異步電機/同步電機/步進(jìn)電機/伺服電機基礎

異步電機(感應電機)的工作原理是通過(guò)定子的旋轉磁場(chǎng)在轉子中產(chǎn)生感應電流，從而產(chǎn)生電磁轉矩，轉子中并不直接產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，轉子的轉速一定是小于同步速的(沒(méi)有這個(gè)差值，即轉差率，就沒(méi)有轉子感應電流)，也因此叫做異步電機?！?/span>
　　而同步電機轉子本身產(chǎn)生固定方向的磁場(chǎng)(用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生)，定子旋轉磁場(chǎng)“拖著(zhù)”轉子磁場(chǎng)(轉子)轉動(dòng)因此轉子的轉速一定等于同步速，也因此叫做同步電機。
　　作為電動(dòng)機時(shí)，大部分是用異步機；發(fā)電機都是同步機(這是在一般情況下)。同步電動(dòng)機在穩態(tài)和電網(wǎng)頻率f1為常數的條件下，其平均轉速n恒為同步轉速而與負載大小無(wú)關(guān)?！　?/span>
　　同步電機按運行方式、頻率和結構型式分類(lèi)如下：按運行方式和功率轉換方向分為發(fā)電機、電動(dòng)機和補償機三類(lèi)；按結構分為旋轉電樞式和旋轉磁極式兩種；旋轉磁極式中，按磁極的形狀、又可分為凸極式和隱極式兩種。
　　同步電機的主要運行方式有三種，即作為發(fā)電機、電動(dòng)機和補償機運行。 作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動(dòng)機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動(dòng)機的功率因數可以調節，在不要求調速的場(chǎng)合，應用大型同步電動(dòng)機可以提高運行效率。近年來(lái)，

小型同步電動(dòng)機在變頻調速系統中開(kāi)始得到較多地應用。 同步電機還可以接于電網(wǎng)作為同步補償機。這時(shí)電機不帶任何機械負載，靠調節轉子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無(wú)功功率，以達到改善電網(wǎng)功率因數或者調節電網(wǎng)電壓的目的。
　　伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度?！　　　?/span>
　　交流伺服電機有交流永磁同步電機、永磁無(wú)刷直流電機、交流異步電機等。前兩者的轉子由永磁體構成，所不同之處是它們的供電方式，前者為正弦波，所者為方波。而交流異步電機和普通的異步電機沒(méi)有什么區別。
　　步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進(jìn)電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應用于各種開(kāi)環(huán)控制?！　?/span>
　　現在比較常用的步進(jìn)電機包括反應式步進(jìn)電機（VR）、永磁式步進(jìn)電機（PM）、混合式步進(jìn)電機（HB）和單相式步進(jìn)電機等?！　?/span>
　　永磁式步進(jìn)電機一般為兩相，轉矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；　　
　　反應式步進(jìn)電機一般為三相，可實(shí)現大轉矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應式步進(jìn)電機的轉子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉矩?！　?/span>
　　混合式步進(jìn)電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機的應用最為廣泛。
　　步進(jìn)電機有兩種基本的形式：可變磁阻型和混和型步進(jìn)電機的一些基本參數：　　　　
　　電機固有步距角：它表示控制系統每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機所轉動(dòng)的角度。電機出廠(chǎng)時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱(chēng)之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅動(dòng)器有關(guān)?！　　　?/span>
　　步進(jìn)電機的相數：是指電機內部的線(xiàn)圈組數，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機。電機相數不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72° 。在沒(méi)有細分驅動(dòng)器時(shí)，用戶(hù)主要靠選擇不同相數的步進(jìn)電機來(lái)滿(mǎn)足自己步距角的要求。如果使用細分驅動(dòng)器，則‘相數’將變得沒(méi)有意義，用戶(hù)只需在驅動(dòng)器上改變細分數，就可以改變步距角。
　　保持轉矩（HOLDING TORQUE）：是指步進(jìn)電機通電但沒(méi)有轉動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉子的力矩。它是步進(jìn)電機最重要的參數之一，通常步進(jìn)電機在低速時(shí)的力矩接近保持轉矩。由于步進(jìn)電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉矩就成為了衡量步進(jìn)電機最重要的參數之一。比如，當人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步進(jìn)電機。

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