第4章2電動(dòng)機(jī)

1、第第 4 章章 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5 7 倍倍 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)。起動(dòng)。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動(dòng)換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。ZUIll3:Y 星形聯(lián)結(jié)時(shí)星形聯(lián)結(jié)時(shí)ZUIll3 三三角角形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時(shí)時(shí)：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2Z

2、L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。 )(2StUT (b) Y 起動(dòng)起動(dòng) ststTIY 換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合SYtst31TT UlU1W2V2W1

3、+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻起動(dòng)電阻 R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT M3M3A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI 一臺(tái)一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動(dòng)機(jī)，定子動(dòng)機(jī)，定子繞組繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7

4、.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求： 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四極電動(dòng)機(jī)）（四極電動(dòng)機(jī)）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 在在上例中上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試問(wèn)在試問(wèn)在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）采用采用Y- 換接起動(dòng)時(shí)

5、，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。換接起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 又又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？起動(dòng)？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 時(shí)時(shí)132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起動(dòng)起動(dòng)mN918385513131ststY.TT(3) pfsnsn1

6、06011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1A2X1X2SN

7、Tn0no22RR2R2R(變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nnTLTLs sTs2R2Ro制動(dòng)方法制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng) 在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作入直流電流，直流電

8、流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0 +-運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)制動(dòng)RP運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)nFT n0 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n0 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)

9、 p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)教材表教材表4.8.1中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號(hào)。中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號(hào)。異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)接線盒接線盒。通常。通常聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機(jī)容量電機(jī)容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機(jī)機(jī)容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時(shí)采用時(shí)采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為

10、；線電壓為 220V 時(shí)采用時(shí)采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電下電機(jī)的線電流為機(jī)的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流為下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機(jī)鼠籠電機(jī) =7293電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。PN 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載

11、時(shí)約為為 0.7 0.9?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有0.2 0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。 電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。P2cos O 0N0Nnnns 額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為為A、E、B、F、H五級(jí)，五級(jí)，A級(jí)最低級(jí)最低(105C)，H級(jí)最高級(jí)最高(180C)。 功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。因過(guò)載而損壞。1. 對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，所選功率

12、應(yīng)等于或略對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。2. 對(duì)于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫對(duì)于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。的功率。 一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。只有在一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合才選用繞線式需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合才選用繞線式電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟式、防護(hù)式、封閉式電動(dòng)機(jī)。式、防護(hù)式、

13、封閉式電動(dòng)機(jī)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。定。Y系列鼠籠電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有系列鼠籠電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。大功率一個(gè)等級(jí)。大功率電動(dòng)機(jī)才采用電動(dòng)機(jī)才采用3000V和和6000V。轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式定子定子定子定子繞組繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子AA NSiAABBA iBtIi sinAmA )90sin(BmB tIi 正弦波形如圖所示。正弦波形如圖所示。iBiAmIit O 45t 0 t ABBAo0 t ABBA 90t 0 t ABBA兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)450900iBiAmIit OABBi

14、AiBA 12 將開關(guān)將開關(guān)S合在位置合在位置1，電容，電容C與與B繞組串聯(lián)，電流繞組串聯(lián)，電流 iB較較iA超前近超前近90 ；當(dāng)；當(dāng)將將S切換到位置切換到位置2，電容，電容C與與A繞組串聯(lián)，電流繞組串聯(lián)，電流iA 較較iB 超超前近前近90 。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。i 1 2定子繞組定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)短路環(huán)極掌極掌(極靴極靴) 當(dāng)電流當(dāng)電流i 流過(guò)定子繞組時(shí)，產(chǎn)生了一部分磁通流過(guò)定子繞組時(shí)，產(chǎn)生了一部分磁通 1 ，同時(shí)產(chǎn)生的另一部分磁通與短路環(huán)作用生成了磁通同時(shí)產(chǎn)生的另一部分磁通與短路環(huán)作用生成

15、了磁通 2 。由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的阻礙作用，使得由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的阻礙作用，使得 2在相位上在相位上滯后滯后 1 ，從而在電動(dòng)機(jī)定子極掌上形成一個(gè)向短路環(huán)，從而在電動(dòng)機(jī)定子極掌上形成一個(gè)向短路環(huán)方向移動(dòng)的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。方向移動(dòng)的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)向罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)向不能改變，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)中；不能改變，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)中；電容分相電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)向可改變，式單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)向可改變，故常用于洗衣機(jī)等電器中。故常用于洗衣機(jī)等電器中。 解：解：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)

16、矩電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T U12 ，當(dāng)電源電壓下降低，當(dāng)電源電壓下降低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子電流和定子電流子電流和定子電流都會(huì)增大。穩(wěn)定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但都會(huì)增大。穩(wěn)定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過(guò)程如下：轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過(guò)程如下： TIISnUTU12211)(使使T =TC 。 例：例： 三相異步電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時(shí)，如電源電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速時(shí)，如電源電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無(wú)變化？有無(wú)變化

17、？v伺服電機(jī)原理伺服電機(jī)原理:v伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。伺服電機(jī)主要靠脈精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。伺服電機(jī)主要靠脈沖來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到?jīng)_來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1

18、個(gè)個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)樗欧姍C(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)因?yàn)樗欧姍C(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位

19、，可以達(dá)到動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。v伺服電機(jī)特點(diǎn)：伺服電機(jī)特點(diǎn)：當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。v一般分類如下：一般分類如下：1. 直流伺服電機(jī)（直流伺服電機(jī)（DC）（線圈在轉(zhuǎn)子上）（線圈在轉(zhuǎn)子上） 優(yōu)點(diǎn)：接上直流電源就可運(yùn)轉(zhuǎn)。改變電壓或電流優(yōu)點(diǎn)：接上直流電源就可運(yùn)轉(zhuǎn)。改變電壓或電流即可成比例的控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。即可成比例的控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子上有電刷和換向器，需維護(hù)。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子上有電刷和換向器，需維護(hù)。2. 交流伺服電機(jī)（交流伺服電機(jī)（AC） 優(yōu)點(diǎn)：不需維護(hù)。優(yōu)點(diǎn)：不需維護(hù)。 缺

20、點(diǎn)：電路復(fù)雜，成本高。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，成本高。 交流伺服電機(jī)分為同步和異步。交流伺服電機(jī)分為同步和異步。（1）同步電機(jī)）同步電機(jī) 轉(zhuǎn)子由永磁體構(gòu)成，線圈在定子上。特點(diǎn)：電源轉(zhuǎn)子由永磁體構(gòu)成，線圈在定子上。特點(diǎn)：電源頻率一定時(shí)，其轉(zhuǎn)速是恒定的，多用在長(zhǎng)期連續(xù)頻率一定時(shí)，其轉(zhuǎn)速是恒定的，多用在長(zhǎng)期連續(xù)工作且轉(zhuǎn)速不變的場(chǎng)合。工作且轉(zhuǎn)速不變的場(chǎng)合。（2）異步電機(jī)）異步電機(jī) 轉(zhuǎn)子有繞組形成的電磁鐵構(gòu)成，轉(zhuǎn)子和定子上都轉(zhuǎn)子有繞組形成的電磁鐵構(gòu)成，轉(zhuǎn)子和定子上都有線圈，定子繞組叫一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組叫二次有線圈，定子繞組叫一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組叫二次繞組。繞組。(繞組即多組線圈纏繞的意思繞組即多組線圈纏繞的意思)

21、v異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。下，一般可稱感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。異步電機(jī)主要用于日常生活，用途很異步電機(jī)主要用于日常生活，用途很廣，異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)廣，異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。是恒定關(guān)系。v3. 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)v步進(jìn)電機(jī)原理步進(jìn)電機(jī)原理:通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過(guò)定子繞組通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流

22、過(guò)定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)

23、。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。v步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電機(jī)。可直接用數(shù)字信號(hào)控制，步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電機(jī)?？芍苯佑脭?shù)字信號(hào)控制，與計(jì)算機(jī)接口方便?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖頻率來(lái)控與計(jì)算機(jī)接口方便?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。的。v步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高

24、于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。率應(yīng)更低。v步進(jìn)電機(jī)缺點(diǎn)：能量利用率低，有失步（輸入脈步進(jìn)電機(jī)缺點(diǎn)：能量利用率低，有失步（輸入脈沖而電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)）和越步（也叫過(guò)沖即多走步數(shù)）沖而電機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)）和越步（也叫過(guò)沖即多走步數(shù)）錯(cuò)誤。失步和越步多出現(xiàn)在啟動(dòng)和停止時(shí)。而且錯(cuò)誤。失步和越步多出現(xiàn)在啟動(dòng)和停止時(shí)。而且容易發(fā)生低頻振動(dòng)現(xiàn)象。容易發(fā)生低頻振動(dòng)現(xiàn)象。v步進(jìn)電機(jī)的主要特性：步進(jìn)電機(jī)的主要特性： 1、步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，、步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)， 驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)

25、信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒(méi)有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜必須為脈沖信號(hào)，沒(méi)有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角止，如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率度（稱為步角）轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。成正比。 2、步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特、步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。性。 3、改變脈沖的順序，、改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。向。 4、步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差、步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差! 因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人等等設(shè)因此，目前打印機(jī)，繪

26、圖儀，機(jī)器人等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。v步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較步進(jìn)電機(jī)是一種開環(huán)控制的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字步進(jìn)電機(jī)是一種開環(huán)控制的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電制的發(fā)

27、展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。v一、控制精度不同一、控制精度不同v兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6、 1.8，五相，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 、0.36。也有。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生

28、產(chǎn)的一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09；德國(guó)百格拉公司（德國(guó)百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)置為式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。v交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，

29、對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360/10000=0.036。對(duì)于。對(duì)于帶帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收2的的17次方即次方即131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360/131072=0.00275。是步距角為。是步距角為1.8的步進(jìn)電的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。v二、低頻特性不同二、低頻特性不同v步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振

30、動(dòng)頻率與負(fù)載情況和步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)用細(xì)分技術(shù)(在步進(jìn)電機(jī)上加撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)上加撥碼開關(guān)實(shí)現(xiàn)

31、)等。等。v交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。便于系統(tǒng)調(diào)整。v三、矩頻特性不同三、矩頻特性不同v步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300600RPM(rotation per minute )。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為為2000RPM或或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。速以上為恒功率輸出。v四、過(guò)載能力不同四、過(guò)載能力不同v步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)步進(jìn)電機(jī)一般不