第10章同步电动机的电力拖动10.1基本要求1.理解三相同步电动机的机械特性2.掌握三相同步电动机的起动方法。3.了解三相同步电动机的调速方法和制动方法。4.了解永磁同步电动机的基本结构、调速系统的组成和调速原理。5.了解无刷直流电动机的基本结构、工作原理、特点与应用。6.了解开关磁阻电动机及其传动系统的组成、工作原理、特点与应用。10.2学习指导同步电动机具有转速与频率成正比、功率因数可调的优点。由于变频技术解决了同步电动机的起动和调速问题，使同步电动机调速系统成为交流调速系统的重要分支，而电机学与电力电子技术相互交叉和融合，又产生出了各种新型同步电动机调速系统。1.同步电动机的机械特性与稳定问题在电源频率一定时，三相同步电动机的转速与电磁转矩的关系n=f（T）称为机机特性。由转速公式n=n=60f/p可知，在确定的频率下，同步电动机转速为常数。因此同步电动机的机械特性是与机械负载的轻重无关的绝对硬特性。当同步电动机以同步转速稳定运行时，会因为机械负载的变化或各种干扰等因素，而人动态调节过程。当负载变化时，若电动机能产生与之适应的电磁转矩，重新进入新的稳；运行状态；或干扰产生又消失后，电动机能重新回到原来的稳定运行状态，则称同步电动是静态稳定的。功角特性的上升段属于同步电动机的稳定运行区域。2.同步电动机的起动、调速与制动问题同步电动机不能在非同步转速下异步运行，因此，同步电动机没有起动转矩，不能自起动。同步电动机常用拖动起动法、异步起动法和变频起动法等方法来起动。拖动起动法是最传统的方法。这种方法所需设备多、操作复杂，投资和占地面积大，利于带负载起动，故已经很少采用。异步起动法是利用转子上的起动绕组，像异步电动机一样产生异步转矩来起动。在异起动阶段，要正确处理转子上的励磁绕组。同步电动机异步起动时，也可以像异步电动机样，采用各种减压起动的方法来限制起动电流。变频起动法是通过变频器来起动同步电动机。起动时，变频器的输出频率由很低逐潮高，使同步电动机转子的转速能同步跟随电枢旋转磁场的同步转速，一直到额定转速为止同步电动机的调速方法只有变频调速一种。根据控制方式的不同，同步电动机变频调系统可以分为他控式变频调速系统和自控式变频调速系统。调速用同步电动机包括：有吊
第 1O章 同 步电动机 的电力拖动 IO.1 基 本要求 1.理 解三相 同步电动机的机械特性 。 2.掌 握三相 同步电动机的起动方法 c 3.了 解三相 同步电动机的调速方法和制动方法。 4.了 解永磁 同步电动机的基本结构 、调速系统的组成和调速原理 。 5.了 解无刷直流电动机的基本结构 、工作原理 、特点与应用 。 6.了 解开关磁阻电动机及其传动系统的组成 、工作原理 、特点与应用。 10.2 学 习指导 同步电动机具有转速与频率成正 比、功率 因数可调的优点。由于变频技术解决 了同步 哇 动机的起动和调速问题 ,使 同步电动机调速系统成为交流调速系统的重要分支 ,而 电机学上 电力 电子技术相互交叉和融合 ,又 产生出了各种新型同步电动机调速系统 c 1.同 步电动机的机械特性与稳定 问题 在 电源频率￡ 一定时 ,三 相 同步 电动机 的转速与 电磁转矩 的关系 屁=歹 (rc)称 为机苻 特性 。由转速公式 屁=Ⅱl〓 6%/P可 知 ,在 确定 的频率下 ,同 步 电动机转速为 常数 。因此 同步电动机的机械特性是与机械负载的轻重无关 的绝对硬特性 。 当同步电动机 以同步转速稳定运行时 ,会 因为机械负载的变化或各种干扰等因素 ,而 J 入动态调节过程 。当负载变化时 ,若 电动机能产生与之适应的电磁转矩 ,重 新进人新 的稳J 运行状态 ;或 干扰产生又消失后 ,电 动机能重新 回到原来 的稳定运行状态 ,则 称 同步电动 ˉ 是静态稳定 的。功角特性的上升段属于同步 电动机的稳定运行区域 。 2.同 步 电动机的起动、调速与制动问题 同步 电动机不能在非同步转速下异步运行 ,因 此 ,同 步电动机没有起动转矩 ,不 能 自 起动。同步 电动机常用拖动起动法 、异步起动法和变频起动法等方法来起动。 拖动起动法是最传统的方法。这种方法所需设备多 、操作复杂 ,投 资和 占地面积大 , 利于带负载起动 ,故 已经很少采用 。 异步起动法是利用转子上的起动绕组 ,像 异步电动机一样产生异步转矩来起动。在异 起动阶段 ,要 正确处理转子上的励磁绕组 。同步电动机异步起动时 ,也 可以像异步电动棚 样 ,采 用各种减压起动的方法来限制起动电流。 变频起动法是通过变频器来起动同步电动机 。起动时 ,变 频器 的输 出频率 由很低逐沸 高 ,使 同步电动机转子的转速能同步跟随电枢旋转磁场 的同步转速 ,一 直到额定转速为止 同步电动机的调速方法只有变频调速一种 。根据控制方式 的不 同,同 步电动机变频访 系统可以分为他控式变频调速系统和 自控式变频调速系统 。调速用 同步 电动机包括 :有 属
第10章同步电动机的电力拖动135磁的同步电动机、无刷可调励磁的同步电动机、永磁同步电动机、无刷直流电动机和开关磁阻电动机等。同步电动机只能采用能耗制动来快速停机。3.永磁同步电动机调速系统永磁式同步电动机（PMSM）的定子与异步电动机的定子结构相似，转子铁心中嵌放有钻（SmCo）和铁硼（NdFeB）等高矫顽力、高剩磁密度的稀土永磁体。永磁同步电动机采用自控式变频调速方法。调速系统由永磁同步电动机、变频器、转子位置检测器、速度传感器、电流传感器、速度调节器、电流调节器、矢量变换模块、PWM发生器以及功率驱动电路等组成。永磁同步电动机具有功率密度高、体积小，转矩/惯量比高，转矩脉动小，效率和功率因数高，快速响应性好等特点，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服控制系统中获得了广泛的应用。4.无刷直流电动机调速系统无刷直流电动机（BLDCM）实质上是使用直流电源、带有逆变器供电的交流永磁同步电动机。但是，其转子结构和永磁体的几何形状与上述交流永磁同步电动机不同，两者在原理、模型及控制方法上也有所不同。无刷直流电动机调速系统是由旋转磁极式永磁同步电动机（电动机本体）、转子位置检测器、逆变器以及控制器所组成的同步电动机自控式变频调速系统。无刷直流电动机相当于一台倒装的直流电动机，一般直流电动机为旋转电枢式，需要机械换向器，使转子电枢磁场与定子励磁磁场保持相对静止的空间位置关系（由此产生恒定的电磁转矩）。旋转磁极式永磁同步电动机通过转子位置检测，采用电子开关换向的方法，使定子电枢磁场跟随转子励磁磁场旋转（定子电枢磁场是跳变式旋转的），从而保持两者的空间位置近似相对静止关系（由此产生的电磁转矩是脉动的）。无刷直流电动机的控制方法简单，控制器成本较低；在同样体积的条件下，比正弦波磁场的永磁同步电动机的出力约增加15%。并具有精度高、速度快、效率高、结构简单、运行可靠、寿命长和维护方便等特点，已广泛应用于国民经济的各个领域。5.开关磁阻电动机调速系统开关磁阻电动机调速系统（SRD）主要由开关磁阻电动机（SR电动机）、功率变换器、控制器和检测器四部分组成。开关磁阻电动机采用双凸极结构，其定子、转子均由普通硅钢片叠压而成，定子磁极上安放有集中绕组，转子上既无绕组也无永磁体。开关磁阻电动机有单相、两相、三相、四相或更多相结构，且定子、转子的极数有多种不同的搭配。应用较多的是三相6/4极结构、三相12/8极结构和四相8/6极结构。开关磁阻电动机是遵循“磁阻最小原理”工作的，其转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，改变定子绕组的通电顺序，就可改变电机的转向；而改变通电相电流的方向，并不影响转子转动的方向。开关磁阻电动机传动系统具有以下特点：电动机结构简单、成本低、适于高速运行；功率电路简单可靠；效率高、功耗小；高起动转矩、低起动电流，适用于频繁起停和正反转运行；可控参数多，调速性能好
第 10章 同 步 电动机 的电力拖动 Ⅱ 135 磁的同步 电动机 、无刷可调励磁的同步电动机 、永磁 同步电动机 、无刷直流电动机和开关磁 阻电动机等。 同步 电动机只能采用能耗制动来快速停机 。 3.永 磁 同步 电动机调速系统 永磁式 同步 电动机 (PMSM)的 定子与异步电动机的定子结构相似 ,转 子铁心 中嵌放有 钐钴 (Smc。 )和 钕铁硼 (NdFeB)等 高矫顽力 、高剩磁密度 的稀土永磁体 。 永磁 同步电动机采用 自控式变频调速方法 。调速系统 由永磁 同步电动机 、变频器 、转子 位置检测器 、速度传感器 、电流传感器 、速度调 节器 、电流调节器 、矢量变换模块 、PWM 发生器 以及功率驱动电路等组成 ⊙ 永磁 同步电动机具有功率密度高 、体积小 ,转 矩/惯 量 比高 ,转 矩脉动小 ,效 率和功率 因数高 ,快 速响应性好等特点 ,在 中小功率 、高精度 、高可靠性 、宽调速范围的伺服控制系 统 中获得 了广泛 的应用 。 4.无 刷直流 电动机调速系统 无刷直流电动机 (BLDCM)实 质上是使用直流 电源 、带有逆变器供 电的交流永磁 同步 电动机 。但是 ,其 转子结构和永磁体 的几何形状与上述交流永磁 同步电动机不 同,两 者在原 理 、模型及控制方法上也有所不 同。 无刷直流 电动机调速系统是 由旋转磁极式永磁 同步 电动机 (电 动机本体 )、 转子位置检 测器 、逆变器 以及控制器所组成的同步电动机 自控式变频调速系统。无刷直流电动机相 当于 一台倒装 的直流 电动机 ,一 般直流电动机为旋转 电枢式 ,需 要机械换 向器 ,使 转子电枢磁场 与定子励磁磁场保持相对静止的空间位置关系 (由 此产生恒定 的电磁转矩 )。 旋转磁极式永 磁 同步电动机通过转子位置检测 ,采 用 电子开关换 向的方法 ,使 定子电枢磁场跟随转子励磁 磁场旋转 (定 子电枢磁场是跳变式旋转 的 ),从 而保持 两者 的空 间位 置 近似相对 静止关 系 (由 此产生 的电磁转矩是脉动的)。 无刷直流电动机 的控制方法简单 ,控 制器成本较低 ;在 同样体积的条件下 ,比 正弦波磁 场的永磁 同步电动机的出力约增加 15%。 并具有精度高 、速度快 、效率高 、结构简单 、运 行可靠 、寿命长和维护方便等特点 ,已 广泛应用于国民经济的各个领域 。 5.开 关磁 阻电动机调速系统 开关磁阻电动机调速系统 (SRD)主 要 由开关磁 阻电动机 (SR电 动机 )、 功率变换器 、 控制器和检测器 四部分组成 。 开关磁阻电动机采用双凸极结构 ,其 定子 、转子均 由普通硅钢片叠压而成 ,定 子磁极上 安放有集 中绕组 ,转 子 上既无绕组也无永磁体 。开关磁阻电动机有单相 、两相 、三相 、四相 或更多相结构 ,且 定子 、转子的极数有多种不 同的搭配。应用较多的是三相 6〃 极结构 、三 相 12/B极 结构和四相 8/6极 结构 。 开关磁阻电动机是遵循 “磁阻最小原理 ”工作 的 ,其 转动方向总是逆着磁场轴线 的移动 方 向,改 变定子绕组 的通 电顺序 ,就 可改变电机的转 向;而 改变通 电相 电流的方 向,并 不影 响转子转动的方 向。 开关磁阻电动机传动系统具有以下特点 :电 动机结构简单 、成本低 、适于高速运行 ;功 率电路简单可靠 ;效 率高 、功耗小 ;高 起动转矩 、低起动电流 ,适 用于频繁起停和正反转运 行 ;可 控参数多 ,调 速性能好
136电机与拖动MATLAB仿真与学习指导开关磁阻电动机调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点，在各种需要调速和高效率的场合，均能提供所需的性能要求。已广泛用于电动车、航空工业、家用电器、机械传动、精密伺服系统中。10.3思考题与习题解答10-1为什么同步电动机本身无起动能力？采用异步法起动同步电动机时应注意哪些事项?答：如果n≠n，则旋转磁场每转一圈，转子所受到的平均电磁转矩等于零。因此，同步电动机不可能在非同步转速下异步运行。而同步电动机起动时，是一种异步状态，没有起动转矩，故同步电动机本身无起动能力。采用异步法起动同步电动机时应注意励磁绕组在起动过程中的处理方法：①先把励磁绕组通过限流电阻R。（约为励磁绕组本身电阻的5~10倍）短接，使同步电动机像异步电动机一样起动：②转速上升到接近于同步转速时，再给励磁绕组通人励磁电流，使转子建立主极磁场，依靠同步电磁转矩和凸极效应所引起的磁阻转矩，把转子牵人同步。10-2某三相隐极同步电动机，其额定值为P、=1250kW，U=6kV，n%=1500r/min，f、=50Hz。已知该电动机驱动恒功率负载运行，在额定状态下的功率角为30°。若保持额定励磁电流不变，忽略电枢电阻和空载损耗，试分析在下述两种情况下，同步电抗和励磁电动势怎样变化？电机转速和功率角变为多少？（1）电源电压下降10%：（2）电源频率下降10%。解（1）当电源电压下降10%，即U=0.9U，时，由于负载为恒功率负载，电源频率和励磁电流不变，设额定状态时的各个物理量和参数分别为：E。、n，f、X。、，则同步电抗为X=2/,L，=X（不变）励磁电动势为E。=4.44fkN,Φ。=E。（不变）n =60 =n,（不变)电机转速为pEUE,UXsing=3功率角6由下式确定：3sino%（电磁功率不变）1/sino=0.9s1sin0,=0.9g×sin30°=0.55560 = 33.75°（2）当电源频率下降10%，即f=0.9f时，因负载功率、电源电压和励磁电流不变，故有同步电抗为X,=2fL,=0.9X励磁电动势为E=4.44f,kw,N,@,=0.9E60f=0.9mn,=电机转速为pE.U,E,U,功率角6由下式确定：sing=3sing、（电磁功率不变）X:X
136 电机与拖动 MATLAB仿 真与学习指导 开关磁阻电动机调速系统兼有直流传动和普通交流传动的优点 ,在 各种需要调速和高效 率的场合 ,均 能提供所需 的性 能要求 c已 广泛用 于 电动车 、航 空工业 、家用 电器 、机械传 动 、精密伺服系统 中。 IO。3 rFN者 题与习题解笞 10ˉ1 为 什么同步电动机本身无起动能力?采 用异步法起动同步 电动机时应注意哪些事 项? 答 :如 果 瓦≠Ⅱ1,则 旋转磁场每转一圈 ,转 子所受到的平均 电磁转矩等于零 。因此 ,同 步电动机不可能在非同步转速下异步运行 。而同步电动机起动时 ,是 一种异步状态 ,没 有起 动转矩 ,故 同步电动机本身无起动能力。 采用异步法起动同步电动机时应注意励磁绕组在起动过程 中的处理方法 :① 先把励磁绕 组通过限流电阻 Rs(约 为励磁绕组本身电阻的 5~10倍 )短 接 ,使 同步 电动机像异步 电动 机一样起动 ;② 转速上升到接近于同步转速时 ,再 给励磁绕组通人励磁 电流 ,使 转子建立 主 极磁场 ,依 靠同步电磁转矩和凸极效应所引起 的磁阻转矩 ,把 转子牵人 同步。 109 某 三相隐极 同步 电动机 ,其 额定值 为 P、 =1250kW,σ N=6kV,屁 N=1500r/min, ^=50Hz。 已知该 电动机驱动恒功率负载运行 ,在 额定状态下 的功率角为 30°。若保持额定 励磁 电流不变 ,忽 略电枢电阻和空载损耗 ,试 分析在下述两种情况下 ,同 步电抗和励磁 电动 势怎样变化?电 机转速和功率角变为多少? (1)电 源 电压下 降 10%; (2)电 源频率下降 10%。 解 (1)当 电源电压下降 10%,即 σ(=0.9σ 1时 ,由 于负载为恒功率负载 ,电 源频率 和励磁 电流不变 ,设 额定状态时的各个物理量和参数分别为 :E0、 n1、 ￡、Xs、 εN,则 同步电抗为 励磁 电动势为 x∶=2刁 l乙s=xs(不 变 ) E。 =44斩 乃 w1Ⅳ l Φ 0=E。 (不 变 ) 电 机 转 速 为 屁 {=笠 堕 =nl(不 变 ) P 功 率 角 e由 下 式 确 定 :3竿 ⒍四 =3竿 蚰 弘 (电 磁 功 率 不 变 ) 汕 ε =击 蚯 nε N=击 × “ n30° 〓 ⒍ 5556 e=33.75° (2)当 电源频率下降 10%,即 Fl=0.%时 ,因 负载功率 、电源 电压和励磁 电流不变 , 故有 同步电抗为 励磁 电动势为 电机转速为 功 率 角 e由 下 式 确 定 :3瞥 渊 〓3旯 竽 `⒄ N(电 渤 轩 变 ) x∶ =2勹 f∶ Ls=0· 9Xs E。 =4.44/{乃 w1Ⅳ 1Φ 。 =0.9Eo 屁{=罟=⒍%
137第10章重同步电动机的电力拖动sing=sino,0=30°10-3题10-2中的同步电动机若驱动恒转矩负载运行，在额定状态下的功率角为30°，若保持额定励磁电流不变，忽略电枢电阻和空载转矩，试分析在下述两种情况下，同步电抗和励磁电动势怎样变化，电机转速和功率角变为多少？（1）电源电压下降10%：（2）电源频率下降10%。解（1）当电源电压下降10%，即U=0.9U，时，由于负载为恒转矩负载，电源频率和励磁电流不变，设额定状态时的各个物理量和参数分别为：E。、n、fi、X、3s，则同步电抗为X:=2元/L=X，（不变）励磁电动势为E=4.44fhN,Φ。=E。（不变）60f,=n,2'=0（不变）电机转速为npE:U'E.U,功率角6由下式确定：sing=3sino、（电磁转矩不变）X'0'X,2,11sing=0.,sinox =0.g si30 =0.5556=33.750（2）当电源频率下降10%，即f=0.9f时，因负载转矩、电源电压和励磁电流不变，故有同步电抗为X=2元/L,=0.9X励磁电动势为Eg=4.44fkw.N,@.=0.9E_60f=0.9nm,=0.90电机转速为n':0E,U,E,U.功率角由下式确定：sino=3sing、（电磁转矩不变）X'2'X,2sin@=0.9sing,=0.9sin30°=0.450=26.744°10-4已知某三相隐极同步电动机的最大电磁转矩与额定电磁转矩之比为2，若满载运行时其电源电压下降到80%的额定电压，在不改变励磁电流的情况下，试间该电动机能否继续驱动额定转矩的负载稳定运行（忽略空载转矩）？Tm=2,T.=3E.U,解已知k.当电源电压下降20%，即U=0.8U.时，若不改=TNX.2变励磁电流，则E。不变，故此时的最大电磁转矩为E.U'Tm =3=0.8Tm=0.8×2T.x=1.6TxX2,由于T>T、，因此，该电动机还能继续驱动额定转矩的负载继续稳定运行。10-5试比较无刷直流电动机与普通永磁直流电动机。答：无刷直流电动机实质上是旋转磁极式永磁同步电动机，它相当于一台倒装的直流电动机。普通永磁直流电动机为旋转电枢式，永磁极安装在定子上，需要机械换向器，使转子电
第 10章 同 步电动机的电力拖动 ∷ 137 sine=sinε 、 e=3o° 10名 题 109中 的同步电动机若驱动恒转矩 负载运行 ,在 额定状态下 的功率角为 30°, 若保持额定励磁 电流不变 ,忽 略电枢 电阻和空载转矩 ,试 分析在下述两种情况下 ,同 步 电抗 和励磁 电动势怎样变化 ,电 机转速和功率角变为多少?(1)电 源 电压下降 10%;(2)电 源 频率下降 10%。 解 (1)当 电源电压下降 10%,即 σl=0.9y1时 ,由 于负载为恒转矩负载 ,电 源频率 几 、 n1、 和励磁 电流不变 ,设 额定状态时的各个物理量和参数分别为 : ￡ 、 X5、 ε 、 ,则 X∶ =2ζ 同步电抗为 zjs=Xs(不 变 ) E。 =4.4glw Ⅳ 1.° =EO(不 励磁 电动势为 J 变 ) t 电 孵 勘 叫 =骂 乒 =· ,g=q(不 芟 ) 功 率 角 ε由下 式 确 定 :3骈 蚰 ε=3耢 蚰 弘 (电 磁 转 矩 不 变 ) 蚰 J=击 “ ne、 =击 × 由 n30° =⒍ 5556 ε=33,75° (2)当 电源频率下降 ,即 r{=0· %时 ,因 负载转矩 、电源 电压 和励磁 电流不变 , 10% 故有 X∶ =2π 同步电抗为 f lzjs〓 09xs EI=444r{乃 励磁 电动势为 wl Ⅳ l Φ O=0,9Eo 电 濉 勘 叫 =竿 =⒍ %,q=⒐ 吧 功率 角 ε由下式 确定 :3耢 蚰 e=3耢 岷 (电 磁转 矩 不 变 ) sine=o.9si;∶ 磊 1荔 F3° ° =° 45 行日寸鲨薏源Ξ鲴 ·鞋点钣电霸餮纛唇 继续驱动额定转矩的负载稳定运行 (忽 略空载转矩 )? 解 已知 ‰ =哿 =亻 m〓 3耢 ,当 电源 电肝 降 ⒛%,即 叫 =⒍ 8叱 时 ,狲 改 变励磁 电流 ,则 EO不 变 ,故 此时的最大电磁转矩为 ‰ 司 缵 =⒍ :飞 m=⒍ 8× 2飞 、 ¨ ⒎ N 由于 r∶m)rc、 ,因 此 ,该 电动机还能继续驱动额定转矩的负载继续稳定运行 。 105 试 比较无刷直流 电动机与普通永磁直流 电动机 c 答 :无 刷直流电动机实质 ~E是 旋转磁极式永磁 同步电动机 ,它 相当于一 台倒装的直流 电 动机 c 普通永磁直流电动机为旋转 电枢式 ,永 磁极安装在定子上 ,需 要机械换 向器 ,使 转子 电
138电机与拖动MATLAB仿真与学习指导枢磁场与定子励磁磁场保持相对静正的空间位置关系，电枢磁场与励磁磁场相互作用所产生的电磁转矩是恒定的。而无刷直流电动机通过转子位置检测，采用电子开关换向的方法，使定子电枢磁场跳变式地跟随转子励磁磁场旋转，从而保持两者的空间位置近似相对静止关系，电枢磁场与励磁磁场相互作用所产生的电磁转矩是脉动的无刷直流电动机需要专用的控制设备才能工作：普通永磁直流电动机则不需要专用控制设备（如果不需要调速的话），只要给电枢施加直流电压即可运行10-6位置传感器在无刷直流电动机中起什么作用？答：无刷直流电动机的位置传感器用于检测转子磁极相对于定子绕组的位置信号，为逆变器提供正确的换相信息。逆变器中电子开关的轮流导通，使定子绕组轮流通电，从而使合成的电枢磁场跳变式地旋转。10-7试分析开关磁阻电动机与步进电动机的区别。答：开关磁阻电动机与反应式（或称磁阻式）步进电动机都是基于“磁阻最小原理”工作的，其定子、转子铁心均由硅钢片叠压而成。在结构和控制方式等方面的区别如下：开关磁阻电动机采用双凸极结构，定子磁极上安放有集中绕组；转子上既无绕组也无永磁体；定子绕组有单相、两相、三相、四相或更多相，定子、转子极数常用三相6/4极、12/8极结构和四相8/6极结构等不同的搭配。反应式步进电动机的定子磁极为凸极式，其上安放有集中绕组，磁极的极面上开有小齿；转子上没有绕组和永磁体，转子沿圆周也有均匀的小齿；定子绕组有三相、四相、五相、六相、八相或更多相。开关磁阻电动机采用闭环控制，转子连续转动。步进电动机有开环控制和闭环控制两种方式，但大都采用开环控制。步进电动机既可单步运行，又可连续运行。每施加一个脉冲信号，就转过一个步距角（运行一步），总步距角与脉冲个数成正比，当连续施加脉冲信号时，其转速与脉冲频率成正比。10-8为什么开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关？如何获得反向转矩？答：开关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方向无关是由其工作原理决定的。因为当定子上相对的一相绕组上通电时，产生的切向磁拉力（转矩）驱动转子旋转，使转子的凸极与定子通电相的凸极对齐，这与定子绕组的电流方向完全无关。开关磁阻电动机的转动方向总是逆着磁场轴线的移动方向，而磁场轴线的移动方向取决于定子绕组的通电顺序，因此，改变定子绕组的通电顺序，就可获得反向转矩
138 电机与拖动 MATLAB仿 真与学习指导 枢磁场与定子励磁磁场保持相对静止的空间位置关系 ,电 枢磁场与励磁磁场相互作用所产生 的电磁转矩是恒定 的。而无刷直流电动机通过转子位置检测 ,采 用 电子开关换 向的方法 ,使 定子电枢磁场跳变式地跟 随转子励磁磁场旋转 ,从 而保持两者 的空 间位置近似相对静止关 系 ,电 枢磁场与励磁磁场相互作用所产生的电磁转矩是脉动的c 无刷直流电动机需要专用 的控制设各才能工作 ;普 通永磁直流电动机则不需要专用控制 设各 (如 果不需要调速的活),只 要给电枢施加直流电压 即可运行 。 10乇 位 置传感器在无刷直流电动机 中起什么作用? 答 :无 刷直流 电动机的位置传感器用于检测转子磁极相对于定子绕组 的位置信号 ,为 逆 变器提供正确的换相信息。逆变器 中电子开关 的轮流 导通 ,使 定子绕组轮流通 电 ,从 而使合 成的电枢磁场跳变式地旋转 。 10刀 试 分析开关磁阻电动机与步进 电动机的区别。 答 :开 关磁阻电动机与反应式 (或 称磁阻式 )步 进 电动机都是基 于 “磁 阻最 小原理 ” 工作 的,其 定子 、转子铁心均 由硅钢片叠压而成 。在结构和控制方式等方 面的区别如下 : 开关磁阻电动机采用双凸极结构 ,定 子磁极上安放有集 中绕组 ;转 子上既无绕组也无永 磁体 ;定 子绕组有单 相 、两相 、三相 、四相 或更 多相 ,定 子 、转 子极 数 常用三 相 6/4极 、 12/8极 结构和四相 8/6极 结构等不 同的搭 配。反应式步进 电动机 的定子磁极为 凸极式 ,其 L安 放有集 中绕组 ,磁 极的极面上开有小齿 ;转 子上没有绕组和永磁体 ,转 子沿圆周也有均 匀的小齿 ;定 子绕组有三相 、四相 、五相 、六相 、八相或更多相 。 开关磁阻电动机采用闭环控制 ,转 子连续转动。步进 电动机有开环控制和闭环控制两种 方式 ,但 大都采用开环控制 c步 进电动机既可单步运行 ,又 。J连 续运行 。每施加一个脉冲信 号 ,就 转过一个 步距 角 (运 行一步 ),总 步距角与脉 冲个 数成正 比,当 连续施加 脉 冲信 号 时 ,其 转速与脉冲频率成正 比。 10沼 为 什么开关磁阻电动机 的转矩方 向与产生转矩的电流方 向无关?如 何获得反 向转 矩? 答 :开 关磁阻电动机的转矩方向与产生转矩的电流方 向无关是 由其工作原理决定 的。因 为当定子上相对的一相绕组上通 电时 ,产 生 的切 向磁拉力 (转 矩 )驱 动转子旋转 ,使 转子 的凸极与定子通 电相 的凸极对齐 ,这 与定子绕组 的电流方 向完全无关 。开关磁阻电动机 的转 动方 向总是逆着磁场轴线的移动方 向,而 磁场轴线 的移动方 向取决 于定子绕组 的通 电顺序 , 因此 ,改 变定子绕组的通 电顺序 ,就 可获得反向转矩 c