三 直流六控制十三步進(jìn)電機(jī)課件

第三章直流電動(dòng)機(jī)第三章1第三章直流電動(dòng)機(jī)3.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2直流發(fā)電機(jī)3.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性3.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性3.6直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性第三章直流電動(dòng)機(jī)3.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工2交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線(xiàn)式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi):

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)3

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)是直流發(fā)電機(jī)；把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱(chēng)為直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)多用于對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如軋鋼機(jī)、電力牽引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械等等，這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；（2）起動(dòng)、制動(dòng)和過(guò)載轉(zhuǎn)矩大；（3）易于控制，可靠性較高。與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗較多的有色金屬，維修比較麻煩。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，由晶閘管整流元件組成的直流電源設(shè)備將逐步取代直流發(fā)電機(jī)。但直流電動(dòng)機(jī)由于其性能優(yōu)越，在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中仍占有很重要的地位。概述??????

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾?

一、工作原理

U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線(xiàn)圈II3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器5注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線(xiàn)圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)的作用下，使線(xiàn)圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)FFU+–NS電刷換向片II——電動(dòng)機(jī)3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線(xiàn)圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電6FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反——發(fā)電機(jī)3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)7二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座磁極勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成81.轉(zhuǎn)子（又稱(chēng)電樞）由鐵芯、繞組（線(xiàn)圈）、換向器組成。2.定子定子的分類(lèi)：永磁式：由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式：磁極上繞線(xiàn)圈，然后在線(xiàn)圈中通過(guò)直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁的定義：磁極上的線(xiàn)圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱(chēng)為勵(lì)磁。1.轉(zhuǎn)子（又稱(chēng)電樞）2.定子定子的分類(lèi)：永磁式：由永久磁9根據(jù)勵(lì)磁線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的直流電機(jī)又可細(xì)分為：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開(kāi)。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)UIfM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)U根據(jù)勵(lì)磁線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)10機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明。3.3直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性即：其中，M他勵(lì)UfIfIaURa電樞電阻Ke與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)Φ一對(duì)磁極的磁通Kt=9.55Ke機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)電機(jī)為11n0：

理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。(實(shí)際工作時(shí),由于有空載損耗，電機(jī)的T不會(huì)為0。)當(dāng)T時(shí)n

，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻Ra很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大，屬硬機(jī)械特性。根據(jù)n-T公式畫(huà)出特性曲線(xiàn)n0nNTNTnn其中，n0：理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)T時(shí)n，但12?機(jī)械特性硬度：轉(zhuǎn)矩變化與所引起的

速度變化的比值

電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為三類(lèi)：(1)絕對(duì)硬特性(2)硬特性β>10??(3)軟特性β<10Tn0?機(jī)械特性硬度：轉(zhuǎn)矩變化與所引起的

13(2)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車(chē)等。??直流電動(dòng)機(jī)特性類(lèi)型的選擇:(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(TL一定，和轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)）要選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。(2)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），??直143.4直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)限制Iast的措施：（1）啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串電阻。（2）啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓。1.啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，n=0

Ea=0，若加入額定電壓，則Iast太大（10~20倍額定電流）會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換向器。一般Iast限制在(2-2.5)IaN內(nèi)。3.4直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)限制Iast的措施：1.啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，15注意：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一定要有失磁保護(hù)。一般在勵(lì)磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時(shí)，自動(dòng)切斷電樞電源U。M他勵(lì)UfIfIaU注意：M他勵(lì)UfIfIaU162.反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵(lì)磁電流的方向。（2）或改變電樞電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：2.反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵(lì)磁173.5直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。下面以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。（1）調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速。（2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200（他勵(lì)式）以上（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：3.5直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)18加電阻后，使n、

n0不變，機(jī)械特性變軟；空載或輕載是調(diào)速范圍??；實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速困難；調(diào)速電阻消耗電能。目前已很少采用。一、改變電樞電阻1.原理電樞回路串電阻Rab其中，M他勵(lì)UfIfIaU其中：Ra=Ra+RabRab加電阻后，使n、n0不變，機(jī)械特性變軟；空載或輕載19由該式可知，n和有關(guān)，在U一定的情況下，改變可改變n。在勵(lì)磁回路中串上電阻Rf，改變Rf大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而改變的大小。二、改變磁通（調(diào)磁）1.原理其中，M他勵(lì)UfIfIaU其中：=KIfRf由該式可知，n和有關(guān)，在U一定的情況下，改變20

Rf

Ifn

，但在額定情況下，已接近飽和，If再加大，對(duì)影響不大，所以這種增加磁通的辦法一般不用。

Rf

Ifn，減弱磁通是常用的調(diào)速方法。If的調(diào)節(jié)有兩種情況：概念：改變磁通調(diào)速的方法—減小磁通，n只能上調(diào)。其中，RfIfn，但在額定情況下，212.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因?yàn)椋海?/p>

減?。㏕LRf增加Tn其中，2.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因22（1）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。（2）調(diào)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)節(jié)控制方便。3.減小調(diào)速的特點(diǎn)：（1）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，3.減小調(diào)23三、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線(xiàn)。1.特性曲線(xiàn)nn0"n0'n0電壓降低T其中，三、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：1.特性曲線(xiàn)nn0"n242.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超過(guò)UN，，而nU，所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速。（3）機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速幅度較大。2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)25（1）反接制動(dòng)3.6直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：

反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電回饋制動(dòng)MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)電阻R的作用是限制電源反接制動(dòng)時(shí)電樞的電流過(guò)大。（1）反接制動(dòng)3.6直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：MU26（2）能耗制動(dòng)—電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)K停車(chē)時(shí)，電樞從電源斷開(kāi),接到電阻上，這時(shí)：由于慣性電樞仍保持原方向運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也不變，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用。（2）能耗制動(dòng)—電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf27特殊情況下，例如汽車(chē)下坡時(shí)、吊車(chē)重物下降時(shí)，在重力的作用下nn0（n0理想空載轉(zhuǎn)速），這時(shí)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)分升高。(3)發(fā)電回饋制動(dòng)特殊情況下，例如汽車(chē)下坡時(shí)、吊車(chē)重物下降時(shí)，在重力的作用下28直流電機(jī)有四個(gè)出線(xiàn)端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過(guò)標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。一、連接（1）繞組的阻值范圍電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1~2歐姆。他勵(lì)/并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值有幾百歐姆。串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值與電樞繞組的相當(dāng)。補(bǔ)充直流電機(jī)有四個(gè)出線(xiàn)端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組一、連接（1）繞組的29（2）繞組的符號(hào)S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組他勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組啟動(dòng)繞組始端繞組名稱(chēng)末端（2）繞組的符號(hào)S1S2電樞繞組始端繞組名稱(chēng)末端30二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN：額定電壓下，軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：PN=UNIN（：效率）4.額定轉(zhuǎn)速nN

：在PN，UN，IN時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速等級(jí)一般在500r/min以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.31三直流六控制十三步進(jìn)電機(jī)課件32第六章控制電機(jī)概述6.1交流伺服電動(dòng)機(jī)6.2直流伺服電動(dòng)機(jī)第六章控制電機(jī)概述33前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。概述如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線(xiàn)位移。控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)。控制電機(jī)的種類(lèi)很多，我們主要介紹伺服機(jī)、步進(jìn)機(jī)。對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)34伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類(lèi)：伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類(lèi)356.1交流伺服電動(dòng)機(jī)原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90?？刂评@組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子6.1交流伺服電動(dòng)機(jī)原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝36勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線(xiàn)：勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)放大器控制繞組的接線(xiàn)檢測(cè)元件控制信號(hào)適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線(xiàn)：勵(lì)磁37（1）U2=0時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然U2=0V，U1仍存在，似乎成單相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：原因：交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大。所以在U2=0時(shí)，交流伺服電機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)如下頁(yè)圖：（1）U2=0時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然U2=0V，U138當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T、T

的合成轉(zhuǎn)矩T與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U2=0V時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用(有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn))，以免失控。交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)（U2=0時(shí)）s'T210s"T"T'T021反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距39（3）控制電壓U2

大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓U2

成正比。U2

的極性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。（2）交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大，使Sm>1，Tst大，啟動(dòng)迅速，穩(wěn)定運(yùn)行范圍大。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)(U1=const

)nTU20.8U20.6U20.4U2Tn（3）控制電壓U2大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電40交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。應(yīng)用交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100416.2直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長(zhǎng)一些。工作原理：與直流電動(dòng)機(jī)相同。供電方式：他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電：MU1IfIaU2放大器UU1為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓。6.2直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)42由機(jī)械特性可知：(1)U1（即磁通）不變時(shí)，一定的負(fù)載下，U2,n。(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣：機(jī)械特性曲線(xiàn)U20.8U20.6U20.4U2nT由機(jī)械特性可知：反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服43直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。應(yīng)用：直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大44第十三章步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線(xiàn)位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。(3)改變脈沖順序，改變方向。13.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第十三章步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵45種類(lèi)：有勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。兩種的區(qū)別在于勵(lì)磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁線(xiàn)圈，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有勵(lì)磁線(xiàn)圈。應(yīng)用：

步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。種類(lèi)：應(yīng)用：下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作4613.1.1結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極。定子轉(zhuǎn)子定子繞組一、結(jié)構(gòu)13.1.1結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和47定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)機(jī)通的是直流電脈沖，這主要是指線(xiàn)圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。ABC定子轉(zhuǎn)子IAIBIC定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。48二、工作原理工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1、三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋篈相

B相

C相通電順序也可以為：

A相C相B相

二、工作原理工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、1、三49（3）工作過(guò)程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線(xiàn)方向原有一定角度，則在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對(duì)齊。CA'BB'C'A3412（3）工作過(guò)程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁50CA'BB'C'A3412同理，B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線(xiàn)對(duì)齊，相對(duì)A相通電位置轉(zhuǎn)30；C相通電再轉(zhuǎn)30。1C'342CA'BB'ACA'BB'C'A3412同理，B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相51這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱(chēng)三相單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來(lái)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)30。此角稱(chēng)為步距角，用β表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線(xiàn)圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，522、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋?/p>

AABBBCCCAA

共六拍。工作過(guò)程：A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對(duì)齊。CA'BB'C'A34122、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋汗ぷ鬟^(guò)程：A相通電，轉(zhuǎn)53所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15°。（1）BB'

磁場(chǎng)對(duì)2、4齒有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)子順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。A、B相同時(shí)通電（2）AA'

磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)1、3齒有拉力。CA'BB'C'A3412所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了54總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱(chēng)為三相六拍，步距角為15。CA'BB'C'A3412B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了15。總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱(chēng)為三相六拍，步距角553、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋?/p>

AB

BC

CA

AB共三拍。AB通電CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412BC通電3、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋篈B通電CA'BB'C'56以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30，即β

=30。CA通電CA'BB'C'A3412以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，5713.1.2小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子40個(gè)齒，定子仍是6個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有五個(gè)齒。13.1.2小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步58轉(zhuǎn)子的齒距等于360/40=9，齒寬、齒槽各4.5。為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。轉(zhuǎn)子的齒距等于360/40=9，齒寬、齒槽各4.559工作原理：假設(shè)是單三拍通電工作方式。（1）A相通電時(shí)，定子A相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)齊。此時(shí)，B相和A相空間差120，含120/9=齒

A相和C相差240，含240/9=個(gè)齒。所以，A相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)齊時(shí)，B相、C相不能對(duì)齊，B相的轉(zhuǎn)子、定子相差1/3個(gè)齒（3），C相的轉(zhuǎn)子、定子相差2/3個(gè)齒（6）。工作原理：假設(shè)是單三拍通電工作方式。（1）A相通電時(shí)，定子60若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)1.5。異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍由相序決定。同理，C相通電再轉(zhuǎn)3……（2）A相斷電、B相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過(guò)1/3個(gè)齒（3），使B相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍61f：電脈沖的頻率

轉(zhuǎn)速步進(jìn)機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度，稱(chēng)為步距角。m:一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)Z：轉(zhuǎn)子齒數(shù)如：Z

=40,m=3時(shí)步距角f：電脈沖的頻率轉(zhuǎn)速步進(jìn)機(jī)通過(guò)一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度，62三直流六控制十三步進(jìn)電機(jī)課件63三直流六控制十三步進(jìn)電機(jī)課件64第三章直流電動(dòng)機(jī)第三章65第三章直流電動(dòng)機(jī)3.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.2直流發(fā)電機(jī)3.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性3.5直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性3.6直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性第三章直流電動(dòng)機(jī)3.1直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工66交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線(xiàn)式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi):

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)67

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾姍C(jī)是直流發(fā)電機(jī)；把直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱(chēng)為直流電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)多用于對(duì)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，如軋鋼機(jī)、電力牽引、挖掘機(jī)械、紡織機(jī)械等等，這是因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；（2）起動(dòng)、制動(dòng)和過(guò)載轉(zhuǎn)矩大；（3）易于控制，可靠性較高。與交流電機(jī)相比，直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消耗較多的有色金屬，維修比較麻煩。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，由晶閘管整流元件組成的直流電源設(shè)備將逐步取代直流發(fā)電機(jī)。但直流電動(dòng)機(jī)由于其性能優(yōu)越，在電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中仍占有很重要的地位。概述??????

第三章直流電機(jī)的工作原理及特性

把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿碾?8

一、工作原理

U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線(xiàn)圈II3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器69注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線(xiàn)圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)的作用下，使線(xiàn)圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)FFU+–NS電刷換向片II——電動(dòng)機(jī)3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線(xiàn)圈無(wú)論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電70FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，將在線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反——發(fā)電機(jī)3.1直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)71二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座磁極勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成721.轉(zhuǎn)子（又稱(chēng)電樞）由鐵芯、繞組（線(xiàn)圈）、換向器組成。2.定子定子的分類(lèi)：永磁式：由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式：磁極上繞線(xiàn)圈，然后在線(xiàn)圈中通過(guò)直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁的定義：磁極上的線(xiàn)圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱(chēng)為勵(lì)磁。1.轉(zhuǎn)子（又稱(chēng)電樞）2.定子定子的分類(lèi)：永磁式：由永久磁73根據(jù)勵(lì)磁線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的直流電機(jī)又可細(xì)分為：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開(kāi)。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)UIfM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)U根據(jù)勵(lì)磁線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線(xiàn)74機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)電機(jī)為例說(shuō)明。3.3直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性即：其中，M他勵(lì)UfIfIaURa電樞電阻Ke與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)Φ一對(duì)磁極的磁通Kt=9.55Ke機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)電機(jī)為75n0：

理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。(實(shí)際工作時(shí),由于有空載損耗，電機(jī)的T不會(huì)為0。)當(dāng)T時(shí)n

，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻Ra很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大，屬硬機(jī)械特性。根據(jù)n-T公式畫(huà)出特性曲線(xiàn)n0nNTNTnn其中，n0：理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)T時(shí)n，但76?機(jī)械特性硬度：轉(zhuǎn)矩變化與所引起的

速度變化的比值

電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性分為三類(lèi)：(1)絕對(duì)硬特性(2)硬特性β>10??(3)軟特性β<10Tn0?機(jī)械特性硬度：轉(zhuǎn)矩變化與所引起的

77(2)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車(chē)等。??直流電動(dòng)機(jī)特性類(lèi)型的選擇:(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(TL一定，和轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)）要選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。(2)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），??直783.4直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)限制Iast的措施：（1）啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串電阻。（2）啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓。1.啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，n=0

Ea=0，若加入額定電壓，則Iast太大（10~20倍額定電流）會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換向器。一般Iast限制在(2-2.5)IaN內(nèi)。3.4直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)限制Iast的措施：1.啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，79注意：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一定要有失磁保護(hù)。一般在勵(lì)磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時(shí)，自動(dòng)切斷電樞電源U。M他勵(lì)UfIfIaU注意：M他勵(lì)UfIfIaU802.反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵(lì)磁電流的方向。（2）或改變電樞電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：2.反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵(lì)磁813.5直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。下面以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。（1）調(diào)速均勻平滑，可以無(wú)級(jí)調(diào)速。（2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200（他勵(lì)式）以上（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：3.5直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)82加電阻后，使n、

n0不變，機(jī)械特性變軟；空載或輕載是調(diào)速范圍?。粚?shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速困難；調(diào)速電阻消耗電能。目前已很少采用。一、改變電樞電阻1.原理電樞回路串電阻Rab其中，M他勵(lì)UfIfIaU其中：Ra=Ra+RabRab加電阻后，使n、n0不變，機(jī)械特性變軟；空載或輕載83由該式可知，n和有關(guān)，在U一定的情況下，改變可改變n。在勵(lì)磁回路中串上電阻Rf，改變Rf大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而改變的大小。二、改變磁通（調(diào)磁）1.原理其中，M他勵(lì)UfIfIaU其中：=KIfRf由該式可知，n和有關(guān)，在U一定的情況下，改變84

Rf

Ifn

，但在額定情況下，已接近飽和，If再加大，對(duì)影響不大，所以這種增加磁通的辦法一般不用。

Rf

Ifn，減弱磁通是常用的調(diào)速方法。If的調(diào)節(jié)有兩種情況：概念：改變磁通調(diào)速的方法—減小磁通，n只能上調(diào)。其中，RfIfn，但在額定情況下，852.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因?yàn)椋海?/p>

減小）TLRf增加Tn其中，2.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因86（1）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。（2）調(diào)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)節(jié)控制方便。3.減小調(diào)速的特點(diǎn)：（1）調(diào)速平滑，可做到無(wú)級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，3.減小調(diào)87三、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線(xiàn)。1.特性曲線(xiàn)nn0"n0'n0電壓降低T其中，三、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：1.特性曲線(xiàn)nn0"n882.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超過(guò)UN，，而nU，所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2）可得到平滑、無(wú)級(jí)調(diào)速。（3）機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速幅度較大。2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)89（1）反接制動(dòng)3.6直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：

反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電回饋制動(dòng)MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)電阻R的作用是限制電源反接制動(dòng)時(shí)電樞的電流過(guò)大。（1）反接制動(dòng)3.6直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：MU90（2）能耗制動(dòng)—電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)K停車(chē)時(shí)，電樞從電源斷開(kāi),接到電阻上，這時(shí)：由于慣性電樞仍保持原方向運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也不變，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用。（2）能耗制動(dòng)—電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf91特殊情況下，例如汽車(chē)下坡時(shí)、吊車(chē)重物下降時(shí)，在重力的作用下nn0（n0理想空載轉(zhuǎn)速），這時(shí)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)分升高。(3)發(fā)電回饋制動(dòng)特殊情況下，例如汽車(chē)下坡時(shí)、吊車(chē)重物下降時(shí)，在重力的作用下92直流電機(jī)有四個(gè)出線(xiàn)端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過(guò)標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。一、連接（1）繞組的阻值范圍電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1~2歐姆。他勵(lì)/并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值有幾百歐姆。串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值與電樞繞組的相當(dāng)。補(bǔ)充直流電機(jī)有四個(gè)出線(xiàn)端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組一、連接（1）繞組的93（2）繞組的符號(hào)S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組他勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組啟動(dòng)繞組始端繞組名稱(chēng)末端（2）繞組的符號(hào)S1S2電樞繞組始端繞組名稱(chēng)末端94二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN：額定電壓下，軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：PN=UNIN（：效率）4.額定轉(zhuǎn)速nN

：在PN，UN，IN時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速等級(jí)一般在500r/min以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.95三直流六控制十三步進(jìn)電機(jī)課件96第六章控制電機(jī)概述6.1交流伺服電動(dòng)機(jī)6.2直流伺服電動(dòng)機(jī)第六章控制電機(jī)概述97前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。概述如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線(xiàn)位移?？刂齐姍C(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)?？刂齐姍C(jī)的種類(lèi)很多，我們主要介紹伺服機(jī)、步進(jìn)機(jī)。對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)98伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類(lèi)：伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類(lèi)996.1交流伺服電動(dòng)機(jī)原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組—?jiǎng)?lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90?？刂评@組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子6.1交流伺服電動(dòng)機(jī)原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝100勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線(xiàn)：勵(lì)磁繞組的接線(xiàn)放大器控制繞組的接線(xiàn)檢測(cè)元件控制信號(hào)適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線(xiàn)：勵(lì)磁101（1）U2=0時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然U2=0V，U1仍存在，似乎成單相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：原因：交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大。所以在U2=0時(shí)，交流伺服電機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)如下頁(yè)圖：（1）U2=0時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然U2=0V，U1102當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T、T

的合成轉(zhuǎn)矩T與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U2=0V時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用(有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn))，以免失控。交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線(xiàn)（U2=0時(shí)）s'T210s"T"T'T021反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距103（3）控制電壓U2

大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓U2

成正比。U2

的極性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。（2）交流伺服電機(jī)R2設(shè)計(jì)得較大，使Sm>1，Tst大，啟動(dòng)迅速，穩(wěn)定運(yùn)行范圍大。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)(U1=const

)nTU20.8U20.6U20.4U2Tn（3）控制電壓U2大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電104交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。應(yīng)用交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-1001056.2直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量做得細(xì)長(zhǎng)一些。工作原理：與直流電動(dòng)機(jī)相同。供電方式：他勵(lì)。勵(lì)磁繞組和電樞由兩個(gè)獨(dú)立電源供電：MU1IfIaU2放大器UU1為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓。6.2直流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)：與直流電動(dòng)機(jī)基本相同。為減小轉(zhuǎn)106由機(jī)械特性可知：(1)U1（即磁通）不變時(shí)，一定的負(fù)載下，U2,n。(2)U2=0時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性公式與他勵(lì)直流電機(jī)一樣：機(jī)械特性曲線(xiàn)U20.8U20.6U20.4U2nT由機(jī)械特性可知：反轉(zhuǎn)：電樞電壓的極性改變，電機(jī)反轉(zhuǎn)。直流伺服107直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。應(yīng)用：直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。經(jīng)常用在功率稍大108第十三章步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成線(xiàn)位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。(3)改變脈沖順序，改變方向。13.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第十三章步進(jìn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵109種類(lèi)：有勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。兩種的區(qū)別在于勵(lì)磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁線(xiàn)圈，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有勵(lì)磁線(xiàn)圈。應(yīng)用：

步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。種類(lèi)：應(yīng)用：下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作11013.1.1結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極。定子轉(zhuǎn)子定子繞組一、結(jié)構(gòu)13.1.1結(jié)構(gòu)與工作原理步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和111定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進(jìn)機(jī)通的是直流電脈沖，這主要是指線(xiàn)圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。ABC定子轉(zhuǎn)子IAIBIC定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。112二、工作原理工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1、三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋篈相

B相

C相通電順序也可以為：

A相C相B相

二、工作原理工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、1、三113（3）工作過(guò)程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線(xiàn)方向原有一定角度，則在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁A