自动控制元件 哈工大出版 第三章 交流伺服电动机1112I课件.ppt

3.1.1 异步电动机的结构特点 3.1.1 异步电动机的结构特点 定子铁心、定子绕组 三相，两相，单相。 转子：鼠笼式，绕线式。 笼式，构造简单，工作可靠。 转子绕组闭合。 3.1.2 异步电动机的工作原理 旋转磁场加闭合的转子绕组→旋转磁场→感应电流→电磁转矩，与磁场同向。 转子速度小于磁场转速，异步。 转子速度等于磁场转速，电流和转矩为零。 转子速度大于磁场转速，转矩与磁场反向。 旋转磁场由多相电流产生。 3.1.3 旋转磁场 3.1.3 旋转磁场 一相绕组：串联在一起的一组线圈 。 电机极数：一相绕组通直流电时形成磁场的极数。 电角＝极对数p×机械角度 两相电机:两相绕组轴线的夹角为90°/p,其中90°为电角。 两相对称绕组：匝数相等，均匀分布。  3.1.3 旋转磁场 3.1.3 旋转磁场 3.1.3 旋转磁场 电流变化一个周期时 ，两相两极绕组磁场在空间旋转 机械角—— 电角。两相四极绕组磁场在空间旋转 机械角—— 电角。 电流变化一个周期，两相绕组磁场在空间旋转 电角。 设两相绕组极对数为 ，电源频率是 Hz 。 旋转磁场的转速（同步转速 ） 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 设线圈的匝数为 ，通过线圈的电流为 。 磁路总磁势 气隙磁势 直流的磁势是固定的方波。 若电流为 气隙磁势 交流磁势是方波，位置固定，振幅的大小和正负随时间做周期变化，频率与电流相同。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 方波分解为傅里叶级数 基波 基波振幅 第i次谐波的最大幅值是基波最大幅值的l/i倍。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 脉振物理量 ：空间和时间的函数，空间的位置（最大值或波形对称轴的位置 ）固定，振幅的大小和正负随时间周期变化。 交流电的磁势是脉振磁势 。 脉振磁势的典型表达式 在任何时刻，在空间都按余弦规律分布。磁势分布曲线幅值的位置 ，位置始终不变。磁势幅值的大小（ ）和符号随时间周期变化。 基波和谐波都是脉振磁势。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 分布绕组：由q个绕组串联而成,分布在q 个连续槽中。 单相分布绕组的磁势为各集中绕组磁势之和。 单相分布绕组的磁场是阶梯波，脉振磁场。 有q 个线圈分布在q 个槽中，每个槽中有 匝，傅里叶级数 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 基波 式中W为每相绕组匝数； 为极对数； 为基波磁势的最大值。 如果绕组电流为 ，绕组轴线的位置（即磁势分布曲线幅值的位置）是 ，则磁势的基波分量 为 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 当时间一定时， 是一个空间正弦波，其幅值为 /2，；当空间位置一定时， 是一个时间的正弦波，幅值是 /2，表示某一固定点处随时间按正弦规律脉振的磁势。磁势波形幅值的点，即 的点，这时有 ，则 波形幅值的位置随时间而变化，其中x 代表电角。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 旋转的角速度（电角）为 转速为正， 称为正向旋转的磁 场。 因为一个圆周为2πp rad（电角），所以该磁势波旋转的速度可表示为 式中 和 f 分别为电流的角频率和频率。 同理可分析出 是一个反向旋转的磁势波，其幅值与旋转速度值和 相同。 脉振磁势可以分解为两个速度相同但方向相反的旋转磁势，每一旋转磁势振幅的大小不变，为原来脉振磁势最大值的一半。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 空间向量：在空间按正余弦规律分布的物理量。向量的长度是空间分布曲线的幅值（绝对值），位置是空间分布曲线的一个（正的）幅值所在的位置。 空间向量的加减运算同矢量的加减法。 空间向量可以是脉振向量或旋转向量 。 3.2.1 单相绕组的脉振磁场 向量 幅值位置 向量 幅值位置 向量 幅值位置 3.2.2 两相绕组的非圆形旋转磁场 1．两相绕组电流相位相同，产生脉振磁场。 2. 两相绕组电流相位差是90o， 也形成旋转磁场，但磁密向 量B或磁势向量F的端点轨迹 是椭圆，称为椭圆旋转磁场。 3.2.2 两相绕组的非圆形旋转磁场 转向 与圆形旋转磁场相