8.1单相异步电动机8.1.2单相异步电动机的工作原理单相绕组通单相交流电建立的磁动势为脉振磁动势，仅考虑基波分量时，其表达式为正向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生正向电磁转矩；反向旋转磁场与其所感应的转子电流作用，产生反向电磁转矩；两者之和构成电动机的合成电磁转矩，如下图。8.1.3单相异步电动机的等效电路8.1.4单相异步电动机的起动和调速一.起动方法1.分相式起动2.罩极式起动罩极式单相异步电动机的定子铁心多数做成凸极式，主要结构如右图起动原理：(1)工作绕组通入单相交流电时，产生脉振磁通，其中一部分磁通不通过铜环，另一部分磁通则通过铜环。由于和在空间上有一定的相位差，在时间上也有一定的相位差，故在罩极式单相异步电动机中就会产生椭圆形旋转磁场。(2)在椭圆形旋转磁场的作用下，电动机将产生一定的起动转矩，使转子顺着磁场旋转的方向转动起来。注意：罩极式起动的单相异步电动机，电机的转向总是从磁极未罩部分向被罩部分的方向旋转。二.调速方法调压调速调速原理如图：电容分相的单相异步电动机也常用工作绕组或起动绕组抽头的接法实现调速，典型接法有L形接法和T形接法。8.2伺服电动机2.直流伺服电动机的控制电枢控制：改变电枢绕组电压的方向与大小的控制方式。磁场控制：改变励磁绕组电压的方向与大小的控制方式(永磁直流伺服电动机无，电磁式直流伺服电动机也较少用）。电枢控制的直流伺服电动机机械特性表达式为调节特性：指电动机在一定的负载转矩下，稳态转速随控制电枢电压的变化关系。它反应了电机在带负载情况下转速随控制信号的变化情况。(1)负载恒定的情况调节特性方程式：调节特性曲线：如右图。起始电压：(2)负载变化的情况负载变化时，直流伺服电动机的调节特性不再是一条直线了。由于在不同的转速条件下转矩会有所不同，因此电枢电流也会发生相应的变化，随着转速的增大，电阻上的压降也增大，电枢电动势的增量逐渐减小，此时直流伺服电动机的调节特性接近于一种近似饱和的特性，如右图。总结：电枢控制的直流伺服电动机的机械特性和负载恒定时的调节特性都是线性的，而且不存在“自转”现象(控制信号消失后，电机仍不停止转动的现象称为“自转”现象)，在自动控制系统中是一种很好的执行元件。但电枢控制的直流伺服电动机并不是在任何情况下都能迅速准确反应控制电压的变化。由于摩擦及电机结构等原因，在电压降到一定程度时，直流伺服电动机的转速会时快时慢，很不均匀，出现低速爬行状态。在使用中要设法排除低速爬行状态的出现。8.2.2交流伺服电动机1.基本结构和工作原理交流伺服电动机实际上就是两相异步电动机，其原理电路如右图。交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机有相似之处。但要注意避免“自转”现象，方法：加大交流伺服电动机转子的电阻。2.交流伺服电动机的控制交流伺服电动机的控制信号为控制电压，具体的控制方式有幅值控制、相位控制和幅相控制三种。(1)幅值控制幅值控制的交流伺服电动机的机械特性和调节特性：如下图(2)相位控制指保持控制电压的幅值不变，调节控制电压与励磁电压之间的相位差来控制电机的转速和转向的控制方式，接线如右图。改变与之间的相位差还可以改变电动机的转向，若控制电压的相位改变180o电角度，即可改变交流伺服电动机的转向。(3)幅-相控制指同时调节控制电压的幅值和相位的控制方式，接线如右图。幅－相控制的交流伺服电动机的控制信号变化时，电机内合成气隙磁场的大小与椭圆度随着发生变化，从而使其转矩、转速变化，使电动机随控制信号而具有伺服性。机械特性和调节特性与幅值控制相似。8.3测速发电机工作原理：与一般直流发电机基本相同。空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢电动势，为一定时，与成正比；负载时，若电枢电阻为，负载电阻为，不计电刷和换向器间的接触电阻，则直流测速发电机的输出电压为2.误差分析直流测速发电机实际的输出特性为非线性的，如右图。造成误差的主要原因有：(1)电枢反应(2)电机温升(3)接触电阻8.3.2交流测速发电机交流测速发电机分为同步、异步测速发电机两种。下面仅介绍异步测速发电机的基本结构、工作原理及误差分析。1.基本结构和工作原理工作原理：转子静止时，交流测速发电机类似于一台变压器，由于直轴脉振磁通轴线与输出绕组轴线垂直，理论上无电压输出。转子旋转时，会因转子绕组切割直轴脉振磁通建立交轴脉振磁通，这时位于交轴的输出绕组将匝链而产生感应电动势2.误差分析交流测速发电机的误差主要有：(1)线性误差：与成正比的前提：严格不变，但在实际中直轴磁通是变化的，原因主要有两方面；(2)剩余电压：转子静止时，交流测速发电机的输出电压应为零，但实际上还会有一个很小的电压输出，即剩余电压；(3)相位误