第8章 交流伺服电动机,8.1 交流伺服电动机的原理和结构 8.2 两相绕组的圆形旋转磁场 8.3 圆形旋转磁场运行分析 8.4 椭圆形旋转磁场运行分析 8.5 交流伺服电动机的控制 8.6 交流伺服电动机的主要性能指标 8.7 变频调速技术简介,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,8.1.1 基本工作原理,第8章 交流伺服电动机,8.1.1 基本工作原理,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,第8章 交流伺服电动机,8.1.1 基本工作原理,转子导条切割旋转磁场磁力线，产生感应电势，使转子导条有电流流过。,有电流流过的导条在磁场中受到的电磁力对转轴形成电磁力矩，使转子跟着旋转磁场转动。,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,第8章 交流伺服电动机,8.1.2 结构特点,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,第8章 交流伺服电动机,8.1.2 结构特点,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,第8章 交流伺服电动机,8.1.2 结构特点,8.1 交流伺服电动机的原理和结构,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,对称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅值相等，相位相差90.,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,对称两相绕组：励磁绕组和控制绕组空间轴线相互垂直，有效匝数相等，通入的交流电幅值相等，相位相差90.,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,时刻：,与 t0 时刻相同,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,两相系统中，两个脉振磁通轴线垂直，相位差为90，幅值相等，其合成磁场必然是一个圆形旋转磁场。,第8章 交流伺服电动机,8.2.1 两相对称绕组的圆形旋转磁场,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.2 旋转磁场的转动方向,旋转磁场的转向是从流过超前电流的绕组轴线转到流过滞后电流的绕组轴线。,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.2 旋转磁场的转动方向,任意一个绕组上所加的电压反相时，原来是超前电流的就变成滞后电流，因而旋转磁场和电机的转向也发生变化。,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.3 旋转磁场的转速,两极电机，电流每变化一周，磁场旋转一圈。,f=50 Hz时：,f=400 Hz时：,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.3 旋转磁场的转速,四极电机:两个控制绕组和两个励磁绕组分别串联，在圆周上间隔均匀地分布。,第8章 交流伺服电动机,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.2.3 旋转磁场的转速,当四极电机所通的相位差为90 的两相交流电变化一周时，,合成磁场旋转半周。,第8章 交流伺服电动机,第8章 交流伺服电动机,8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,两绕组处在同样的 槽中，体积相等。,第8章 交流伺服电动机,8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,第8章 交流伺服电动机,8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,第8章 交流伺服电动机,8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,应用：在某些场合下，如采用晶体管伺服放大器时，控制电压往往比励磁电压低，应选用控制绕组匝数少于励磁绕组匝数的电机。,第8章 交流伺服电动机,8.2.4 产生圆形旋转磁场的条件,8.2 两相绕组的圆形旋转磁场,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.1 转速与转差率,电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。,电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.1 转速与转差率,电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。,电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.1 转速与转差率,电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。,电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.1 转速与转差率,电磁力矩是由有电流流过的鼠笼转子导条在磁场中受到的电磁力产生的，而转子电流则是由转子导条切割定子磁场磁力线所产生的。,电磁力矩的大小，与转子转速与定子旋转磁场转速的差值成正比。,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,感应电势频率,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,感应电势幅值,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,感应电势幅值,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,感应电势幅值,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,励磁绕组：,控制绕组：,转子绕组：,感应电势幅值,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,漏磁电势,励磁绕组：,控制绕组：,转子绕组：,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,电阻压降,励磁绕组：,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子不动时,励磁绕组：,转子绕组：,电压平衡方程式,控制绕组：,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子转动时,定子绕组与转子不动时相同,与直流电机比较：,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子转动时,转子切割磁力线的转速变为n,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.2 电压平衡方程式,转子转动时,励磁绕组：,控制绕组：,转子绕组：,电压平衡方程式,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,转子绕组存在漏电抗，转子阻抗是电感性的，转子导条中的电流要落后于电势一个阻抗角R., ,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩, ,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩, ,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,DsDR,转子电流有功分量,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,DsDR,T与输入电压的关系,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,T与输入电压的关系,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,T与输入电压的关系,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.3 电磁力矩,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,8.3.4 机械特性,机械特性：Uf保持一定时，转矩与转速的关系。,s=1时，n=0：,第8章 交流伺服电动机,8.3 圆形旋转磁场运行分析,机械特性：Uf保持一定时，转矩与转速的关系。,对s求导，并令导数为0：,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.3 圆形旋转磁场运行分析,稳定性的概念,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.3 圆形旋转磁场运行分析,下降段h,稳定性的讨论,稳定区,上升段ah,不稳定区,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.3 圆形旋转磁场运行分析,临界转差率,稳定工作区,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.3 圆形旋转磁场运行分析,阻尼系数D,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.3 圆形旋转磁场运行分析,阻尼系数D,D值越大，转矩的变化对转速的影响越小，电机运行也就越稳定。,第8章 交流伺服电动机,8.3.4 机械特性,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,时刻：,与 t0 时刻相同,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组电流相位差不等于90度,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.1 椭圆形旋转磁场的产生,两个绕组电流相位差不等于90度,两个绕组所产生的磁势幅值不等时,为椭圆度,越小，椭圆越扁。,=1时，为圆形旋转磁场；,=0时，为脉振磁场。,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.2 椭圆形旋转磁场的分解,第8章 交流伺服电动机,8.4 椭圆形旋转磁场运行分析,8.4.2 椭圆形旋转磁场的分解,第8章 交流伺服电动机,8