二相低速同步電動機的運行分析
王新華(上海有線電廠)
【摘 要】 介紹五相混合式步進電動機作二相低速同步電動機的運行原理、繞組匝數和運
行時移相電容值的合理選擇．試驗表明，用五相混合式步進電動機作二桕低速同步電動機運行，其運行性能優良。
【敘 詞】 ／混合式步進電動機低速電機同步電動機運行 原理 分析
1引 言
低速同步電動機作為許多自控系統和通訊設備等系統中的執行元件，應用日益廣泛，尤其是在要求電動機能夠直接輸出低轉速大轉矩應用場合，如傳真通訊裝置、錄音和復制裝置以及計量測試裝置中使用的電動機，有時要求轉速每分鐘數百、數十以至幾轉。
低速同步電動機克服了直流電動機以及一般異步電動機和同步電動機所存在的缺點，無需減速器直接輸出低轉速、大力矩。它是利用電機的定轉子開口槽使氣隙磁導分布發生變化的原理工作的。典型的低速同步電動機，與四相或二相混合式步進電動機定轉子沖片通用[1.2]。
五相混合式步進電動機，由于它的性能優異，其應用日趨廣泛。如果有五相對稱交流電源供電，則它也是一臺低速同步電動機[3]。本文介紹五相混合式步進電動機作二相低速同步電動機的運行原理、繞組匝數和移相電容值的合理選擇。
2運行原理
五相混合式步進電動機結構如圖1所示.
定予共有10個大極，并繞有五相對稱的交流繞組，轉子中間是永磁體，永磁體兩端為轉子沖片迭成的兩段轉子，相互錯開半個齒距。當定子繞組通入五相對稱交流電時，定子合成磁勢為一旋轉磁場，定子旋轉磁場與永磁體產生的磁場相互作用而產生電磁轉矩，從而帶動負載運行。由于工業電網上只能提腆三相或單相工頻交流電，因此，對五相電機來說，還需研制一個相應的逆變驅動器，才能使電機正常運行，這就增加了電源部分的復雜性和成本。為了適應工業上的需要，能直接并到電網上運行，而對電機繞組進行了適當二相低速同步電動機的運行分析的改進，其它結構和參數不變。
當把原五相電機的第1、2兩相繞組反相串聯成一相，稱為a相，而把3、4、5三相繞組反相串聯成另一相，稱為b相，接線如圖所示。當a、b兩相繞組通入對稱的兩相交流電時，產生的磁勢在空間分布如圖3所示。
從圖3可看出，兩相磁勢在空間正好錯開π/2電角度。如合理選擇兩相繞組匝數和電流幅值，就有可能產生兩個相互垂直并幅值相等的磁勢分量，從而形成圓形旋轉磁場。該電機滿足永磁式低速同步電動機的定轉子齒差要求。
轉子轉速為：
當電源頻率一定時，電動機的轉速只與轉子齒數zr有關。由于定子同一極兩端極性相同，而轉子兩端則極性柑反，但相互錯開半個齒距，所以，當轉子偏離穩定平衡位置時，二端作用轉矩的方向一致，從而帶動負載運行。
3穩態運行分析
對于二相電機，互感和自感的2次分量一般很少，可以忽略不計，即
第j相繞組輸入的平均功率為:
式中前一項代表j相繞組的銅損，而后一項直接轉換成電磁功率輸出，即
4 運行時移相電容的選擇
為了使電機有良好的運行性能，必須使二相定子繞組產生的磁必音成后為圓形旋轉磁場，其產生圓形旋轉磁場的條件為：
a．兩繞組產生的磁勢幅值相等。
b．兩繞組產生的磁勢在時間上相差90。電角度。
從圖3可看出，該兩相電機必須滿足下列方程式：
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