電動機原理與控制

電機與拖動1精選ppt目錄第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理第二章發(fā)電機原理第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理第四章三相異步電動機的使用第五章步進(jìn)電機及其工作原理第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2精選ppt第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理3精選ppt一、磁場對電流的作用通常把通電導(dǎo)體在磁場中受到的力稱為電磁力，也稱安培力。左手定則第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理4精選ppt第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理二、直流電機認(rèn)識5精選ppt三、電機運動原理FFFF1234第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理6精選ppt四、直流電機模型第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理7精選ppt五、直流電機結(jié)構(gòu)第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理8精選ppt六、直流電機的勵磁方式他勵串勵并勵復(fù)勵永磁材料勵磁第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理9精選ppt七、直流電機優(yōu)缺點由于這些特點，一般應(yīng)用于大型機床，日常生活小電器中，如收錄機、影碟機、電動剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、電動玩具、手機振動等。直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。直流電動機過載能力較強，啟動和制動轉(zhuǎn)矩較大。易于控制，可靠性較高由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價格較高第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理10精選ppt八、他勵直流電動機的基本方程式1.電樞電壓平衡方程式U＝Ea+IaRa2.電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式T＝9550P/nU—電樞電壓（V）Ia—電樞電流（A）Ra—電樞回路中總電阻（Ω）電磁轉(zhuǎn)矩

T=To+TLTo空載轉(zhuǎn)矩；

TL負(fù)載靜阻轉(zhuǎn)矩，電動機穩(wěn)定運行時第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理11精選ppt3.功率平衡方程式直流電動機輸入的電功率是不可能全部轉(zhuǎn)換成機械功率的，因為在轉(zhuǎn)換的過程中存在著各種損耗。按其性質(zhì)可分為機械損耗Pm，鐵心損耗PFe，銅損PCu和附加損耗PS四種。電動機總損耗ΣP＝Pm+PFe+PCu+PS電網(wǎng)向電動機輸入的電功率P1＝UI

＝UIa

電動機輸出的機械功率P2＝P1－ΣP直流電動機的效率η=(P2/P1)×100％八、他勵直流電動機的基本方程式第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理12精選ppt直流電機的額定數(shù)據(jù)額定容量PN：輸出功率，單位kW額定電壓UN：額定狀態(tài)下出線端電壓，單位V額定電流IN：額定狀態(tài)下出線端電流，單位A額定轉(zhuǎn)速nN：額定狀態(tài)下的電機轉(zhuǎn)速，單位r/min額定勵磁電壓、額定勵磁電流和勵磁方式等。第一章直流電機基本結(jié)構(gòu)及原理13精選ppt第二章發(fā)電機原理第二章發(fā)電機原理14精選ppt法拉弟1821年提出“由磁產(chǎn)生電”的設(shè)想。經(jīng)過10年的探索，1831年8月29日發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，開辟了人類的電氣化時代。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二章發(fā)電機原理15精選ppt二、磁感應(yīng)現(xiàn)象閉合電路的一部份導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運動時產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。第二章發(fā)電機原理16精選ppt三、發(fā)電機認(rèn)識第二章發(fā)電機原理17精選ppt四、發(fā)電機原理第二章發(fā)電機原理18精選ppt結(jié)論從上述基本電磁情況來看，一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機遠(yuǎn)行，只是約束的條件不同而已。在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機械能從電機軸上輸出，拖動生產(chǎn)機械，將電能轉(zhuǎn)換成機械能而成為電動機；如用原動機拖動直流電機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機。同一臺電機既能作電動機又能作發(fā)電機運行的這種原理，在電機理論中稱為可逆原理。第二章發(fā)電機原理19精選ppt第三章三相異步電動機的

基本結(jié)構(gòu)與工作原理一、三相異步電動機概述二、三相異步電動機結(jié)構(gòu)三、基本作用原理四、機械特性五、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理20精選ppt一、三相異步電動機概述

第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理21精選ppt

1.電能轉(zhuǎn)換為機械能的動力設(shè)備2.結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護(hù)方便等優(yōu)點3.應(yīng)用十分廣泛第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理一、三相異步電動機概述22精選ppt二、三相異步電動機結(jié)構(gòu)第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理23精選ppt繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機二、三相異步電動機結(jié)構(gòu)第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理24精選ppt二、三相異步電動機結(jié)構(gòu)第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理25精選ppt二、三相異步電動機結(jié)構(gòu)鑄鋁式籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理26精選ppt3.1基本原理磁場轉(zhuǎn)動起來三、基本作用原理第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理27精選pptU1V2W1V1W2異步電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入U23.2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理28精選ppt三相對稱繞組通入三相對稱電流就形成旋轉(zhuǎn)磁場°=60twU2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理U2U1V1W2W1V229精選ppt3.3旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大?。ㄍ睫D(zhuǎn)速）

一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°。則同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：U1V2W1V1W2U2第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理30精選ppt極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZAXYCBZC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'3.3旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小（同步轉(zhuǎn)速）第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理31精選ppt三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速600pfn=min）r/

(

p12

3456n0/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

時，不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:p為任意值時：3.3旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小（同步轉(zhuǎn)速）第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理32精選ppt3.4電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速:電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動機無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理33精選ppt

3.5轉(zhuǎn)差率的概念：異步電機運行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差。即：電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理34精選ppt方法：和電源相接的任意兩相互換。正轉(zhuǎn)ABCM3~電源3.6電機換向解決方法n反轉(zhuǎn)ABCM3~電源n第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理35精選ppt旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理36精選pptn0Tn額定轉(zhuǎn)矩：電機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速運行，輸出額定功率

時，電機轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。(1)（牛頓?米）nN（電動機在額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)矩。）四、三相異步電動機的機械特性第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理37精選ppt如果電機將會因帶不動負(fù)載而停轉(zhuǎn)。最大轉(zhuǎn)矩：(2)電機帶動最大負(fù)載的能力。n0Tn求解第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理38精選ppt過載系數(shù)：三相異步機工作時，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電機將停轉(zhuǎn)。致使注意：（1）三相異步機的和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。（2）電機嚴(yán)重過熱第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理39精選ppt起動轉(zhuǎn)矩：(3)電機起動時的轉(zhuǎn)矩。n0Tn其中則體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。若電機能起動，否則將起動不了。第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理40精選ppt五、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)Y132M-4型電動機三相異步電動機型號Y132M-4 功率7.5KW頻率50Hz電壓380V 電流15.4A 接法 轉(zhuǎn)速1440r/min 絕緣等級B工作方式：連續(xù)功率因數(shù)0.85效率(%)87

年月編號XX電機廠第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理41精選ppt1.型號：表明不同用途，不同環(huán)境。三相異步電動機機座中心高機座長度代號磁極數(shù)Y132M--4磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理42精選ppt轉(zhuǎn)差率如：n=1440轉(zhuǎn)/分電機在額定電壓、額定負(fù)載下運行時的轉(zhuǎn)速。2.額定轉(zhuǎn)速（n）第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理43精選ppt3.聯(lián)接方式：Y/接法：

Y接法：

接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接線盒：定子繞組的接法：電機容量>3kW采用△連接電機容量<3kW采用Y連接第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理44精選ppt4.額定電壓：定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓.說明：一般規(guī)定電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5％。在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。線電壓AZBYXC線電壓ABCXYZ例：380/220Y/是指：線電壓為380V時采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時采用接法。第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理45精選ppt電壓波動對電動機的影響第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理46精選ppt5.額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流。如：表示三角接法下，電機的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時線、相電流均為6.48A。6.額定功率：

額定功率指電機在額定運行時軸上輸出的功率（），不等于從電源吸收的功率（）。兩者的關(guān)系為：其中鼠籠電機=72~93％第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理47精選ppt額定負(fù)載時一般為0.7~0.9，空載時功率因數(shù)很低約為0.2~0.3。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最大。注意：實用中應(yīng)選擇合適容量的電機，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象。7.功率因數(shù)(cos1)：P2PNcos18.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理48精選ppt例:Y180M－2型三相異步電動機，PN=22kW，UN=380V，IN=42.2A，△接法，cosN=0.89，fN=50Hz，nN=2940r/min。求額定運行時的：(1)轉(zhuǎn)差率；(2)定子繞組的相電流；(3)輸入有功功率；(4)效率；（5）電磁轉(zhuǎn)矩。練習(xí)：第三章三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理49精選ppt一、起動二、制動三、調(diào)速第四章三相異步電動機的使用第四章三相異步電動機的使用50精選ppt一、三相異步機的起動1.1起動電流Ist：中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍。定子電流原因：起動時n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低影響其他負(fù)載工作頻繁起動時造成熱量積累電機過熱影響：第四章三相異步電動機的使用51精選ppt1.2三相異步機的起動方法：直接啟動Y-Δ隆壓啟動自耦隆壓啟動變頻器/軟啟動控制啟動其它控制方式啟動常見的啟動電路定子串電阻或電抗器啟動第四章三相異步電動機的使用52精選pptY-Δ降壓啟動電路第四章三相異步電動機的使用啟動：SB2=1KM1、KM3、KT=1Δ運行（低速）KT時間到，KT延時斷觸點=0KM3=0KM2=1KM1=1Y運行（高速）停止：SB1=0所有斷開停止53精選ppt自耦降壓啟動電路第四章三相異步電動機的使用54精選ppt經(jīng)驗：電機同名端判斷（剩磁法）(a)指針不動首尾端正確(b)指針晃動首尾端不正確第四章三相異步電動機的使用55精選ppt反饋制動反接制動常見的制動方式能耗制動二、三相異步機的制動第四章三相異步電動機的使用56精選ppt2.1反饋制動1).反饋制動(1)產(chǎn)生條件:

電動機的運行速度高于同步轉(zhuǎn)速.此時S<0,電機進(jìn)入發(fā)電狀態(tài),電能反饋給電網(wǎng).(2)運行狀態(tài):

有兩種情況.

位能轉(zhuǎn)矩負(fù)載的起重機在下放重物時的反饋制動狀態(tài).

可使重物勻速下降如右圖中a點.b點是改變轉(zhuǎn)子外接電阻后的穩(wěn)定工作點.第四章三相異步電動機的使用57精選ppt電源反接是突然改變?nèi)嚯娫吹南嘈?旋轉(zhuǎn)磁場反向;轉(zhuǎn)子在由正變負(fù)的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下迅速減速.反接制動時電流大,要在定子電路串電阻.在右圖c點要切斷電源(n=0),否則電動機將反向起動.2.2反接制動第四章三相異步電動機的使用58精選ppt

(1)產(chǎn)生條件:

電動機定子繞組脫離交流電源后,立即通入低壓直流電,直流電建立一個恒穩(wěn)磁場,產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)貯存的能量消耗在電阻上.

(2)機械特性:制動時,特性從下圖中的特性曲線1之a(chǎn)點平移至特性曲線2之b點,在制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下,沿曲線2迅速減速,到n=0.(3)特點:當(dāng)n=0時,T=0,電動機不可能反方向起動,能使電動機準(zhǔn)確停車.2.3能耗制動第四章三相異步電動機的使用59精選ppt變頻

不變型，（他控式、自控式）變極調(diào)壓串電阻串級電磁轉(zhuǎn)差離合器耗能型不變型，有級調(diào)速饋送型，設(shè)備費用高異步電動機的調(diào)速方式：三、三相異步機的調(diào)速第四章三相異步電動機的使用60精選ppt3.1變極調(diào)速

磁極對數(shù)p的改變，取決于電動機定子繞組的結(jié)構(gòu)和接線。通過改變定子繞組的接線，就可以改變電動機的磁極對數(shù)。磁極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速n0電動機的同步轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)第四章三相異步電動機的使用61精選pptU相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場。反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場。以4極變2極為例：3.1變極調(diào)速

第四章三相異步電動機的使用62精選ppt1.變極調(diào)速只用于籠型電動機。2.繞組數(shù)量有限，最多4級調(diào)速；3.電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺點：3.1變極調(diào)速

第四章三相異步電動機的使用63精選ppt3.2變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

1.改變定子電壓調(diào)速

??交流調(diào)壓調(diào)速異步電動機的機械特性方程式:其中：p為電機極對數(shù)；

U1為相電壓有效值

R1為定子每相繞組的內(nèi)阻

Ll1為每相漏感

R2′為折算到定子側(cè)的每相電阻

Ll2′為折算到定子側(cè)的漏感電機參數(shù)一定，當(dāng)S，f1不變時，T僅與U1有關(guān)。第四章三相異步電動機的使用64精選ppt2.繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速(1)應(yīng)用范圍:

只適用于線繞式異步電動機.(2)原理電路和機械特性與串電阻降壓起動相同.

線繞式異步電動機的起動電阻,適當(dāng)增大電阻的容量,可作調(diào)速電阻用.(3)特點:

結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠;是有級調(diào)速.(4)應(yīng)用:

用于重復(fù)短時工作制的生產(chǎn)機械,如起重機械.第四章三相異步電動機的使用65精選ppt3.繞線式異步電動機在轉(zhuǎn)子回路中串級調(diào)速其優(yōu)點是：可以通過某種控制方式，使轉(zhuǎn)子回路的能量回饋到電網(wǎng)，從而提高效率；在適當(dāng)?shù)目刂品绞较拢梢詫崿F(xiàn)低同步或高同步的連續(xù)調(diào)速。缺點是：只能適應(yīng)于繞線式異步電動機，且控制系統(tǒng)相對復(fù)雜。

第四章三相異步電動機的使用66精選ppt4.電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速（異步電動機本身并不調(diào)速）電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)是由籠型異步電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器以及控制裝置組合而成。第四章三相異步電動機的使用67精選ppt3.3變頻調(diào)速

第四章三相異步電動機的使用68精選ppt1．變頻調(diào)速的條件

三相異步電動機定子繞組的反電動勢E1的表達(dá)式為:Eq=4.44?1N1kN1Φm=U1+△U式中:

Eq——氣隙磁通在定子每相繞組中感應(yīng)電動勢有效值；

N1——定子每相繞組的匝數(shù)；

kN1——定子繞組的基波繞組系數(shù)，kN1<1；

?1——定子繞組感應(yīng)電動勢的頻率，即電源的頻率；

Φm——主磁通；U1——定子相電壓。可見：Eq∝?1Φm

將△U忽略，則Eq≈U1∝?1Φm定子電壓漏阻抗壓降3.3變頻調(diào)速

第四章三相異步電動機的使用69精選ppt

當(dāng)U1

≈E1=C時，由E1≈U1∝?1Φm

知，?1↓→Φm↑→電動機磁路過飽和，導(dǎo)致過大的勵磁電流，電動機因繞組過熱而損壞。

當(dāng)U1≈E1=C時，由E1≈U1∝?1Φm

知，?1↑

→Φm↓，鐵芯利用不充分，同樣的轉(zhuǎn)子電流下，電磁轉(zhuǎn)矩T↓

，電動機的負(fù)載能力下降，電動機的容量得不到充分利用。因此，為維持電動機的輸出轉(zhuǎn)矩不變，必須使主磁通Φm

=C，即U1?1=CE1?1=結(jié)論:變頻調(diào)速的條件是主磁通Φm保持不變第四章三相異步電動機的使用70精選ppt2．基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速Φm∝U1?1=CE1?1=

為保持主磁通不變，必須在變頻的同時變壓，使得壓頻比為一常數(shù)。因為變頻的同時還要改變電壓，所以稱為V/F控制，也稱為VVVF（VariableVoltageVariableFrequency）。

一般頻率是從額定頻率f1N向下調(diào)，所以需要同時降低電源電壓變頻調(diào)速后續(xù)專門課程進(jìn)行講解！第四章三相異步電動機的使用71精選ppt第五章步進(jìn)電機及其工作原理第五章步進(jìn)電機及其工作原理72精選ppt一、簡介步進(jìn)電動機是一種用電脈沖信號進(jìn)行控制，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電機。主要優(yōu)點：步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動和負(fù)載變化的影響，僅與脈沖頻率有關(guān)。它每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運行，其步距誤差不會長期積累，從而使它適合于在數(shù)字控制的開環(huán)系統(tǒng)中作為驅(qū)動電動機，也可用作閉環(huán)系統(tǒng)的驅(qū)動組件。主要缺點：效率較低，需配適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源，帶慣性負(fù)載的能力不強。第五章步進(jìn)電機及其工作原理73精選ppt種類：勵磁方式磁阻式(反應(yīng)式)永磁式混合式運行方式旋轉(zhuǎn)型直線型平面型系統(tǒng)構(gòu)成：步進(jìn)電機脈沖分配器脈沖放大器脈沖信號輸入二、分類及組成第五章步進(jìn)電機及其工作原理74精選ppt3.1反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)單段式多段式

a)徑向磁路

b)軸向磁路三、反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與工作原理第五章步進(jìn)電機及其工作原理75精選ppt徑向磁路1—線圈；2—定子；3—轉(zhuǎn)子軸向磁路1—線圈；2—定子；3—磁軛4—轉(zhuǎn)子；5—引出線3.1反應(yīng)式步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)第五章步進(jìn)電機及其工作原理76精選ppt三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機有三種運行方式：三相單三拍運行；三相雙三拍運行；三相單、雙六拍運行“三相”—指步進(jìn)電機的相數(shù)；“單”—指每次只給一相繞組通電；“雙”則是每次同時給二相繞組通電；“三拍”—指通電三次完成一個循環(huán)3.2工作原理第五章步進(jìn)電機及其工作原理77精選pptA相導(dǎo)通B相導(dǎo)通1.三相單三拍運行方式C相導(dǎo)通A相導(dǎo)通第五章步進(jìn)電機及其工作原理78精選ppt

按A-B-C-A的順序通電，電機轉(zhuǎn)子在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下沿ABC方向轉(zhuǎn)動，電機的轉(zhuǎn)速直接取決于控制繞組的換接頻率。

定子控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍，此時電機轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的空間角度稱為步距角。齒距角：步距角：1.三相單三拍運行方式第五章步進(jìn)電機及其工作原理79精選ppt按AB-BC-CA-AB或相反的順序通電，每次同時給兩相繞組通電，且三次換接為一個循環(huán)。步距角與三相單三拍運行方式的步距角相同。AB相導(dǎo)通BC相導(dǎo)通2.三相雙三拍運行方式第五章步進(jìn)電機及其工作原理80精選ppt按A-AB-B-BC-C-CA或相反順序通電，即需要六拍才完成一個循環(huán)，因此步距角為：A相導(dǎo)通B相導(dǎo)通AB相導(dǎo)通3.三相單、雙六拍運行方式第五章步進(jìn)電機及其工作原理81精選ppt對于其它相數(shù)的步進(jìn)電動機，同樣可以有多種運行方式，例如四相步進(jìn)電動機有：四相單四拍，四相雙四拍，四相單雙八拍等運行方式。一般而言，無論幾相電機以及采用何種運行方式，步距角與轉(zhuǎn)子齒數(shù)Zr和拍數(shù)N之間有如下關(guān)系：(機械角度)此處，m為控制繞組相數(shù)，C為狀態(tài)系數(shù)，單三、雙三拍時，C=1；單雙六拍時C=2。4.電機轉(zhuǎn)速第五章步進(jìn)電機及其工作原理82精選ppt故電機轉(zhuǎn)速為：rpm如果連續(xù)不斷地輸入脈沖，則電機轉(zhuǎn)子就連續(xù)旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率有關(guān)。每輸入一個脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過：4.電機轉(zhuǎn)速第五章步進(jìn)電機及其工作原理83精選ppt驅(qū)動電源的相數(shù)、通電方式和電壓、電流都要滿足步進(jìn)電動機的要求；要滿足步進(jìn)電動機起動頻率和連續(xù)運行頻率的要求；能最大限度地抑制步進(jìn)電動機的振蕩；工作可靠，抗干擾能力強；成本低、效率高，安裝維護(hù)方便。四、步進(jìn)電動機的驅(qū)動電源4.1對驅(qū)動電源的基本要求第五章步進(jìn)電機及其工作原理84精選ppt4.2驅(qū)動電源組成變頻信號源脈沖分配器功率放大器步進(jìn)電動機負(fù)載指令變頻信號源：是一個脈沖頻率由幾赫到幾十千赫可連續(xù)變化的信號發(fā)生器，可以是計算機或振蕩器。脈沖分配器：一種邏輯電路，由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和門電路組成，它可能將輸入的電脈沖信號根據(jù)需要循環(huán)地分配到脈沖放大器進(jìn)行功率放大，并使步進(jìn)電動機按選定的運行方式工作。第五章步進(jìn)電機及其工作原理85精選ppt三相單三拍脈沖分配器JKQ(t+1)說明101置“1”010置“0”00Q(t)不變11(t)求補JK觸發(fā)器真值表第五章步進(jìn)電機及其工作原理86精選ppt三相單、雙六拍單轉(zhuǎn)向脈沖分配器第五章步進(jìn)電機及其工作原理87精選ppt單極性驅(qū)動（反應(yīng)式步進(jìn)電動機）單一電壓型功率放大電路優(yōu)點：線路簡單，功率組件少，成本低。缺點：Rf1上要消耗能量，工作效率低。只適用于小功率步進(jìn)電動機。如果電容C選擇不當(dāng)，在低頻段會使振蕩有所增加，使低頻性能變差。功率驅(qū)動電路第五章步進(jìn)電機及其工作原理88精選ppt高、低電壓切換型功率放大電路優(yōu)點：電源功耗比較小，效率比較高。矩頻特性好，啟動和運行頻率得到了很大的提高。主要缺點：低頻運行時輸入能量過大，造成電機低頻振蕩加重；增大了電源的容量，對功率管性能參數(shù)的要求高。常用于大功率步進(jìn)電動機的驅(qū)動

第五章步進(jìn)電機及其工作原理89精選ppt電流斬波驅(qū)動放大電路第五章步進(jìn)電機及其工作原理90精選ppt調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動方式(a)低頻；(b)高頻第五章步進(jìn)電機及其工作原理91精選ppt細(xì)分驅(qū)動放大電路細(xì)分電流波形電流的每個階梯，電機轉(zhuǎn)動一步，步距角減小了很多。先放大后合成先合成后放大第五章步進(jìn)電機及其工作原理92精選ppt第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理3旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運行分析4交流伺服電機的機械特性及控制方式5伺服電機編碼器8伺服電機選型1概述6交流伺服驅(qū)動器第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理7交流伺服電機的應(yīng)用93精選ppt伺服電動機也稱為執(zhí)行電動機，在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行組件，將電信號轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以帶動控制對象。1概述1、交流伺服電動機2、直流伺服電動機伺服電動機分為：1.1什么叫伺服電機松下交流伺服電機及驅(qū)動器第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理94精選ppt1概述

在有控制信號輸入時，伺服電動機就轉(zhuǎn)動；沒有控制信號輸入，它就停止轉(zhuǎn)動。改變控制電壓的大小和相位(或極性)就可改變伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。1.2伺服電機最大特點第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理1.3

伺服電機與普通電機相比具有如下特點(1)調(diào)速范圍寬廣。伺服電動機的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。(2)轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟動、停轉(zhuǎn)。(3)控制功率小，過載能力強，可靠性好。95精選ppt1概述1.4

伺服電機在自控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理96精選ppt1.5伺服電動機典型生產(chǎn)廠家

德國西門子伺服電機安川伺服電機驅(qū)動器1、德國西門子2、日本安川公司3、日本松下4、日本三菱5、美國科爾摩根。6、深圳市匯川第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理1概述97精選ppt2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理交流伺服電機系統(tǒng)驅(qū)動器交流伺服電機器第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理98精選ppt2.1伺服電機的結(jié)構(gòu)交流電機編碼器交流電機電源線編碼器信號輸出線第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理99精選ppt2.1伺服電機的結(jié)構(gòu)交流電機轉(zhuǎn)子電機外殼電纜插頭編碼器線交流電機定子第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理100精選ppt2.1結(jié)構(gòu)第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理101精選ppt2.1結(jié)構(gòu)

由定子、轉(zhuǎn)子和編碼器等分組成轉(zhuǎn)子編碼器線定子第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理102精選ppt2.2結(jié)構(gòu)1、定子由鐵心和線圈組成電氣原理圖控制繞組勵磁繞組控制繞組與勵磁繞組相差900第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理103精選ppt勵磁繞組控制繞組勵磁電壓控制電壓第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理2.2結(jié)構(gòu)1、定子由鐵心和線圈組成2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理104精選ppt(1)籠型轉(zhuǎn)子

鐵芯槽內(nèi)放銅條,端部用短路環(huán)形成一體,或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。2、轉(zhuǎn)子－－分籠型和杯型2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理105精選ppt(2)杯型轉(zhuǎn)子薄壁園筒形，放于內(nèi)外定子之間。一般壁厚為0.3mm杯型轉(zhuǎn)子2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理106精選ppt

2.3轉(zhuǎn)動原理2伺服電機基本結(jié)構(gòu)及原理第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理107精選ppt

為了分析方便，先假定勵磁繞組有效匝數(shù)Uf與控制繞組有效匝數(shù)UC相等。這種在空間上互差900電角度，有效匝數(shù)又相等的兩個繞組稱為對稱兩相繞組。3.1伺服電機旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生電氣原理圖控制繞組勵磁繞組3旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運行分析第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理108精選ppt同時，又假定通入勵磁繞組的電流Uf與通入控制繞組的電流UC相位上彼此相差900幅值彼此相等，這樣的兩個電流稱為兩相對稱電流，用數(shù)學(xué)式表示為3.1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生3旋轉(zhuǎn)磁場作用下的運行分析第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理109精選pptUC1UC2UF1UF2控制繞組勵磁繞組當(dāng)兩相對稱電流通入兩相對稱繞組時，在電機內(nèi)就產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電流變化一個周期時，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)了一圈。3.1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理110精選ppt3.2伺服電機旋轉(zhuǎn)磁場的方向控制繞組勵磁繞組第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理111精選ppt控制繞組勵磁繞組3.2伺服電機旋轉(zhuǎn)磁場的方向第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理112精選ppt3.3伺服電機旋轉(zhuǎn)磁場的速度

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于定子繞組極對數(shù)和電源的頻率。圖所表示的是一臺兩極的電機，即極對數(shù)P＝1。對兩極電機而言，電流每變化一個周期，磁場旋轉(zhuǎn)一圈，因而當(dāng)電源頻率f＝400Hs，即每秒變化400個周期時，磁場每秒應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)400圈，故對兩極電機，即P＝1而言，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為

n0=24000r／min旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為的一般表達(dá)式為第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理113精選ppt4.伺服電機的機械特性及控制方式4.1

伺服電機的機械特性第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理114精選ppt

對于伺服電動機，還有一條很重要的機械特性，這就是零信號時的機械特性，所謂零信號，就是控制電壓UC＝0，這時磁場是脈振磁場，它可以分解為幅值相等、轉(zhuǎn)向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場，其作用可以想象為有兩對相同大小的磁鐵N—S和N—S在空間以相反方向旋轉(zhuǎn)。4.2零信號時的機械特性和無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理115精選ppt4.2零信號時的機械特性和無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象TS正S反012021T正T反T合第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理116精選ppt4.2零信號時的機械特性和無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象轉(zhuǎn)子電阻小轉(zhuǎn)子電阻大第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理117精選pptn.s當(dāng)電阻已增大到使臨界轉(zhuǎn)差率＞1的程度時，合成轉(zhuǎn)矩曲線與橫軸相交僅有一點(S＝1處)，而且在電機運行范圍內(nèi)，合成轉(zhuǎn)矩均為負(fù)值，即為制動轉(zhuǎn)矩。因而當(dāng)控制電壓UC取消變?yōu)閱蜗噙\行時，電機就立刻產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩一起促使電機迅速停轉(zhuǎn)，這樣就不會產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。4.2零信號時的機械特性和無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理118精選ppt4.3伺服電機控制方式及特性

設(shè)電機的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩為TL，控制電壓0.25UC時,電機在特性點A運行，轉(zhuǎn)速為na，這時電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩相平衡。當(dāng)控制電壓升高到0.5UC時，電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就隨之增加C，由于電機的轉(zhuǎn)子及其負(fù)載存在著慣性，轉(zhuǎn)速不能瞬時改變，因此電機就要瞬時地在特性點C運行，這時電機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，電機就加速，一直增加到nb，電機就在B點運行。伺服電動機的機械特性ABC結(jié)論：改變控制電壓的大小，就實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的控制第六章交流伺服電機的結(jié)構(gòu)及控制原理119精選ppt5

伺服電機編碼器編碼器部分

安裝在電機后端，其轉(zhuǎn)盤（光柵）與電機同軸。5.1伺服電機編碼器結(jié)構(gòu)編碼器第六章交