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1、机电传动，又称电气传动、电力传动、电力拖动。机电传动控制：以电动机驱动的生产机械为研究对象，研究各类电动机及其控制方法。课程内容：拖动电机与控制电机接触器与开关式控制系统晶闸管与数字式控制系统,第1章 概述,现代传动技术的三大形式：,机械传动流体传动电气传动,机械化机械技术通过对原动力的传递与控制，获取所需的运动(位移、速度、加速度)和动力(力、力矩)，实现机械做功的技术。,机械传动的技术特征,电能热能,原动机,机械能,机械传动器,调速与换向连锁与制动传递与变换,机械能,机械执行器,齿轮齿条蜗轮涡杆,丝杆螺母带轮链轮,凸轮连杆支承导向,电动机内燃机,液压传动的技术特征,原动机,机械能,液压控制
2、回路,机械执行器,控制阀门辅助元件,液压泵,电能热能,液压能,液压能,机械能,液压缸和马达,调速与换向连锁与制动传递与变换,电动机内燃机,电气传动的技术特征,控制电机,电子控制电路,微型计算机单片机可编程序控制器接口模块,电能,算术与逻辑运算数模与模数转换,控制信号,电力驱动电路,调速与换向连锁与制动,机械执行器,电能,机械能,继电器、接触器可控硅、晶闸管功放、变频模块,步进电机变频电机直流伺服电机交流伺服电机,机电传动控制技术发展概况,拖动方式：成组拖动单电机拖动多电机拖动控制方式：开关量模拟量数字量元件：接触器电机放大机晶闸管、功率率晶体管在机电一体化系统中的应用：CNC、MC、ROBOT
3、、FMS、CAD/CAM、CIMS,课程结构,一、机电传动系统的动力学基础二、常用电机的工作原理及其特性：1、拖动电机（直流电机、交流电机）2、控制电机（控制信号的传递与转换）三、开关量（接触器）控制系统 1、继电器 2、可编程序控制器四、模拟量控制系统五、数字量（晶闸管）控制系统 1、电子电力技术与晶闸管电路 2、直流传动控制系统 3、交流传动控制系统 4、步进电机传动控制系统,第2章 电机传动系统的动力学基础,机电传动系统的运动方程,TL为负载折算到电机输出轴上的负载转矩；TM为电机的输出转矩；J为整个传动装置折算到电机输出轴上的转动惯量；为电机的输出转速。TM使转速增加为正，称拖动转矩；
4、使转速下降为负，称制动转矩；TL使转速增加为负，称拖动转矩；使转速下降为正，称制动转矩；,旋转运动：,转动惯量与飞轮,TM与转向相同为正；TL与转向相反为正。,飞轮转矩,多轴传动简化为单轴传动模型,将驱动力、动态惯性力、负载折算到一根轴上,驱动力矩、负载力矩的折算可按杠杆原理、虚位移原理、静态下的能量守恒原理等方法折算。,动态惯性力的折算可按动能守恒原则折算。,负载转矩TL的折算,在静态下；按功率守恒。,考虑传动效率,j为传动比,转动惯量的折算,按动能守恒折算,J i 为传动装置中的各个旋转零件的转动惯量M i 为传动装置中的各个直线运动零件的质量,可以折算到任意一个传动环节,机电传动系统的运
5、动方程,传动比与执行机构的加速度,生产机械的机械特性,负载转矩与转速之间的函数关系 1、恒转矩机械特性：负载转矩恒定。反抗转矩（摩擦转矩）：由摩擦、非弹性体的压缩、拉伸、扭转等产生，例如切削力，其方向与运动方向n相反；位能转矩：由物体的重力、弹性体的压缩、拉伸、扭转等产生，例如吊重物，其方向与运动方向n无关。,生产机械的机械特性,2、离心式通风机型机械特性：负载转矩与转速的平方成正比。3、直线型机械特性：负载转矩与转速成正比。4、恒功率机械特性：负载转矩与转速成反比。,机电传动系统稳定运行的条件,1、电动机和生产机械特性曲线有交点（平衡点）；2、干扰负载的出现，必然造成平衡点的改变，但在干扰负
6、载消失后，要求运行状态要返回原平衡点。,机电传动系统稳定运行判断,干扰使转速上升，应有TMTL。,平衡点,画水平线,作业,2.7、2.8、2.11,电机及拖动基础知识范畴,第3章 直流电动机的工作原理及特性第4章 交流电动机的工作原理及特性 机电传动系统的过渡过程 第5章 控制电机 交直流伺服控制电动机、力矩电动机 微型同步电动机、测速发电机/自整角机 步进电机、直线电动机 机电传动控制系统中电动机的选择,直流电机既可用作电动机，也可用作发电机。直流电机的构造较复杂，价格也比交流电动机昂贵，维护维修也较困难。近年来，由于变频调速技术的发展，在中小功率的电动机调速领域中，交流电动机正逐步取代直流
7、电动机。尽管如此，由于直流电动机具有转速稳定、便于大范围平滑调速、起动转矩较大等优点，因此，广泛用于要求进行平滑、稳定、大范围的调速或需灵活控制起动、制动的生产机械。直流发电机主要用于直流电源，随着晶闸管等整流设备的广泛应用，直流发电机已逐渐被取代，但从电源的质量与可靠性来看，直流发电机仍有其优点。,第3章 直流电机的工作原理及特性,直流电机的基本结构和工作原理,直流电机的基本工作原理是建立在电磁感应和电磁力的基础上的。见直流电机的基本构成图。它主要定子上的主磁极、换向极、机座、端盖、轴承等，以及转子上的电枢（电枢铁心+电枢绕组）、电刷及换向器(又称整流子或转换器)、风扇等构成。主磁极用于产个
8、主磁场。在永磁式直流电机中(一般为小功率的直流电机)，磁极采用永磁材料制成。充磁后即可产生恒定磁场。在他励式直流电机中，磁极由冲压的硅钢片迭加而成，外绕励磁线圈，由外加励磁电流才能产生磁场。电枢绕组是产生感应电势和电磁转矩的关键部件。电枢绕组在换向器的配合下获得或输出极性不变的直流电源。,直流电动机的基本构成,直流电动机的截面图1-主极；2-励磁绕组；3-附加极；4附加极绕组；5-极掌；6-极心；7-电枢；8-通份槽；9-电枢绕组；10-空气隙；11-轭,电磁感应与电磁转矩,电磁感应：导体在磁场中运动时，导体两端将会产生感应电势E。（方向由右手定则确定）,电磁转矩：通以电流的导体在磁场中将会受
9、到电磁力T的驱动。（方向由左手定则确定）,直流发电机,直流发电机按励磁方式分为：他励、自励发电机，自励发电机分为并励、串励、复励发电机。他励发电机：,改变励磁电流可获得所需电压。：,空载特性磁化特性：,外特性：,励磁电流与转速不变，I与U的关系。：,并励发电机：,1、磁极有剩磁；2、励磁方向与剩磁方向一致；3、磁化曲线与感应电势的电路特性有交点。,电压的建立：,外特性：,励磁电流与转速不变，I与U的关系。：,复励发电机：,并励发电机中，端电压随着负载电流的增加而下降。复励发电机中，串励绕组能自动增加磁通，一补偿电压的下降。所以，复励发电机在其正常的运行范围内，其端电压变化小。,直流电动机的机械
10、特性,他励电动机的机械特性,他励电动机原理电路图：,由于U与Uf同属一个电源，且不考虑电源的内阻时，并励电动机与他励电动机的励磁电流（或磁通）与电枢电流无关，所以他们的机械特性是一样的。,他励/并励电动机的机械特性：,并励电动机原理电路图：,机械特性硬度,无穷大：绝对硬度，如交流同步电动机的机械特性：,10：硬特性，如直流他励、交流异步电动机的机械特性：,10：软特性，如直流串励、直流积复励电动机的机械特性：,电动机的固有机械特性,已知：PN、UN、IN、Nn，即可求得他励电动机的机械特性。该特性为一条直线，过（0,no)和（TN，nN）两点。,铜耗为总损耗的50%75%,电动机的人为机械特性
11、,人为机械特性：供电电枢电压或磁通不是额定值、电枢电路内接外加电阻时的机械特性。,电枢电路内接外加电阻,外加电阻越大，特性越软。,电动机的人为机械特性,改变电枢电压的人为机械特性,电压降低，空载转速下降，转速差不变。,电动机的人为机械特性,改变磁通的人为机械特性,磁通降低，空载转速与转速差均增大，电磁转矩下降。,串励电动机的机械特性,轻载时，磁通与电枢电压成正比。,重载时，磁路饱和、磁为常数，转速随负载增加直线下降。,软特性，启动转矩大，不容许空载。改变电源极性不能换向。换向需改变电枢或绕组接线极性。,复励电动机的机械特性,他励绕组与串励绕组（约30%）极性一致，同时具有他励与串励电动机的性质
12、，有确定的空载转速。,直流他励电动机的启动特性,启动时，转速为0，反电动势E=0，电机上电瞬间，启动电流电流大：Ist=UN/Ra，启动动态转矩大，所以直流电机不允许直接启动，应采取措施限制启动电流，使其为额定电流的1.52倍。措施：1、降压启动；2、在电枢回路串接外加电阻启动。,T1=(1.62)TNT2=(1.11.2)TN,直流他励电动机的调速特性,在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。措施：1、改变电枢回路外串电阻；2、改变电枢电压；3、改变主磁通。,改变电枢回路外串电阻调速特性,机械特性软，轻载荷下调速范围小。调速电阻损耗大。启动电阻不能当作调速电阻
13、。,直流他励电动机的调速特性,改变电枢供电电压的调速特性,改变主磁通的调速特性,在额定转速以下平滑调节；机械特性硬度不变，调速稳定；调速过程中电动机输出转矩不变，适合恒转矩调速；调压过程可用于启动电机。,在额定转速以上调节；机械特性较软，调速稳定；调速过程中电枢电压与电枢电流不变，适合恒功率调速；输出转矩随主磁通减少而下降。,直流他励电动机的制动特性,电动机输出制动转矩（与旋转方向相反），使生产机械快速停车。,三种制动方法：1、反馈制动：将机械能转化为电能发电:nn02、反接制动：1）电源反接制动：改变电枢电压极性；2）倒拉反接制动：改变感应电势的极性；3、能耗制动：将电枢电压突然降为0，并将
14、电枢通过一附加电阻短接，以消耗机械能转换来的电能。,两种形式：1、消耗位能，保持重物匀速运行；2、消耗动能，使生产机械停车。,电枢电压突降时的反馈制动,转速大于空载转速时发电,电枢电压极性突然反接,须串接电阻限流,输出转矩反向,反接制动,串接附加电阻时的倒拉制动,可调速，机械特性硬度小,倒拉制动,能耗制动,反抗转矩,位能转矩,不反向,匀速下降,小结,2、直流发电机的工作原理与外特性,1、电磁感应与电磁转矩,3、直流电动机的工作原理与机械特性,4、直流电动机的启动特性,5、直流电动机的调速特性,6、直流电动机的制动特性,习题：3.3、3.4、3.9、3.10、3.13、3.15、3.18,第4章
15、 交流电动机的工作原理及特性,交流电动机具有结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、转子惯量小、运行可靠等优点。交流电动机有三相异步电机（感应电动机）和同步电机。三相异步电机按照转子的结构型式分为笼型异步电动机和绕线转子异步电动机。笼型异步电动机在工农业生产中得到了极其广泛的应用。绕线式异步电动机因其转子采用绕线方式，具有调速简单的优点，在吊车、卷扬机等中小设备中得到了广泛的应用。,异步电动机的结构及分类,三相异步电动机主要由定子、转子两大部分构成，定子与转子之间有一定的气隙。定子是静止不动的部分，由定子铁心、定子绕组和机座组成。转子是旋转部分，由转子铁心、转子绕组和转轴组成。,三相异步电动机
16、的结构图1-轴承盖；2-端盖；3-接线盒；4-散热筋；5-定子铁心；6-定子绕组；7-转轴；8-转子；9-风扇；10-罩壳；11-轴承；12机座,笼型异步电动机的转子绕组与定子绕组大不相同，它是在转子铁心槽里插入铜条。再将全部铜条焊接在两个端铜环上，如果将转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状象个笼子，如图所示，因此叫笼型转子。对于中小功率，多采用铝离心浇铸而成。绕线式异步电动机的转子绕组与定子绕组一样，由线圈组成绕组放入转子铁心槽里，转子可以通过电刷和集电环外串电阻以调节转子电流的大小和相位的方式进行调速，如图所示。,三相异步电动机的结构图a）笼型绕组；b）转子外形,绕线式异步电动机定转子
17、绕组及外加电阻的接线方式,异步电动机的工作原理,如图所示。当定子接三相电源后，电动机内便形成圆形旋转磁场。若转子不转，转子笼型导条与旋转磁场有相对运动，导条中有感应电动势e，方向由右手定则确定。由于转子导条彼此在端部短路，于是导条中有电流，不考虑电动势与电流的相位差时。电流方向同电动势方向。转子受力，产生转矩T，即为电磁转矩，方向与旋转磁场同方向，转子便在该方向上旋转起来。,旋转磁场的形成,对调任意两根电源导线，磁场的旋转方向将改变。,磁场旋转速度n=60f/p（p为磁极对数）：一对磁极：n=60f；两对磁极：n=30f；,异步电动机的铭牌数据,铭牌是电动机的身份证，认识和了解电动机铭牌中有关
18、技术参数的作用和意义，可以帮助我们正确地选择、使用和维护它。图示是我国使用最多的Y系列三相感应电动机铭牌的个实例。,Y系列三相感应电动机铭牌,异步电动机型号,额定功率PN 指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位为kW；额定电压UN指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压单位为V；额定电流IN指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时的线电流，单位为A；额定频率fN我国规定工业用电的频率是50Hz，国外有些国家采用60Hz。额定转速nN指电动机定子加额定频率的额定电压，且轴端输出额定功率时电动机的转速，单位为rmin。可以根据额定转速与额定频率计算出电动机的极数P和额定转差率SN。,
19、噪声值(LW)指电动机在运行时的最大噪声。一般电动机功率越大，磁极数越少，额定转速越高，噪声越大。工作制式指电动机允许工作的方式，共有S1S10十种工作制。绝缘等级 绝缘等级与电动机内部的绝缘材料有关。它与电动机允许工作的最高温度有关，共分A、E、D、F、H五种等级。连接方法 有如图所示的Y/两种方式。请注意有些电动机只能固定一种接法，有些电动机可以两种切换工作。但是要注意工作电压，防止错误接线烧坏电动机。高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常采用丫接线，只合三根引出线。对中、小容量低压异步电动机。,三相异步电动机的引出线a)出线端的排列 b)丫连接 c)连接,通常把定于三相绕组的六根出线头都
20、引出来。根据需要可接成Y型或型，如图所示Y/降压起动、起动过程用丫连接(KM1闭合，KM2断开)，起动过程结束后切换为连接(KM2闭合，KM1断开)。防护等级 IP为防护代号，第一位数字(06)规定了电动机防护体的等级标准。第二位数字(08)规定了电动机防水的等级标淮。如IP00为无防护，数字越大，防护等级越高。其他 对于绕线转子电动机还必须标明转子绕组接法、转子额定电动势及转子额定电流有些还标明了电动机的转子电阻，有些特殊电动机还标明了冷却方式等。,Y/降压起动的接线图,三相异步电动机的定子电路分析,电阻压降与漏磁阻抗较小，定子的反电势约等于供电电压,R1、X1较小,三相异步电动机的转子电路
21、分析,速差越大，转子切割磁力线越快，转子感应电势越大，电流也越大。,转子电路的功率因数,速差越大，转子切割磁力线越快，转子感应电势越大，电流也越大。,速差很小时：,速差很大时：为常数,感抗的存在使电流滞后电压一个相位该相位的余弦值称为功率因数：,速差很小时：,速差很大时：,三相异步电动机的机械特性,在异步电动机中，电动机电磁转矩T与转差s的关系Tf(s)通常叫做T-s曲线。为了符合习惯画法。可将T-s曲线转换成转速n与转矩T之间的关系曲线nf(T)，称为异步电动机的机械特性。分为固有机械特性和人为机械特性。,固有机械特性 异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串
22、联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有(自然)机械特性，如图所示。曲线1为电源正相序时的固有机械特性；曲线2为负相序时的曲线。,电动机的固有机械特性,人为机械持性 异步电动机的机械特性除与电动机的参数有关外，还与外加定子电压Ul、定子电源频率f1、定子或者转子电路中串入的电阻或电抗等有关，将这些参数人为地加以改变而获得的机械特性称为异步电动机的人为机械特性。,改变定子电源电压时的人为机械特性,定子电路串电阻的人为机械特性,最大转矩较降压大些,转速升高，电阻压降下降,改变电源频率时人为机械特性,转子电路外接电阻或电抗时的人为机械特性,恒转矩调频调速,三相异步电动机的启动特性,要求：小的启动电流和大
23、的启动转矩 平滑、安全、功耗小。方法：直接启动 降压启动：串电阻/星三角/自耦变压器（绕线式：启动电阻/频敏电阻）,直接启动,电阻或电抗器降压启动,定子串电阻：启动转矩小、能耗大Y-降压启动 Y接线下的启动电流和启动转矩是接线下的1/3。4KW以上，380V额定电压，接线的电动机在电源电压为380V时，采用Y-降压启动,自耦变压器降压启动,变压启动：电机接线不变 供电电压由变压器副边输出 变压器的变压比可调80%、65%、50%,绕线式异步电动机的启动,串启动电阻：电阻逐步减小、限流启动频敏电阻：三相电抗器 转子电流频率越大、阻抗越大，电流越小。启动电流平滑调节，功率因数小，用于启动转矩不大的
24、场合。,三相异步电动机的调速特性,1、调压调速（定子串电阻、晶体管调压）调速范围不大。恒转矩负载下，调速范围不大 离心机型负载下，调速范围稍大2、转子串电阻 有级调速、特性软、低速下能耗大。3、改变极对数调速：多速电机4、变频调速,三相异步电动机的制动特性,反馈制动 使电动机的转速大于同步转速，电动机处于发电状态，输出转矩为负。1、位能转矩下，附加电阻越大，稳定转速越高 2、突然降低同步转速反接制动 1、电源反接+定子串接电阻限流 2、倒拉制动：转子串入电阻，使转矩小于负载能耗制动 断开三相交流电源，改接直流电源（固定磁场），此时转子发电，并消耗在转子电路中。,单向异步电动机,单相异步电动机就
25、是指用单相交流电源的异步电动机。单相异步电机的运行原理和三相异步电机基本相同，但有其自身的特点。单相异步电动机通常在定子上有两相绕组，转子是普通笼型的。根据定子两个绕组在定子上的分布以及供电情况的不同，可以产生不同的起动待性和运行待性。,相定子绕组通电时的机械特性：单相异步电动机定子两相绕组是主绕组m及副绕组a，它们一般是在空间上相差90电角度的两个分布绕组，通电时产生空间正弦分布的空间磁通势。首先分析只有一相绕组通电时的机械特性.单相异步电机中，笼型转子在正转磁通势或反转磁通势分别作用下受的电磁转矩T+或T-，与笼型转子在三相异步电动机正向旋转磁通势(电源相序为正)或反向旋转磁通势(电源相序
26、为负)分别作用下受的电磁转矩是完全一样的，T+f(s)与T-f(s)两条转矩特性如下图所示。,主绕组通电时的机械特性曲线,一相绕组产生交变脉动磁场：可分解为两个大小相等、转向相反的旋转磁场A、B。转子启动后，如旋转方向与A相同、与B相反，即：与A的速差小于1，与B的速差大于1，也就是：A磁场使转子产生正的与转向相同的转矩，B磁场使转子产生负的与转向相反的转矩，转子于是加速旋转起来。,启动转矩为零！,两相绕组通电时的机械特性：当单相异步电动机主绕组与副绕组同时通入不同相位的两相交流电流时,般情况下产生椭圆旋转磁通势F。一个椭圆旋转磁通势也可以分成两个旋转磁通势,个是正转磁通势F+，一个是反转磁通
27、势F-，F+F-。笼型转子在F+作用下产生电磁转矩T+，T+f(s)为正向转矩特性。在F-作用下，产生电磁转矩T-f(s)为反向转矩特性。这样合成转矩特性Tf(s)，即机械特性为不过坐标原点的一条曲线。当T+T-时，电动机的Tf(s)、T+f(s)、T-f(s三条曲线如下图所示。,单相电容分相起动异步电动机接线图和矢量图,换向须变换电容的串联位置,必须在转子停止后换向、否则不能换向，转子按原方向继续旋转。,单相罩极式异步电动机的结构及矢量图 短路环罩住磁极的一部分，在电磁感应作用下，使罩极部分的磁通滞后未罩磁极的磁通。,同步电动机的工作原理及特点,定子旋转磁场+转子永久磁铁（直流励磁）机械特性
28、硬启动：转子上绕线圈，启动时线圈短接，原理与异步电机相同，同步电动机启动；转速升高接近同步转速后，绕组线圈断开，接入直流励磁电源，同步运行。,作业,5.6 5.8 5.9 5.11 5.13 5.14,机电传动系统的过渡过程,过渡过程：由一个稳态运转状态变化到另一个稳定运转状态的过程。,过渡过程的原因是因为惯性：1、机械惯性：使转速不能突变；2、电磁惯性：使电枢电流和励磁磁通不能突变；3、热惯性：使温度不能突变。,机械惯性下的过渡过程,如过渡开始时参数为：ni、Ti、Ii，则有：,机电时间常数,加快过渡过程的方法,提高加速度/减速度1、减少转动惯量：电机同轴运行、转子做成细长轴。2、增加动态转
29、矩：1）粗短电枢，惯量随大，但最大转矩更大；2）增加平均启动电流。（增加启动电阻的级数）,习题：2.14、2.17,第五章 控制电机,交流伺服电动机直流伺服电动机力矩电动机小功率同步电动机测速发电机自整角机直线电动机,伺服电动机,伺服电动机把输入的信号电压变为转轴的角位移或角速度输出，转轴的转向与转速随信号电压的方向和大小而改变，并正能带动一定大小的负载，在自动控制系统中作为执行元件，伺服电动机又称为执行电动机。伺服电动机有直流和交流两大类。,交流伺服电动机,交流伺服电动机就是两相异步电动机，它的定子上有空间相差90电角度的两相分布绕组，一相为励磁绕组f，一相为控制绕组c，转子为笼形。为了满足
30、信号电压强时转速高、信号电压弱时转速低这一要求，可以让信号强时电机气隙磁通势接近圆形旋转磁通势，弱时椭圆度大接近脉振磁通势就行。而对于要求信号电压消失，即Uc0后，消除电动机自转必须采用相应技术措施才能实现。,增加转子电阻，使UC=0时交流伺服电动机（单相运行）的机械特性出现倒拉制动，消除自转现象。,交流伺服电动机利用控制信号电压Uc的大小和相位的变化，控制转速随之变化.改变Uc的大小与相位即实现对交流伺服电动机的控制，控制方法主要有三种：幅值控制相位控制幅值相位控制,交流伺服电动机帽值控制(a)控制接线图(b)Ff最大瞬间,幅值控制时的机械特性与调节特性(a)机械特性(b)调节特性,相位控制
31、 幅值-相位控制,直流伺服电动机,流伺服电动机就是微型的他励直流电动机，其约构与原理都与他励直流电动机相同。按磁极的种类划分为两种：一种是永磁式直流伺服电动机，它的磁极是永久磁铁；另种是电磁式直流伺服电动机，它的磁极是电磁铁，磁极外面套着他励励磁绕组。,直流伺服电动机的特件a)机械特性 b)调节特性,力矩电动机,力矩电动机是一种把伺服电动机和驱动电动机结合而发展成的一种电动机，它输出较大的转矩，直接拖动负载运行，同时它又受控制信号电压的直接控制进行转速调节。在自动控制系统中作为执行元件。,直流力矩电动机 a）分装式 b）内装式,微型同步电动机：微型同步电动机与交流同步电动机一样，转子转速恒为同
32、步转速n0，使用在转速要求恒定的装置中例如电唱机、录音机、电视设备、电钟、时间机构、记录仪表装置、陀螺仪等。微型同步电动机的定子结构与异步电动机定子是一样的，有单相的也有三相的，定子绕组通电后建立气隙旋转磁通势。转子的极数与定子极数相同，依据转子不同的类型，微型同步电动机分成永磁式、反应式和磁滞式几种。,1.永磁式微型同步电动机：永磁式微型同步电动机的转子是一个永久磁铁，N、S极沿着圆周方向交替排列。当电动机运行时，定子产生转速为n0的旋转磁通势，转子则以n0转速随之同步旋转，下图为永磁式微型同步电动机永磁转子，（a）为永久磁铁，（b）为起动绕组。,永磁式微型同步电动机永磁转子（a）永久磁铁（
33、b）起动绕组,2.反应式微型同步电动机：反应式微型同步电动机的转子由铁磁材料制成，其纵轴与横轴方向的磁阻大小相差比较多，纵轴方向的磁阻最小，横轴方向的磁阻最大，纵铀与横抽相差90空间电角度纵轴与定子磁极轴线夹角为，规定转子纵轴逆时针方向领先定子磁极轴线时，为正。,磁阻不对称时的反应转矩,反应式微型同步电动机转子冲片（a）外反应式（b）内反应式（c）内外反应式,3.磁滞式同步电动机：磁滞式同步电动机转子由硬磁材料制造。硬磁材料的磁滞现象非常显著，其磁滞回线宽，剩磁与矫顽力数值很大，反应出硬磁材料磁化时，阻碍磁分子运幼的相互间摩擦力甚大。铁磁材料在交变磁化时，磁滞现象表现为B滞后于H个时间角。磁滞
34、式同步电动机转子，是处于旋转磁化状态，磁滞现象表现为铁磁材料的磁通势滞后于外磁通势一个空间角。,硬磁材料转子的磁化,磁滞式电动机的转子（a）转子结构（b）非磁性套筒（c）磁性套筒1-套筒 2-硬磁材料的有效环 3-挡环,电动机的选择,1、电动机容量选择的原则 1）温升：针对连续工作电机 2）过载：针对短时工作电机 3）启动：,2、电动机的发热与冷却,铜耗、铁耗、机械损耗发热温升过程等效于一阶系统对阶跃信号的响应过程。时间常数很大。发热损坏绕组的绝缘 E、B、F、H四级允许的最高工作温度为120OC、130OC、155OC、180OC。选择电动机功率时，必须确保温升不超过绝缘材料所允许的最高温度
35、。,3、不同工作制下电动机容量的选择,连续工作制电动机容量的选择 1、对于恒定负载：电动机功率负载功率 2、对于变动负载：1）按温升特性折算：*温升与电流的平方值成正比 对于直流电动机：转矩与电流正比 等效转矩 对于交流电动机，忽略转速变化，功率与电流正比 等效功率 2）电动机功率等效功率 3）校验过载能力和启动转矩,短时工作制电动机容量的选择,选用短时制电动机1、短时工作制电动机标准10、30、60、90min。即该电机在额定功率运行时间不能超出该时间。2、实际工作时间tp与标准时间ts不同，负载的功率可折算为：选用连续制电动机 连续制电动机用于短时拖动，从温升角度看，可以过载运行。过载倍数
36、与tp/Th（温升时间常数）有关。,重复短时工作制电动机容量的选择,暂载率：1、选用重复短时工作制的电动机 标准暂载率15%、25%、40%、60%2、选用连续工作制的电动机,电动机的功率：,电动机的功率：,重复周期小于2min时，须考虑启动、制动的影响，容量选大些。,重复周期小于10min时。,4、电动机容量选择的统计法和类比法,统计经验公式类比同类型设备,5、晶闸管供电对电动机的影响,对于直流电机，广泛采用晶闸管整流电源，较直流发电机组的效率高。晶闸管整流电源有脉动分量，使铜耗和铁耗增加，效率降低。电动机的适当降低使用。,6、电动机的种类的选择,鼠笼式异步电动机：优先选用绕线式异步电动机：需调速、常起停多速异步电动机：多级调速同步电动机：恒速直流串励、复励电动机：恒功率调速,电动机电压的选择,中等功率：380VAC 供电电压等于电动机的相电压，可Y/启动 100KW以上：3KV、6KV直流电机110VDC、220VDC、440VDC,转速的选择,速度匹配、直接驱动配减速器，间接驱动惯量匹配：最佳传动比 配减速器：在传动链中增加了一部分转动惯量，但降低了执行机构的转动惯量。那么，配多大的减速器？,结构形式,与使用环境有关：开启式：散热，用于干燥、清洁场合防护式：通风、防水、防尘封闭式：自冷、强迫通风、密闭式防爆式：封闭结构+隔爆结构,
