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1、一、類型和原理 1同步(SM)型： 結(jié)構(gòu)模型： 轉(zhuǎn)子上有成對磁極，定子上有三相對稱交流繞組。 原動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，形成旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場在氣隙空間可以取基波（正弦）進(jìn)行研究。 定子繞組的有效邊被旋轉(zhuǎn)磁場切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 機械旋轉(zhuǎn)磁場（四極同步電機原理演示）,第五節(jié) 交流伺服電動機,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ns與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同，稱為同步轉(zhuǎn)速。ns與所接交流電的頻率f及電機的磁極對數(shù)p之間的關(guān)系為nsfp。在中國，電源頻率為50赫，因此二極電機同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)分，四極電機同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)分， 采用永久磁鐵磁場，不需要磁化電流控制，只要檢測磁鐵轉(zhuǎn)子的位置即可；也稱為無刷直流伺服電動機。容易控

2、制；轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機理與直流伺服電動機相同 T=CMIa。（T：轉(zhuǎn)矩；CM：轉(zhuǎn)矩系數(shù)；：氣隙磁通；Ia ：轉(zhuǎn)子電流） 2異步(IM)型： 結(jié)構(gòu) 1）定子： 定子鐵心：由0.35mm-0.5mm的硅鋼片疊成。 定子繞組：按一定規(guī)律排列的三相繞組。 2）轉(zhuǎn)子： 轉(zhuǎn)子鐵心：由0.35mm-0.5mm的硅鋼片疊成。 轉(zhuǎn)子繞組： 鼠籠式；繞線式：,原理 、定子繞組通入三相對稱電流時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場； 、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相電流的相序相同； 、電氣旋轉(zhuǎn)磁場 、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（稱為同步轉(zhuǎn)速）： 各種旋轉(zhuǎn)磁場的相對關(guān)系： 、定子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速： 、定子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： (3)轉(zhuǎn)

3、子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： (4)轉(zhuǎn)子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子的轉(zhuǎn)速：,動畫演示,(5)轉(zhuǎn)子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子電流的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速： 所以轉(zhuǎn)子電流的旋轉(zhuǎn)磁場和定子電流的旋轉(zhuǎn)磁場相對靜止，合成共同的旋轉(zhuǎn)主磁通0 異步電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速則總是低于或高于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，兩者之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在10以內(nèi)。 交流電機（不管是同步還是異步）的轉(zhuǎn)速受電源頻率的制約，因而調(diào)速較為困難。 氣隙磁場難于直接檢驗，可以用轉(zhuǎn)子的位置和速度的等效控制（矢量控制）來代替 T=CMI2 cos （T：轉(zhuǎn)矩；CM：轉(zhuǎn)矩系數(shù)；：氣隙磁通；I2：轉(zhuǎn)子電流；cos：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)） ，I2，cos 都是轉(zhuǎn)差率S的函數(shù)，難

4、以直接控制,總結(jié)： 交流電機主要包括異步電機和同步電機兩大類；兩類電機在結(jié)構(gòu)上既具有共同之處，又各有其自身特點。 共同之處在于定子鐵心和繞組，不同之處在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和繞組。 旋轉(zhuǎn)磁場：交流電機工作的基礎(chǔ)；是電能和機械能之間互相轉(zhuǎn)換的基本條件；在交流電機理論中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場： 1）機械旋轉(zhuǎn)磁場：通過原動機拖動磁極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生。 2）電氣旋轉(zhuǎn)磁場：三相對稱的交流繞組通入三相對稱的交流電流時會在電機的氣隙空間產(chǎn)生。兩種旋轉(zhuǎn)磁場盡管產(chǎn)生的機理不相同，但在交流繞組中形成的電磁感應(yīng)效果是一樣的。 交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 通常三相交流電機的定子都有對稱的三相繞組。任意一相繞組通以交

5、流電流時產(chǎn)生的是脈振磁場。但若以平衡的三相電流通入三相對稱繞組，就會產(chǎn)生一個在空間旋轉(zhuǎn)的磁場。 磁場的對稱軸線隨時間而轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速（n）由電流頻率（f）和磁極對數(shù)（p）決定：n60fp。一般說來，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向總是從電流超前的相移向滯后的相。如果通入三相繞組的電流相序相反，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向也相反。,二、矢量控制原理 交流電動機作為執(zhí)行元件：實現(xiàn)精密的位置控制，并能在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)產(chǎn)生理想的扭矩，提高生產(chǎn)率 關(guān)鍵是解決對交流電動機的控制和驅(qū)動 氣隙磁場難于直接檢驗，可以用轉(zhuǎn)子的位置和速度的等效控制（矢量控制）來代替 矢量控制是交流伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵，可以利用微處理器和微型計算機數(shù)控對交流電動機作磁場

6、的矢量控制，從而獲得對交流電動機的最佳控制。 矢量控制原理： 矢量控制：同時控制電動機輸入電流I1的幅值和相位以得到交流電動機的最佳控制。,,r1，X1為定子繞組的電阻和漏抗；r2，X2為轉(zhuǎn)子繞組的電阻和漏抗；rm為與定子鐵心相對應(yīng)的等效電阻；Xm為與主磁通相對應(yīng)的鐵心電路的電抗；S為滑差率。Im為勵磁電流，在整個負(fù)載范圍保持不變；I2為轉(zhuǎn)子電流，電磁轉(zhuǎn)矩T與I2成正比。I1為輸入電流。 矢量控制：同時控制電動機輸入電流I1的幅值和相位以得到交流電動機的最佳控制。 三、異步電動機的特點 (1)全封閉無刷構(gòu)造，無需定期檢查和維修； (2)定子無鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊，外形小，重量輕； (3)定子鐵芯

7、開槽多且深，絕緣可靠，磁場均勻； (4)可對定子鐵芯直接冷卻，散熱效果好，提高系統(tǒng)可靠性； (5)轉(zhuǎn)子采用精密磁極形狀的永久磁鐵，可實現(xiàn)高扭矩/慣量比，動態(tài)響應(yīng)好，運行平穩(wěn)； (6)應(yīng)用矢量控制技術(shù)，具備調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高、動態(tài)響應(yīng)快等良好的技術(shù)性能。,四、交流調(diào)速系統(tǒng),1、調(diào)速：改變電動機的轉(zhuǎn)速； 2、調(diào)速方法： 1）機械調(diào)速：靠機械的傳動改變電動機的轉(zhuǎn)速； 2）電氣調(diào)速；用電氣的方法改變電動機的轉(zhuǎn)速； 3、電氣調(diào)速方法：由式 式中，n：電動機轉(zhuǎn)速；f：外加電源頻率；P：電動機極對數(shù)；S：轉(zhuǎn)差率 可知，調(diào)速方法有變極調(diào)速、變頻調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。 4、變極調(diào)速 1)概念：改變磁極

8、對數(shù)的調(diào)速方法； 2)方法：一相繞組的兩個線圈由串聯(lián)改為并聯(lián)， 3)原理：極對數(shù)由P變?yōu)镻/2 ，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由n0變?yōu)?n0 ； 4)應(yīng)用：專用的多速電動機，有級調(diào)速。,,5、變頻調(diào)速 1） 概念：改變電源頻率的調(diào)速方法； 2）方法：通過變頻技術(shù)改變電源的頻率f1； 3）原理： 4）應(yīng)用：專用的變頻技術(shù)，無級調(diào)速。 為了保持調(diào)速時電動機的最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定：需調(diào)節(jié)定子供電電壓，即要求對交流電動機供電的變頻器(VFD)具有調(diào)壓調(diào)頻兩種功能。 晶閘管和大功率晶體管（它們具有接近理想開關(guān)元件的性能）的運用，使變頻器VFD迅速發(fā)展。 改變定子電壓U和定子供電頻率f之間的不同比例關(guān)系，得到不同的變頻調(diào)速方式。 5)變頻調(diào)速器裝置(VFD) 可分為電壓型和電流型兩大類 大功率晶體管組成的電壓型變頻調(diào)速裝置使用廣泛,6、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（適用于繞線式轉(zhuǎn)子） 7、三相異步電動機的反轉(zhuǎn) 對調(diào)任意兩根電源線即可。 六、選用 同直流伺服電動機的選用,