流和励磁方式等。,第一章 直流电机基本结构及原理,第二章 发电机原理,第二章 发电机原理,法拉弟,1821年提出“由磁产生电”的设想。 经过10年的探索，1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。,一、电磁感应现象,第二章 发电机原理,二、磁感应现象,闭合电路的一部份导体在磁场中做切割磁力线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。,第二章 发电机原理,三、发电机认识,第二章 发电机原理,四、发电机原理,第二章 发电机原理,结 论,从上述基

5、本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约束的条件不同而已。 在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机； 如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。 同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原理，在电机理论中称为可逆原理。,第二章 发电机原理,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,一、三相异步电动机概述 二、三相异步电动机结构 三、基本作用原理 四、机械特性 五、三相

6、异步电动机的铭牌数据,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,一、三相异步电动机概述,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,1.电能转换为机械能的动力设备 2. 结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便等优点 3.应用十分广泛,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,一、三相异步电动机概述,二、三相异步电动机结构,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,绕线型异步电动机,鼠笼型异步电动机,二、三相异步电动机结构,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,二、三相异步电动机结构,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,二、三相异步电动机结构,铸铝式笼型转子,笼型转子,第

7、三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,3.1基本原理,磁场转动起来,三、基本作用原理,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,U1,V2,W1,V1,W2,异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,U2,3.2旋转磁场的产生,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,3.3旋转磁场的转速大小（同步转速）,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,极对数（P）的概念,3.3旋转磁场的转速大小（同步转速）,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,三相异步电动机的同步转速,f

8、= 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下:,p为任意值时：,3.3旋转磁场的转速大小（同步转速）,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,3.4电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速:,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,3.5转差率 的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,方法：和电源相接的任意两相互换。,正转,3.6电机换向解决方法,n,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,旋转方向：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向：换接其中两相,旋转磁场的旋转方向,第三章 三相异步

9、电动机的基本结构与工作原理,n0,T,n,（牛顿米）,（电动机在额定负载时的转矩。）,四、三相异步电动机的机械特性,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,如果 电机将会 因带不动负载而停转。,求解,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,过载系数：,三相异步机,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,n0,T,n,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,五、 三相异步电动机的铭牌数据,Y132M-4型电动机,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,1.型号：表明不同用途，不同环境。,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,转差率,如：n =1440 转/分,电机在额定

10、电压、额定负载下运行时的转速。,2.额定转速（n）,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,3.联接方式：Y/接法：,定子绕组的接法：,电机容量3kW采用连接,电机容量3kW采用Y连接,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5。 在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。,例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,电压波动对电动机的

11、影响,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,5.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,如：,表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,额定负载时一般为0.7 0.9， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。,7.功率因数(cos1)：,P2,PN,cos1,8.绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105C)，H级最高(180C)。,第三章 三

12、相异步电动机的基本结构与工作原理,例: Y180M2型三相异步电动机，PN=22kW，UN= 380 V，IN= 42.2 A， 接法，cosN= 0.89，fN= 50 Hz，nN= 2940 r/min。求额定运行时的： (1)转差率；(2)定子绕组的相电流；(3)输入有功功率；(4)效率；（5）电磁转矩。,练习：,第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理,一、起动 二、制动 三、调速,第四章 三相异步电动机的使用,第四章 三相异步电动机的使用,一、 三相异步机的起动,1.1起动电流Ist ：,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7倍。,第四章 三相异步电动机的使用,1.2三相异步机

13、的起动方法：,直接启动,Y- 隆压启动,自耦 隆压启动,变频器/ 软启动 控制启动,其它控制 方式启动,常见的 启动电路,定子串电阻 或电抗器启动,第四章 三相异步电动机的使用,Y-降压启动电路,第四章 三相异步电动机的使用,启动： SB2=1 KM1、KM3、KT=1 运行（低速） KT时间到，KT延时断触点=0 KM3=0 KM2=1 KM1=1 Y运行（高速） 停止： SB1=0 所有断开停止,自耦降压启动电路,第四章 三相异步电动机的使用,经验：电机同名端判断（剩磁法）,(a)指针不动首尾端正确(b)指针晃动首尾端不正确,第四章 三相异步电动机的使用,反馈制动,反接制动,常见的 制动方

14、式,能耗制动,二、 三相异步机的制动,第四章 三相异步电动机的使用,2.1反馈制动,1).反馈制动 (1)产生条件: 电动机的运行速度高于同步转速.此时S0,电机进入发电状态,电能反馈给电网. (2)运行状态: 有两种情况. 位能转矩负载的起重机在下放重物时的反馈制动状态. 可使重物匀速下降如右图中a点.b点是改变转子外接电阻后的稳定工作点.,第四章 三相异步电动机的使用,电源反接是突然改变三相电源的相序,旋转磁场反向; 转子在由正变负的电磁转矩和负载转矩作用下迅速减速.反接制动时电流大,要在定子电路串电阻.,在右图c点要切断电源(n=0), 否则电动机将反向起动.,2.2反接制动,第四章 三

15、相异步电动机的使用,(1)产生条件:电动机定子绕组脱离交流电源后,立即通入低压直流电,直流电建立一个恒稳磁场,产生制动转矩,系统贮存的能量消耗在电阻上.,(2)机械特性:制动时,特性从下图中的特性曲线1之a点平移至特性曲线2之b点,在制动转矩和负载转矩的共同作用下,沿曲线2迅速减速,到n=0. (3)特点:当n=0时,T=0,电动机不可能反方向起动,能使电动机准确停车.,2.3能耗制动,第四章 三相异步电动机的使用,不变型，有级调速,馈送型，设备费用高,异步电动机的调速方式：,三、三相异步机的调速,第四章 三相异步电动机的使用,3.1变极调速,磁极对数p的改变，取决于电动机定子绕组的结构和接线

16、。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。,电动机的同步转速取决于磁场的极对数,第四章 三相异步电动机的使用,U相两个线圈，顺向串联，定子绕组产生4极磁场。,反向串联和反向并联，定子绕组产生2极磁场。,以4极变2极为例：,3.1变极调速,第四章 三相异步电动机的使用,1.变极调速只用于笼型电动机。 2.绕组数量有限，最多4级调速； 3.电机结构复杂,缺点：,3.1变极调速,第四章 三相异步电动机的使用,3.2变转差率调速,1.改变定子电压调速 交流调压调速,异步电动机的机械特性方程式:,其中：p为电机极对数； U1为相电压有效值 R1为定子每相绕组的内阻 Ll1为每相漏感 R2为折

17、算到定子侧的每相电阻 Ll2为折算到定子侧的漏感,电机参数一定，当S，f1不变时，T仅与U1有关。,第四章 三相异步电动机的使用,2.绕线式异步电动机转子串电阻调速,(1)应用范围: 只适用于线绕式异步电动机. (2)原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. 线绕式异步电动机的起动电阻,适当增大电阻的容量,可作调速电阻用. (3)特点: 结构简单,动作可靠;是有级调速. (4)应用: 用于重复短时工作制的生产机械,如起重机械.,第四章 三相异步电动机的使用,3.绕线式异步电动机在转子回路中串级调速,其优点是： 可以通过某种控制方式，使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率；在适当的控制方式下，

18、可以实现低同步或高同步的连续调速。 缺点是： 只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。,第四章 三相异步电动机的使用,4.电磁转差离合器调速（异步电动机本身并不调速）,电磁转差离合器调速系统是由笼型异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成。,第四章 三相异步电动机的使用,3.3变频调速,第四章 三相异步电动机的使用,1变频调速的条件,三相异步电动机定子绕组的反电动势E1的表达式为:,Eq=4.441N1kN1m=U1+U,式中: Eq气隙磁通在定子每相绕组中感应电动势有效值； N1定子每相绕组的匝数； kN1定子绕组的基波绕组系数，kN1 1； 1定子绕组感应电动势的频率，即电源

19、的频率； m主磁通； U1 定子相电压。,可见：Eq1m 将U忽略，则EqU11m,3.3变频调速,第四章 三相异步电动机的使用,当U1 E1=C时，由E1U11m 知，1m电动机磁路过饱和，导致过大的励磁电流，电动机因绕组过热而损坏。 当U1 E1=C时，由E1U11m 知，1 m，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩T ，电动机的负载能力下降，电动机的容量得不到充分利用。,因此，为维持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通m =C，即,结论:变频调速的条件是主磁通m保持不变,第四章 三相异步电动机的使用,2基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速,为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，使得压频

20、比为一常数。,一般频率是从额定频率f1N向下调，所以需要 同时降低电源电压,变频调速后续专门课程进行讲解！,第四章 三相异步电动机的使用,第五章 步进电机及其工作原理,第五章 步进电机及其工作原理,一、 简介 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。 主要优点：步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累，从而使它适合于在数字控制的开环系统中作为驱动电动机，也可用作闭环系统的驱动组件。 主要缺点：效率较低，需配适当的驱动电源，带惯性负载的能力不强。,第五章 步

21、进电机及其工作原理,种类：,励 磁 方 式,磁阻式(反应式),永磁式,混合式,运 行 方 式,旋转型,直线型,平面型,系统构成：,步进 电机,脉冲分配器,脉冲放大器,脉冲信号输入,二、分类及组成,第五章 步进电机及其工作原理,3.1反应式步进电动机的结构 单段式 多段式 a)径向磁路 b)轴向磁路,三、 反应式步进电动机的结构与工作原理,第五章 步进电机及其工作原理,径向磁路 1线圈；2定子；3转子,轴向磁路 1线圈；2定子；3磁轭 4转子；5引出线,3.1反应式步进电动机的结构,第五章 步进电机及其工作原理,三相反应式步进电动机有三种运行方式： 三相单三拍运行； 三相双三拍运行； 三相单、双

22、六拍运行 “三相”指步进电机的相数； “单”指每次只给一相绕组通电；“双”则是每次同时给二相绕组通电； “三拍”指通电三次完成一个循环,3.2工作原理,第五章 步进电机及其工作原理,1.三相单三拍运行方式,第五章 步进电机及其工作原理,按A-B-C-A的顺序通电，电机转子在磁阻转矩作用下沿ABC方向转动，电机的转速直接取决于控制绕组的换接频率。 定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，此时电机转子所转过的空间角度称为步距角。,齿距角：,步距角：,1.三相单三拍运行方式,第五章 步进电机及其工作原理,按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电，每次同时给两相绕组通电，且三次换接为一个循环。步距角

23、与三相单三拍运行方式的步距角相同。,AB相导通,BC相导通,2.三相双三拍运行方式,第五章 步进电机及其工作原理,按A-AB-B-BC-C-CA或相反顺序通电，即需要六拍才完成一个循环，因此步距角为：,AB相导通,3.三相单、双六拍运行方式,第五章 步进电机及其工作原理,对于其它相数的步进电动机，同样可以有多种运行方式，例如四相步进电动机有：四相单四拍，四相双四拍，四相单双八拍等运行方式。 一般而言，无论几相电机以及采用何种运行方式，步距角与转子齿数Zr和拍数N之间有如下关系：,(机械角度),此处，m为控制绕组相数，C为状态系数，单三、双三拍时，C=1； 单双六拍时C=2。,4.电机转速,第五

24、章 步进电机及其工作原理,故电机转速为：,rpm,如果连续不断地输入脉冲，则电机转子就连续旋转，其转速与脉冲频率有关。每输入一个脉冲，转子转过：,4.电机转速,第五章 步进电机及其工作原理,驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的要求； 要满足步进电动机起动频率和连续运行频率的要求； 能最大限度地抑制步进电动机的振荡； 工作可靠，抗干扰能力强； 成本低、效率高，安装维护方便。,四、 步进电动机的驱动电源,4.1对驱动电源的基本要求,第五章 步进电机及其工作原理,4.2驱动电源组成,变频信号源：是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的信号发生器，可以是计算机或振荡器。 脉冲分配

25、器：一种逻辑电路，由双稳态触发器和门电路组成，它可能将输入的电脉冲信号根据需要循环地分配到脉冲放大器进行功率放大，并使步进电动机按选定的运行方式工作。,第五章 步进电机及其工作原理,三相单三拍脉冲分配器,JK触发器真值表,第五章 步进电机及其工作原理,三相单、双六拍单转向脉冲分配器,第五章 步进电机及其工作原理,单极性驱动（反应式步进电动机） 单一电压型功率放大电路,优点：线路简单，功率组件少，成本低。 缺点：Rf1上要消耗能量，工作效率低。 只适用于小功率步进电动机。如果电容C选择不当，在低频段会使振荡有所增加，使低频性能变差。,功率驱动电路,第五章 步进电机及其工作原理,高、低电压切换型功

26、率放大电路,优点： 电源功耗比较小，效率比较高。 矩频特性好，启动和运行频率得到了很大的提高。 主要缺点： 低频运行时输入能量过大，造成电机低频振荡加重； 增大了电源的容量， 对功率管性能参数的要求高。 常用于大功率步进电动机的驱动,第五章 步进电机及其工作原理,电流斩波驱动放大电路,第五章 步进电机及其工作原理,调频调压驱动方式,(a)低频；(b)高频,第五章 步进电机及其工作原理,细分驱动放大电路,细分电流波形,电流的每个阶梯，电机转动一步，步距角减小了很多。,先放大后合成,先合成后放大,第五章 步进电机及其工作原理,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,3旋转磁

27、场作用下的运行分析,4交流伺服电机的机械特性及控制方式,5伺服电机编码器,8 伺服电机选型,1概述,6交流伺服驱动器,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,7 交流伺服电机的应用,伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行组件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。,1概述,1、交流伺服电动机,2、直流伺服电动机,伺服电动机分为：,1.1什么叫伺服电机,松下交流伺服电机及驱动器,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,1概述,在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的大小和相位(或极性)就可改变伺服电动机的转速和转向。,1.2 伺服电机最

28、大特点,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,1.3 伺服电机与普通电机相比具有如下特点,(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节。 (2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。,1概述,1.4 伺服电机在自控制系统中的典型应用,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,1.5 伺服电动机典型生产厂家,德国西门子伺服电机,安川伺服电机驱动器,1、德国西门子 2、日本安川公司 3、日本松下 4、日本三菱 5、美国科尔摩根。 6、深圳市汇川,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,1概述,2伺服电机基本结构及原理,交流伺服电

29、机系统,驱动器,交流伺服 电机器,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2.1 伺服电机的结构,交流电机,编码器,交流电机电源线,编码器信号输出线,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,2.1 伺服电机的结构,交流电机转子,电机外壳,电缆插头,编码器线,交流电机定子,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,2.1结构,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,2.1结构,由定子、转子和编码器等分组成,转子,编码器线,定子,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,2.2结构,1、定子 由铁心和线圈组成

30、,控制绕组与励磁绕组相差900,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2伺服电机基本结构及原理,励磁绕组,控制绕组,励磁电压,控制电压,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2.2结构,1、定子 由铁心和线圈组成,2伺服电机基本结构及原理,(1)笼型转子,铁芯槽内放铜条,端部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。,2、 转子分笼型和杯型,2伺服电机基本结构及原理,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,(2)杯型转子,薄壁园筒形，放于内外定子之间。一般壁厚为0.3mm,杯型转子,2伺服电机基本结构及原理,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,2.3转动原理,2伺服电机基本结构及原理,第六章 交

31、流伺服电机的结构及控制原理,为了分析方便，先假定励磁绕组有效匝数Uf与控制绕组有效匝数UC相等。这种在空间上互差900电角度，有效匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕组。,3.1伺服电机旋转磁场的产生,3旋转磁场作用下的运行分析,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,同时，又假定通入励磁绕组的电流Uf与通入控制绕组的电流UC相位上彼此相差900幅值彼此相等，这样的两个电流称为两相对称电流，用数学式表示为,3.1 旋转磁场的产生,3旋转磁场作用下的运行分析,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,控制绕组,励磁绕组,当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋转磁场。当电流变化一个周期时，

32、旋转磁场在空间转了一圈。,3.1 旋转磁场的产生,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,3.2伺服电机旋转磁场的方向,控制绕组,励磁绕组,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,控制绕组,励磁绕组,3.2伺服电机旋转磁场的方向,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,3.3伺服电机旋转磁场的速度,旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率。图所表示的是一台两极的电机，即极对数P1。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而当 电源频率f400 Hs，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电机，即P1而言，旋转磁场转速为 n0= 24000 rmin 旋转磁场转速

33、为的一般表达式为,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,4.伺服电机的机械特性及控制方式,4.1 伺服电机的机械特性,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时的机械特性，所谓零信号，就是控制电压UC0，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁NS和NS在空间以相反方向旋转。,4.2零信号时的机械特性和无“自转”现象,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,4.2零信号时的机械特性和无“自转”现象,T正,T反,T合,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,4.2零信号时的机械特性和

34、无“自转”现象,转子电阻小,转子电阻大,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,n.s,当电阻已增大到使临界转差率1的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点(S1处)，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压UC取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速停转，这样就不会产生自转现象。,4.2零信号时的机械特性和无“自转”现象,第六章 交流伺服电机的结构及控制原理,4.3 伺服电机控制方式及特性,设电机的负载阻转矩为TL，控制电压0.25UC时,电机在特性点A运行，转速为na，这时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当控制电压升高到0.5UC时，电机产生的转矩就随之增加C，由于电机的转子及其负载存在着惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬时地在特性点C运行，这时电机产生的转矩大于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到nb，电机就在B点运行。,伺服电动机的机械特性,A,B,C,结论：改变控制电压的大小，就实现了转速