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异步电机/同步电机/步进电机/伺服电机基础

2009.03.19阅读 8490

  异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,从而产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场。因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机。 
  而同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场“拖着”转子磁场(转子)转动因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机。
  作为电动机时CONTROL ENGINEERING China版权所有,大部分是用异步机;发电机都是同步机(这是在一般情况下)。同步电动机在稳态和电网频率f1为常数的条件下,其平均转速n恒为同步转速而与负载大小无关。  
  同步电机按运行方式、频率和结构型式分类如下:按运行方式和功率转换方向分为发电机、电动机和补偿机三类;按结构分为旋转电枢式和旋转磁极式两种;旋转磁极式中,按磁极的形状、又可分为凸极式和隐极式两种。
  同步电机的主要运行方式有三种,即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式,作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来,
小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。
  伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器www.cechina.cn,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。    
  交流伺服电机有交流永磁同步电机、永磁无刷直流电机、交流异步电机等。前两者的转子由永磁体构成,所不同之处是它们的供电方式,前者为正弦波,所者为方波。而交流异步电机和普通的异步电机没有什么区别。
  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点控制工程网版权所有,广泛应用于各种开环控制。  
  现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。  
  永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;  
  反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组www.cechina.cn,利用磁导的变化产生转矩。  
  混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
  步进电机有两种基本的形式:可变磁阻型和混和型步进电机的一些基本参数:    
  电机固有步距角:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。    
  步进电机的相数:是指电机内部的线圈组数www.cechina.cn,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。
  保持转矩(HOLDING TORQUE):是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。    
  DETENT TORQUE:是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所
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