二相低速同步电动机的运行分析
王新华(上海有线电厂)
【摘 要】 介绍五相混合式步进电动机作二相低速同步电动机的运行原理、绕组匝数和运
行时移相电容值的合理选择．试验表明，用五相混合式步进电动机作二桕低速同步电动机运行，其运行性能优良。
【叙 词】 ／混合式步进电动机低速电机同步电动机运行 原理 分析
1引 言
低速同步电动机作为许多自控系统和通讯设备等系统中的执行元件，应用日益广泛，尤其是在要求电动机能够直接输出低转速大转矩应用场合，如传真通讯装置、录音和复制装置以及计量测试装置中使用的电动机，有时要求转速每分钟数百、数十以至几转。
低速同步电动机克服了直流电动机以及一般异步电动机和同步电动机所存在的缺点，无需减速器直接输出低转速、大力矩。它是利用电机的定转子开口槽使气隙磁导分布发生变化的原理工作的。典型的低速同步电动机，与四相或二相混合式步进电动机定转子冲片通用[1.2]。
五相混合式步进电动机，由于它的性能优异，其应用日趋广泛。如果有五相对称交流电源供电，则它也是一台低速同步电动机[3]。本文介绍五相混合式步进电动机作二相低速同步电动机的运行原理、绕组匝数和移相电容值的合理选择。
2运行原理
五相混合式步进电动机结构如图1所示.
定予共有10个大极，并绕有五相对称的交流绕组，转子中间是永磁体，永磁体两端为转子冲片迭成的两段转子，相互错开半个齿距。当定子绕组通入五相对称交流电时，定子合成磁势为一旋转磁场，定子旋转磁场与永磁体产生的磁场相互作用而产生电磁转矩，从而带动负载运行。由于工业电网上只能提腆三相或单相工频交流电，因此，对五相电机来说，还需研制一个相应的逆变驱动器，才能使电机正常运行，这就增加了电源部分的复杂性和成本。为了适应工业上的需要，能直接并到电网上运行，而对电机绕组进行了适当二相低速同步电动机的运行分析的改进，其它结构和参数不变。
当把原五相电机的第1、2两相绕组反相串联成一相，称为a相，而把3、4、5三相绕组反相串联成另一相，称为b相，接线如图所示。当a、b两相绕组通入对称的两相交流电时，产生的磁势在空间分布如图3所示。
从图3可看出，两相磁势在空间正好错开π/2电角度。如合理选择两相绕组匝数和电流幅值，就有可能产生两个相互垂直并幅值相等的磁势分量，从而形成圆形旋转磁场。该电机满足永磁式低速同步电动机的定转子齿差要求。
转子转速为：
当电源频率一定时，电动机的转速只与转子齿数zr有关。由于定子同一极两端极性相同，而转子两端则极性柑反，但相互错开半个齿距，所以，当转子偏离稳定平衡位置时，二端作用转矩的方向一致，从而带动负载运行。
3稳态运行分析
对于二相电机，互感和自感的2次分量一般很少，可以忽略不计，即
第j相绕组输入的平均功率为:
式中前一项代表j相绕组的铜损，而后一项直接转换成电磁功率输出，即
4 运行时移相电容的选择
为了使电机有良好的运行性能，必须使二相定子绕组产生的磁必音成后为圆形旋转磁场，其产生圆形旋转磁场的条件为：
a．两绕组产生的磁势幅值相等。
b．两绕组产生的磁势在时间上相差90。电角度。
从图3可看出，该两相电机必须满足下列方程式：
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