电动机原理与控制专业教育

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1、高级电工培训电机与拖动电机与拖动1学习幻灯高级电工培训目录目录第一章第一章 直流电机基本结构及原理直流电机基本结构及原理第二章第二章 发电机原理发电机原理第三章第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理三相异步电动机的基本结构与工作原理第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2学习幻灯高级电工培训第一章第一章 直流电机基本结构及原理直流电机基本结构及原理第一章 直流电机基本结构及原理3学习幻灯高级电工培训一、磁场对电流的作用一、磁场对电流的作用通常把通电导体

2、在磁场中受到的力称为电磁力电磁力，也称安培力。左手定则左手定则第一章 直流电机基本结构及原理4学习幻灯高级电工培训第一章 直流电机基本结构及原理二、直流电机认识二、直流电机认识5学习幻灯高级电工培训三、电机运动原理三、电机运动原理FFFF1234第一章 直流电机基本结构及原理6学习幻灯高级电工培训四、直流电机模型四、直流电机模型第一章 直流电机基本结构及原理7学习幻灯高级电工培训五、直流电机结构五、直流电机结构第一章 直流电机基本结构及原理8学习幻灯高级电工培训六、直流电机的励磁方式六、直流电机的励磁方式他励他励串励串励并励并励复励复励永磁材料励磁永磁材料励磁第一章 直流电机基本结构及原理9学

3、习幻灯高级电工培训七、直流电机优缺点七、直流电机优缺点p由于这些特点，一般应用于大型机床，日常生活小电器中，如收录机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、电动玩具、手机振动等。u直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑。u直流电动机过载能力较强，启动和制动转矩较大。u易于控制，可靠性较高u由于存在换向器，其制造复杂，价格较高第一章 直流电机基本结构及原理10学习幻灯高级电工培训八、他励直流电动机的基本方程式八、他励直流电动机的基本方程式1.1.1.1.电枢电压平衡方程式电枢电压平衡方程式电枢电压平衡方程式电枢电压平衡方程式U U U UE E E Ea a a a+ I+ I+ I+ Ia a

4、a aR R R Ra a a a2.2.2.2.电动机的转矩平衡方程式电动机的转矩平衡方程式电动机的转矩平衡方程式电动机的转矩平衡方程式T T T T9550 P/n9550 P/n9550 P/n9550 P/nU电枢电压（V）Ia电枢电流（A）Ra电枢回路中总电阻（）电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩 T= To+TLT= To+TLT= To+TLT= To+TLTo空载转矩； TL负载静阻转矩，电动机稳定运行时第一章 直流电机基本结构及原理11学习幻灯高级电工培训3.3.3.3.功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式直流电动机输入的电功率是不可能全部转换成机械功率的，

5、直流电动机输入的电功率是不可能全部转换成机械功率的，因为在转换的过程中存在着各种损耗。按其性质可分为机因为在转换的过程中存在着各种损耗。按其性质可分为机械损耗械损耗Pm，铁心损耗，铁心损耗PFe，铜损，铜损PCu和附加损耗和附加损耗PS四种。四种。电动机总损耗电动机总损耗PPm + PFe + PCu + PS电网向电动机输入的电功率电网向电动机输入的电功率P1U I U Ia 电动机输出的机械功率电动机输出的机械功率P2P1P 直流电动机的效率直流电动机的效率=( P2 / P1 )100八、他励直流电动机的基本方程式八、他励直流电动机的基本方程式第一章 直流电机基本结构及原理12学习幻灯高

6、级电工培训直流电机的额定数据直流电机的额定数据额定容量额定容量PN： 输出功率，单位输出功率，单位kW额定电压额定电压UN：额定状态下出线端电压，单位：额定状态下出线端电压，单位V额定电流额定电流IN：额定状态下出线端电流，单位：额定状态下出线端电流，单位A额定转速额定转速nN： 额定状态下的电机转速，单位额定状态下的电机转速，单位r/min额定励磁电压、额定励磁电流和励磁方式等。额定励磁电压、额定励磁电流和励磁方式等。第一章 直流电机基本结构及原理13学习幻灯高级电工培训第二章 发电机原理第二章 发电机原理14学习幻灯高级电工培训法拉弟 1821年提出“由磁产生电”的设想。 经过10年的探索

7、，1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。一、电磁感应现象一、电磁感应现象第二章 发电机原理15学习幻灯高级电工培训二、磁感应现象二、磁感应现象闭合电路的一部份导体在磁场中闭合电路的一部份导体在磁场中做切割磁力线运动时产生电流的做切割磁力线运动时产生电流的现象称为电磁感应现象。现象称为电磁感应现象。第二章 发电机原理16学习幻灯高级电工培训三、发电机认识三、发电机认识第二章 发电机原理17学习幻灯高级电工培训四、发电机原理第二章 发电机原理18学习幻灯高级电工培训结结 论论u从上述基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既可以作为从上述基本电磁情况来看，一台直流电机原则上既

8、可以作为电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约束的条件不同而电动机运行，也可以作为发电机远行，只是约束的条件不同而已。已。u在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机；而成为电动机；u如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成

9、电能而成为发电机。机将机械能转换成电能而成为发电机。u同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原理，在同一台电机既能作电动机又能作发电机运行的这种原理，在电机理论中称为可逆原理。电机理论中称为可逆原理。第二章 发电机原理19学习幻灯高级电工培训第三章第三章 三相异步电动机的三相异步电动机的基本结构与工作原理基本结构与工作原理一、三相异步电动机概述一、三相异步电动机概述二、三相异步电动机结构二、三相异步电动机结构三、基本作用原理三、基本作用原理四、机械特性四、机械特性五、三相异步电动机的铭牌数据五、三相异步电动机的铭牌数据第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理20学习幻灯高级电工培训一、

10、三相异步电动机概述一、三相异步电动机概述 第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理21学习幻灯高级电工培训 1.电能转换为机械能的动力设备2. 结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便等优点3.应用十分广泛第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理一、三相异步电动机概述一、三相异步电动机概述22学习幻灯高级电工培训二、三相异步电动机结构二、三相异步电动机结构第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理23学习幻灯高级电工培训绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机二、三相异步电动机结构二、三相异步电动机结构第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理24学习幻灯高级电工

11、培训二、三相异步电动机结构二、三相异步电动机结构第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理25学习幻灯高级电工培训二、三相异步电动机结构二、三相异步电动机结构铸铝式笼型转子铸铝式笼型转子笼型转子笼型转子第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理26学习幻灯高级电工培训3.13.1基本原理基本原理磁场转动起来磁场转动起来三、基本作用原理三、基本作用原理第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理27学习幻灯高级电工培训U1V2W1V1W2异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极异步电动机中，旋转磁场代替了旋转磁极()电流出电流出( )电流入电流入U23.23.2旋转磁场的产生旋转磁场的产生第三章 三相

12、异步电动机的基本结构与工作原理28学习幻灯高级电工培训三相对称绕组通入三相对称电流就形成三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场旋转磁场= 60twU2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2U2U1V1W2W1V2第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理U2U1V1W2W1V229学习幻灯高级电工培训3.33.3旋转磁场的转速大小（同步转速）旋转磁场的转速大小（同步转速） 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。 则同步转速（旋转磁场的速度）为：则同步转速（旋转磁场的速度）为：U1V2W1V1W2U2第三

13、章 三相异步电动机的基本结构与工作原理30学习幻灯高级电工培训极对数（极对数（P）的概念）的概念AXBYCZAXYCBZCYABCXYZAXBZ3.33.3旋转磁场的转速大小（同步转速）旋转磁场的转速大小（同步转速）第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理31学习幻灯高级电工培训三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn =min）r/ ( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下时，不同极对数时的同步转速如下:p为任意值时：为任意值时：3.33.3旋转磁场的转速大小（同步转速）旋转磁

14、场的转速大小（同步转速）第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理32学习幻灯高级电工培训3.43.4电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步异步电动机电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理33学习幻灯高级电工培训 3.53.5转差率转差率 的概念：的概念：异步电机运行中异

15、步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:（转差率最大）（转差率最大）第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理34学习幻灯高级电工培训 方法：和电源相接的任意两相互换。方法：和电源相接的任意两相互换。正转正转A B CM3电电 源源3.63.6电机换向解决方法电机换向解决方法n反转反转ABCM3电电 源源n第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理35学习幻灯高级电工培训旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两

16、相旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理36学习幻灯高级电工培训n0Tn额定转矩额定转矩 ：电机在额定电压下，以额电机在额定电压下，以额定转速定转速 运行，输出额运行，输出额定功率定功率 时，电机转轴时，电机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。( 1 )（牛顿（牛顿米）米）nN（电动机在额定负载时的转矩。）（电动机在额定负载时的转矩。）四、三相异步电动机的机械特性四、三相异步电动机的机械特性第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理37学习幻灯高级电工培训 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。最大转矩最大转矩 ：( 2 )电机带

17、动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0Tn求解求解第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理38学习幻灯高级电工培训过载系数：过载系数：三相异步机三相异步机 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使，否则电机将停转。致使注意：注意： （1）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 （2）电机严重过热电机严重过热第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理39学习幻灯高级电工培训起动转矩起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。电机起动时的转

18、矩。n0Tn其中其中则则体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，电机能起动，否则将起动不了。否则将起动不了。第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理40学习幻灯高级电工培训五、五、 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据Y132M-4型电动机型电动机三相异步电动机三相异步电动机型号型号 Y132M-4 功率功率7.5KW 频率频率50Hz电压电压380V 电流电流15.4A 接法接法转速转速1440 r/min 绝缘等级绝缘等级 B 工作方式：连续工作方式：连续功率因数功率因数 0.85 效率效率(%) 87 年年 月月 编号编号 XX电机厂电机厂

19、第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理41学习幻灯高级电工培训1.型号：表明不同用途，不同环境。型号：表明不同用途，不同环境。三相异步电动机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座长度代号机座长度代号磁极数磁极数Y 132 M-4磁极数磁极数(极对数极对数p=2)同步转速同步转速1500转转/分分第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理42学习幻灯高级电工培训转差率转差率如：如：n =1440 转转/分分电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。2.额定转速额定转速（n）第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理43学习幻灯高级电工培训3.联接方式：联

20、接方式：Y/ 接法：接法： Y接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：定子绕组的接法：定子绕组的接法：电机容量电机容量3kW采用采用连接连接电机容量电机容量3kW采用采用Y连接连接第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理44学习幻灯高级电工培训4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5。 在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高在电动机满载或接近满载情况下运行时，

21、电压过高 或过低都会使电或过低都会使电动机的电流大于额定值动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。从而使电动机过热。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理45学习幻灯高级电工培训电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理46学习幻灯高级电工培训5.额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如： 表示三角接法下，电

22、机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为，相电流为6.48A；星；星形接法时线、相电流均为形接法时线、相电流均为6.48A。6.额定功率：额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（ ），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的关系为：）。两者的关系为：其中其中鼠笼电机鼠笼电机 =7293第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理47学习幻灯高级电工培训 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.9， 空载时功率因数很低约为空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时

23、，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容注意：实用中应选择合适容量的电机，量的电机，防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。7.功率因数功率因数(cos 1)：P2PNcos 18.绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理48学习幻灯高级电工培训 例例: Y180M2型三相异步电动机，型三相异步电动机，PN=22kW，UN= 380 V，IN= 42.2 A， 接法，接法，cos N= 0.89，

24、fN= 50 Hz，nN= 2940 r/min。求额定运行时的：。求额定运行时的：(1)转差率；转差率；(2)定子绕组的相电流；定子绕组的相电流；(3)输入有功功输入有功功率；率；(4)效率；（效率；（5）电磁转矩。）电磁转矩。练习：练习：第三章 三相异步电动机的基本结构与工作原理49学习幻灯高级电工培训一、起动一、起动二、制动二、制动三、调速三、调速第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用50学习幻灯高级电工培训一、一、 三相异步机的起动三相异步机的起动1.1起动电流起动电流Ist ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中

25、小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7倍。倍。定子电流定子电流 原因：起动时原因：起动时 n=0，转子导条切割磁力线速度很大。转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影影响其他负载工作响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用51学习幻灯高级电工培训1.21.2三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：直接启动Y-隆压启动自耦隆压启动变频器/软启动控制启动其它控制方式启动常见的启动电路定子串电阻或电抗器启动第四章第四章 三

26、相异步电动机的使用三相异步电动机的使用52学习幻灯高级电工培训Y-降压启动电路第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用启动：SB2=1KM1、KM3、KT=1运行（低速）KT时间到，KT延时断触点=0KM3=0KM2=1KM1=1Y运行（高速）停止： SB1=0所有断开停止53学习幻灯高级电工培训自耦降压启动电路第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用54学习幻灯高级电工培训经验：电机同名端判断（剩磁法）(a)指针不动首尾端正确(b)指针晃动首尾端不正确第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用55学习幻灯高级电工培训反馈制动反接制动常见的制动方式能耗制

27、动二、二、 三相异步机的制动三相异步机的制动第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用56学习幻灯高级电工培训2.1反馈制动1).反馈制动反馈制动(1)产生条件产生条件: 电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步转速转速.此时此时S0,电机进入发电电机进入发电状态状态,电能反馈给电网电能反馈给电网.(2)运行状态运行状态: 有两种情况有两种情况. 位能转矩负载的起重机在下位能转矩负载的起重机在下放重物时的反馈制动状态放重物时的反馈制动状态. 可使重物匀速下降如右图中可使重物匀速下降如右图中a点点.b点是改变转子外接电阻点是改变转子外接电阻后的稳定工作点后的稳定工作点.第四章

28、第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用57学习幻灯高级电工培训电源反接是突然改变三相电源的相序,旋转磁场反向;转子在由正变负的电磁转矩和负载转矩作用下迅速减速.反接制动时电流大,要在定子电路串电阻.在右图在右图在右图在右图c c c c点要切断电源点要切断电源点要切断电源点要切断电源(n=0),(n=0),(n=0),(n=0),否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动. . . .2.2反接制动第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用58学习幻灯高级电工培训 (1)产生条件产生条件:电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离

29、交流电源后,立即通入低压直流电立即通入低压直流电,直流电建立一个恒直流电建立一个恒稳磁场稳磁场,产生制动转矩产生制动转矩,系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上. (2)机械特性机械特性:制动时制动时,特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线1之之a点平移至特性曲点平移至特性曲线线2之之b点点,在制动转矩和负载转矩的共同作用下在制动转矩和负载转矩的共同作用下,沿曲线沿曲线2迅速减速迅速减速,到到n=0. (3)特点特点:当当n=0时时,T=0,电动机不可能反方向起动电动机不可能反方向起动,能使电动机准确停车能使电动机准确停车.2.3能耗制动第四章第四章 三相异步电动机的使用三

30、相异步电动机的使用59学习幻灯高级电工培训变频变频变频变频 不变型，（他控式、自控式）不变型，（他控式、自控式）不变型，（他控式、自控式）不变型，（他控式、自控式）变极变极变极变极调压调压调压调压串电阻串电阻串电阻串电阻串级串级串级串级电磁转差离合器电磁转差离合器电磁转差离合器电磁转差离合器耗能型耗能型耗能型耗能型不变型，有级调速不变型，有级调速不变型，有级调速不变型，有级调速馈送型，设备费用高馈送型，设备费用高馈送型，设备费用高馈送型，设备费用高异步电动机的调速方式异步电动机的调速方式：三、三相异步机的调速三、三相异步机的调速第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用60学习幻灯

31、高级电工培训3.13.1变极调速变极调速 磁磁极极对对数数p的的改改变变，取取决决于于电电动动机机定定子子绕绕组组的的结结构构和和接接线线。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。通过改变定子绕组的接线，就可以改变电动机的磁极对数。磁极对数磁极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速n n0 0电动机的同步转速取决于磁场的极对数电动机的同步转速取决于磁场的极对数第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用61学习幻灯高级电工培训U U相两个线圈，相两个线圈，顺向串联，顺向串联，定子绕组产生定子绕组产生4 4极磁场。极磁场。反向串联反

32、向串联和和反向并联反向并联，定子绕组产生，定子绕组产生2 2极磁场。极磁场。以以4 4极变极变2 2极为例：极为例：3.13.1变极调速变极调速 第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用62学习幻灯高级电工培训1.变极调速只用于笼型电动机。变极调速只用于笼型电动机。2.绕组数量有限，最多绕组数量有限，最多4级调速；级调速；3.电机结构复杂电机结构复杂缺点：缺点：3.13.1变极调速变极调速 第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用63学习幻灯高级电工培训3.2变转差率调速变转差率调速 1.改变定子电压调速改变定子电压调速 交流调压调速交流调压调速异步电动机的机械特性

33、方程式异步电动机的机械特性方程式:其中：p为电机极对数； U1为相电压有效值 R1为定子每相绕组的内阻 Ll1为每相漏感 R2为折算到定子侧的每相电阻 Ll2为折算到定子侧的漏感电电电电机机机机参参参参数数数数一一一一定定定定，当当当当S S，f f1 1不不不不变时，变时，变时，变时，T T仅与仅与仅与仅与U U1 1有关。有关。有关。有关。第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用64学习幻灯高级电工培训2.2.绕线式异步电动机转子串电阻调速绕线式异步电动机转子串电阻调速(1)应用范围应用范围: 只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机.(2)原理电路和机械特性与串电阻

34、降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. 线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻,适当增大电阻的容量适当增大电阻的容量,可作调速电阻可作调速电阻用用.(3)特点特点: 结构简单结构简单,动作可靠动作可靠;是有级调速是有级调速.(4)应用应用: 用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械,如起重机械如起重机械.第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用65学习幻灯高级电工培训3.3.绕线式异步电动机在转子回路中串级调速绕线式异步电动机在转子回路中串级调速其优点是：其优点是：可以通过某种控制方式，使转子回路的能量回馈到电网，可以通过某种控制方式，

35、使转子回路的能量回馈到电网，从而提高效率；在适当的控制方式下，可以实现低同步从而提高效率；在适当的控制方式下，可以实现低同步或高同步的连续调速。或高同步的连续调速。缺点是：缺点是：只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。只能适应于绕线式异步电动机，且控制系统相对复杂。 第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用66学习幻灯高级电工培训4.4.电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速（异步电动机本身并不调速）（异步电动机本身并不调速）电磁转差离合器调速系统是由笼型异步电动机、电磁电磁转差离合器调速系统是由笼型异步电动机、电磁转差离合器以及控制装置组合而成。转差离合器以及控制装置组

36、合而成。第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用67学习幻灯高级电工培训3.33.3变频调速变频调速 第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用68学习幻灯高级电工培训1 1变频调速的条件变频调速的条件 三相异步电动机定子绕组的反电动势三相异步电动机定子绕组的反电动势E E1 1的表达式为的表达式为: :Eq=4.441N1kN1m=U1+U式中: Eq气隙磁通在定子每相绕组中感应电动势有效值； N1定子每相绕组的匝数； kN1定子绕组的基波绕组系数，kN1 1； 1定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率； m主磁通； U1 定子相电压。可见：Eq1m 将U忽略，则E

37、qU11m定子电压定子电压漏阻抗压降漏阻抗压降3.33.3变频调速变频调速 第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用69学习幻灯高级电工培训 当当U1 E1=C时，由时，由E1U11m 知，知，1m电动机磁路过饱和，电动机磁路过饱和，导致过大的励磁电流，电动机因绕组过热而损坏。导致过大的励磁电流，电动机因绕组过热而损坏。 当当U1 E1=C时，由时，由E1U11m 知，知，1 m，铁芯利用不充分，铁芯利用不充分，同样的转子电流下，电磁转矩同样的转子电流下，电磁转矩T ，电动机的负载能力下降，电动机的容，电动机的负载能力下降，电动机的容量得不到充分利用。量得不到充分利用。因此，为维

38、持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通因此，为维持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通m =C，即，即U11= CE11=结论结论结论结论: :变频调速的条件是主磁通变频调速的条件是主磁通变频调速的条件是主磁通变频调速的条件是主磁通m保持不变保持不变保持不变保持不变第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用70学习幻灯高级电工培训2 2基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速mU11=CE11= 为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，为保持主磁通不变，必须在变频的同时变压，使得压频

39、比为一常数。使得压频比为一常数。使得压频比为一常数。使得压频比为一常数。因为变频的同时还要改变电压，所以称为因为变频的同时还要改变电压，所以称为V/FV/F控制，也称为控制，也称为VVVFVVVF（Variable Voltage Variable FrequencyVariable Voltage Variable Frequency）。）。 一般频率是从额定频率一般频率是从额定频率一般频率是从额定频率一般频率是从额定频率f f1N1N向下调，所以需要向下调，所以需要向下调，所以需要向下调，所以需要同时降低电源电压同时降低电源电压同时降低电源电压同时降低电源电压变频调速后续专门课程进行讲解！

40、变频调速后续专门课程进行讲解！变频调速后续专门课程进行讲解！变频调速后续专门课程进行讲解！第四章第四章 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用71学习幻灯高级电工培训第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理72学习幻灯高级电工培训一、一、 简介简介 步进电动机是一种用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。主要优点：主要优点：步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，仅与脉冲频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累，从而使它适合于在数字控制的开环系统中作

41、为驱动电动机，也可用作闭环系统的驱动组件。主要缺点：主要缺点：效率较低，需配适当的驱动电源，带惯性负载的能力不强。第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理73学习幻灯高级电工培训种类：种类：励磁方式磁阻式(反应式)永磁式混合式运行方式旋转型直线型平面型系统构成：系统构成：步进电机脉冲分配器脉冲放大器脉冲信号输入二、分类及组成二、分类及组成第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理74学习幻灯高级电工培训3.1反应式步进电动机的结构反应式步进电动机的结构1.单段式2.多段式 a)径向磁路 b)轴向磁路三、三、 反应式步进电动机的结构与工作原理反应式步进电动机的结构与工作

42、原理第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理75学习幻灯高级电工培训径向磁路1线圈；2定子；3转子轴向磁路1线圈；2定子；3磁轭4转子；5引出线3.1反应式步进电动机的结构反应式步进电动机的结构第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理76学习幻灯高级电工培训三相反应式步进电动机有三种运行方式：(1)三相单三拍运行；(2)三相双三拍运行；(3)三相单、双六拍运行 “三相”指步进电机的相数； “单”指每次只给一相绕组通电；“双”则是每次同时给二相绕组通电； “三拍”指通电三次完成一个循环3.2工作原理工作原理第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理77学习

43、幻灯高级电工培训A相导通B相导通1.三相单三拍运行方式三相单三拍运行方式C相导通A相导通第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理78学习幻灯高级电工培训 按A-B-C-A的顺序通电，电机转子在磁阻转矩作用下沿ABC方向转动，电机的转速直接取决于控制绕组的换接频率。 定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，此时电机转子所转过的空间角度称为步距角。齿距角：步距角：1.三相单三拍运行方式三相单三拍运行方式第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理79学习幻灯高级电工培训按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电，每次同时给两相绕组通电，且三次换接为一个循环。步距角与三相单三

44、拍运行方式的步距角相同。AB相导通BC相导通2.三相双三拍运行方式三相双三拍运行方式第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理80学习幻灯高级电工培训 按A-AB-B-BC-C-CA或相反顺序通电，即需要六拍才完成一个循环，因此步距角为：A相导通B相导通AB相导通3.三相单、双六拍运行方式三相单、双六拍运行方式第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理81学习幻灯高级电工培训 对于其它相数的步进电动机，同样可以有多种运行方式，例如四相步进电动机有：四相单四拍，四相双四拍，四相单双八拍等运行方式。 一般而言，无论几相电机以及采用何种运行方式，步距角与转子齿数Zr和拍数N之

45、间有如下关系：(机械角度)此处，m为控制绕组相数，C为状态系数，单三、双三拍时，C=1；单双六拍时C=2。4.电机转速电机转速第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理82学习幻灯高级电工培训故电机转速为：rpm 如果连续不断地输入脉冲，则电机转子就连续旋转，其转速与脉冲频率有关。每输入一个脉冲，转子转过：4.电机转速电机转速第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理83学习幻灯高级电工培训1.驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都要满足步进电动机的要求；2.要满足步进电动机起动频率和连续运行频率的要求；3.能最大限度地抑制步进电动机的振荡；4.工作可靠，抗干扰能力强；

46、5.成本低、效率高，安装维护方便。四、四、 步进电动机的驱动电源步进电动机的驱动电源4.1对驱动电源的基本要求对驱动电源的基本要求第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理84学习幻灯高级电工培训4.2驱动电源组成驱动电源组成变频信号源脉冲分配器功率放大器步进电动机负载指令1.变频信号源：是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的信号发生器，可以是计算机或振荡器。2.脉冲分配器：一种逻辑电路，由双稳态触发器和门电路组成，它可能将输入的电脉冲信号根据需要循环地分配到脉冲放大器进行功率放大，并使步进电动机按选定的运行方式工作。第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理85学

47、习幻灯高级电工培训三相单三拍脉冲分配器JKQ(t+1)说 明101置“1”010置“0”00Q(t)不变11(t)求补JK触发器真值表第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理86学习幻灯高级电工培训三相单、双六拍单转向脉冲分配器三相单、双六拍单转向脉冲分配器第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理87学习幻灯高级电工培训单极性驱动（反应式步进电动机）q单一电压型功率放大电路优点：线路简单，功率组件少，成本低。缺点：Rf1上要消耗能量，工作效率低。只适用于小功率步进电动机。如果电容C选择不当，在低频段会使振荡有所增加，使低频性能变差。3.功率驱动电路功率驱动电路第五章

48、第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理88学习幻灯高级电工培训q高、低电压切换型功率放大电路优点：优点：电源功耗比较小，效率比较高。矩频特性好，启动和运行频率得到了很大的提高。主要缺点：主要缺点：低频运行时输入能量过大，造成电机低频振荡加重；增大了电源的容量，对功率管性能参数的要求高。常用于大功率步进电动机的驱动 第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理89学习幻灯高级电工培训q电流斩波驱动放大电路第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理90学习幻灯高级电工培训q调频调压驱动方式(a)低频；(b)高频第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理9

49、1学习幻灯高级电工培训q细分驱动放大电路细分电流波形电流的每个阶梯，电机转动一步，步距角减小了很多。先放大后合成先合成后放大第五章第五章 步进电机及其工作原理步进电机及其工作原理92学习幻灯高级电工培训第六章第六章 交流伺服电机的结交流伺服电机的结构及控制原理构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理3 3 3 3旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析4 4 4 4交流伺服电机的机械交流伺服电机的机械交流伺服电机的机械交流伺服电机的机械特性及特性及特性及特性及控制方

50、式控制方式控制方式控制方式5 5 5 5伺服电机编码器伺服电机编码器伺服电机编码器伺服电机编码器8 8 8 8 伺服电机选型伺服电机选型伺服电机选型伺服电机选型1 1 1 1概述概述概述概述6 6 6 6交流伺服驱动器交流伺服驱动器交流伺服驱动器交流伺服驱动器第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理7 7 7 7 交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用交流伺服电机的应用93学习幻灯高级电工培训 伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行组件，将伺服电动机也称为执行电动机，在控

51、制系统中用作执行组件，将伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行组件，将伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行组件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。1 1概述概述1 1、交流伺服电动机交流伺服电动机2 2、直流伺服电动机直流伺服电动机伺服电动伺服电动伺服电动伺服电动机分为机分为机分为机分为：1.11.11.11.1什么叫伺服电机什么叫伺服电机什么叫伺服电机什么叫伺服电机松下交流伺服电机及驱动器松下交流伺服电机及驱动器第六章第

52、六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理94学习幻灯高级电工培训1 1概述概述 在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，它在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的大小和相位就停止转动。改变控制电压的大小和相位( (或极性或极性) )就可改变伺服电动机就可改变伺服电动机的转速和转向。的转速和转向。1.21.2 伺服电机最大特点伺服电机最大特点第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原

53、理交流伺服电机的结构及控制原理1.31.3 伺服电机与普通电机相比具有如下特点伺服电机与普通电机相比具有如下特点伺服电机与普通电机相比具有如下特点伺服电机与普通电机相比具有如下特点(1)(1)调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的调速范围宽广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节。范围内连续调节。(2)(2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。(3)(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。控制功率小，过载能力强，可靠性好。95学习幻灯高级电工培训1 1概述概述1.4 伺服电机在自控制系统中的典型应用伺服电机在自控

54、制系统中的典型应用第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理96学习幻灯高级电工培训1.51.51.51.5 伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家伺服电动机典型生产厂家 德国西门子伺德国西门子伺服电机服电机安川伺服电机驱动器安川伺服电机驱动器1、德国西门子、德国西门子2、日本安川公司、日本安川公司3、日本松下、日本松下4、日本三菱、日本三菱5、美国科尔摩根。、美国科尔摩根。6、深圳市汇川、深圳市汇川第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构

55、及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理1 1 1 1概述概述概述概述97学习幻灯高级电工培训2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理交流伺服电机系统交流伺服电机系统驱动器驱动器交流伺服交流伺服电机器电机器第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理98学习幻灯高级电工培训2.12.1 伺服电机的结构伺服电机的结构交流电机交流电机编码器编码器交流电机电交流电机电源线源线编码器信号编码器信号输出线输出线第六章第六章第

56、六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理99学习幻灯高级电工培训2.12.1 伺服电机的结构伺服电机的结构交流电机转子交流电机转子电机外壳电机外壳电缆插头电缆插头编码器线编码器线交流电机定子交流电机定子第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构

57、及原理伺服电机基本结构及原理100学习幻灯高级电工培训2.12.12.12.1结构结构结构结构第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理101学习幻灯高级电工培训2.12.12.12.1结构结构结构结构 由由由由定子定子定子定子、转子和编码器转子和编码器转子和编码器转子和编码器等分组成等分组成等分组成等分组成转子转子编码器线编码器线定子定子第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺

58、服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理102学习幻灯高级电工培训2.22.2结结结结构构构构1 1 1 1、定子定子定子定子由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成电气原理图电气原理图控制绕控制绕组组励磁绕励磁绕组组控制绕组与励磁绕控制绕组与励磁绕组相差组相差900第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2 2 2 2伺服电机基本结构

59、及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理103学习幻灯高级电工培训励磁绕组励磁绕组控制绕组控制绕组励磁电压励磁电压控制电压控制电压第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理2.22.2结结结结构构构构1 1 1 1、定子定子定子定子由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成由铁心和线圈组成2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理104学习幻灯高级电工培训 (1)笼型笼型笼型笼型转子转子 铁芯槽内放铜条

60、铁芯槽内放铜条,端部端部用用短路环形成一体短路环形成一体, 或铸铝形或铸铝形成转子绕组。成转子绕组。 2、 转子分笼型和杯型转子分笼型和杯型2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理105学习幻灯高级电工培训 (2)杯杯型型型型转子转子薄壁园筒形，放于内外定子之间薄壁园筒形，放于内外定子之间。一般壁厚为。一般壁厚为0.3mm杯型转子杯型转子2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺

61、服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理106学习幻灯高级电工培训 2.32.3转转动原理动原理2 2 2 2伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理伺服电机基本结构及原理第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理107学习幻灯高级电工培训 为了分析方便，先假定励磁为了分析方便，先假定励磁为了分析方便，先假定励磁为了分析方便，先假定励磁

62、绕组有效匝数绕组有效匝数绕组有效匝数绕组有效匝数U Uf f与控制绕组有效匝数与控制绕组有效匝数与控制绕组有效匝数与控制绕组有效匝数U UC C相相相相等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差等。这种在空间上互差90900 0电角度，有效电角度，有效电角度，有效电角度，有效匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕组。组。组。组。3 3.1.1.1.1伺服电机伺服电机伺服电机伺服电机旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生电气原理图电气原理图控制绕组控制绕组励磁绕组

63、励磁绕组3 3 3 3旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理108学习幻灯高级电工培训 同时，又假定通入励磁绕组同时，又假定通入励磁绕组同时，又假定通入励磁绕组同时，又假定通入励磁绕组的电流的电流的电流的电流U Uf f与通入控制绕组的电与通入控制绕组的电与通入控制绕组的电与通入控制绕组的电流流流流U UC C相位上彼此相差相位上彼此相差相位上彼此相差相位上彼此相差90900 0幅值幅值幅值幅值彼此相

64、等，这样的两个电流称彼此相等，这样的两个电流称彼此相等，这样的两个电流称彼此相等，这样的两个电流称为两相对称电流，用数学式表为两相对称电流，用数学式表为两相对称电流，用数学式表为两相对称电流，用数学式表示为示为示为示为3.13.13.13.1 旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生3 3 3 3旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析旋转磁场作用下的运行分析第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理109学习幻灯高级电工培训UC1UC2UF1UF2控

65、制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组当两相对称电流通入两相对称绕组时当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋转磁场在电机内就产生一个旋转磁场。当电流变化当电流变化一个周期时一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈旋转磁场在空间转了一圈。3.13.13.13.1 旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理110学习幻灯高级电工培训3.23.23.23.2伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向控制

66、绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理111学习幻灯高级电工培训控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组3.23.23.23.2伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向伺服电机旋转磁场的方向第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理112学习幻灯高级电工培训3.33.33.33.3伺服电机旋转磁场的速度伺服电机旋转磁场的速度伺服电机旋转磁场的速度伺服电机旋

67、转磁场的速度 旋转磁场的转速决定于定子绕组旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率极对数和电源的频率。图所表示的是一台两极的电。图所表示的是一台两极的电机，即极对数机，即极对数P1。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而。对两极电机而言，电流每变化一个周期，磁场旋转一圈，因而当当电源频率电源频率f400 Hs，即每秒变化，即每秒变化400个周期时，磁场每秒应当转个周期时，磁场每秒应当转400圈，故对两极电圈，故对两极电机，即机，即P1而言，旋转磁场转速为而言，旋转磁场转速为 n0= 24000 rmin旋转磁场转速为的一般表达式为旋转磁场转速为的一般表达式为第六章第六章第

68、六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理113学习幻灯高级电工培训4 4. . . .伺服电机的机械特性及控制方式伺服电机的机械特性及控制方式伺服电机的机械特性及控制方式伺服电机的机械特性及控制方式4 4.1.1.1.1 伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性伺服电机的机械特性第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理114学习幻灯高级电工培训 对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时

69、的机械特性，对于伺服电动机，还有一条很重要的机械特性，这就是零信号时的机械特性，所谓零信号，就是控制电压所谓零信号，就是控制电压UC0，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、，这时磁场是脉振磁场，它可以分解为幅值相等、转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁转向相反的两个圆形旋转磁场，其作用可以想象为有两对相同大小的磁铁NS和和NS在空间以相反方向旋转。在空间以相反方向旋转。4.24.24.24.2零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无“ “自转自转自转自转” ”现象现象现象现象第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机

70、的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理115学习幻灯高级电工培训4.24.24.24.2零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无“ “自转自转自转自转” ”现象现象现象现象TS正正S反反012021T正正T反反T合合第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理116学习幻灯高级电工培训4.24.24.24.2零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和

71、无“ “自转自转自转自转” ”现象现象现象现象转子电阻小转子电阻小转子电阻大转子电阻大第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理117学习幻灯高级电工培训n.s当电阻已增大到使临界转差率当电阻已增大到使临界转差率1 1的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点的程度时，合成转矩曲线与横轴相交仅有一点(S(S1 1处处) )，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压，而且在电机运行范围内，合成转矩均为负值，即为制动转矩。因而当控制电压U UC C取消变为单相运行时，电机就立刻

72、产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使取消变为单相运行时，电机就立刻产生制动转矩，与负载阻转矩一起促使电机迅速停电机迅速停转转，这样就不会产生自转现象。，这样就不会产生自转现象。4.24.24.24.2零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无零信号时的机械特性和无“ “自转自转自转自转” ”现象现象现象现象第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理118学习幻灯高级电工培训4.34.34.34.3 伺服电机控制方式及特性伺服电机控制方式及特性伺服电机控制方式及特性伺服电机控制方

73、式及特性 设电机的负载阻转矩为设电机的负载阻转矩为TL，控制电压，控制电压0.25UC时时,电机在特性点电机在特性点A运行，转速为运行，转速为na，这，这时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当控制电压升高到控制电压升高到0.5UC时，电机产生的转矩就时，电机产生的转矩就随之增加随之增加C，由于电机的转子及其负载存在着由于电机的转子及其负载存在着惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬时地在特性点时地在特性点C运行，这时电机产生的转矩大运行，这时电机产生的转矩大于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到于负载阻转矩，电机就加速，

74、一直增加到nb，电机就在电机就在B点运行。点运行。伺服电动机的机械特性伺服电动机的机械特性ABC结论：结论：改变控制电压的大小，就实改变控制电压的大小，就实现了转速的控制现了转速的控制第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理119学习幻灯高级电工培训5 伺服电机编码器伺服电机编码器编码器编码器部分部分 安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。安装在电机后端，其转盘（光栅）与电机同轴。5 5. . . .1 1伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构编码器编码器第六

75、章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理120学习幻灯高级电工培训5V5V0V0V伺服电机控制精度取决于编码器精度。伺服电机控制精度取决于编码器精度。编码器编码器5伺服电机编码器伺服电机编码器5 5. . . .1 1伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理121学习幻灯高级电工培训编码器编码器5伺服电机编码器伺服电机编码器5 5.

76、. . .1 1伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构伺服电机编码器结构第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理122学习幻灯高级电工培训6伺服电机驱动器伺服电机驱动器6.1 主主要功能要功能（1）根据给定信号输出与此成正比的控）根据给定信号输出与此成正比的控制电压制电压UC；（2）接收编码器的速度和位置信号；）接收编码器的速度和位置信号；（3）I/O信号接口信号接口第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺

77、服电机的结构及控制原理123学习幻灯高级电工培训数码显示窗口数码显示窗口参数设置键参数设置键计算机计算机RS232口口I/O信号接口信号接口编码器信号接口编码器信号接口电机电源输入输出接电机电源输入输出接线端子线端子6.2 外外部组成部组成6伺服电机驱动器伺服电机驱动器第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理124学习幻灯高级电工培训6.3 控控制模式制模式（1）位置控制模式）位置控制模式最大输入脉冲频率最大输入脉冲频率500KPPS（微分接收器）和（微分接收器）和200KPPS（用于开（用于开路

78、收集器）路收集器）（2）速度控制模式）速度控制模式模拟速度指令输入：模拟速度指令输入：010V/额定转速额定转速（3）力矩控制模式）力矩控制模式模拟力矩指令输入：模拟力矩指令输入：010V/最大力矩最大力矩6伺服电机驱动器伺服电机驱动器第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理125学习幻灯高级电工培训MREA/D功功率率放放大大器器序列控制器序列控制器误差检出误差检出门激励门激励8888888操作人员接口操作人员接口参数控制参数控制EEPROM保护电路保护电路A/D位置误差计数器位置误差计数器放大

79、器放大器速度误差速度误差放大器放大器速度检出速度检出内速度指令内速度指令转矩限位转矩限位电流控制电流控制PWM电路电路处理编码器信号处理编码器信号位置/速度速度转矩位置内外16位报警信号脉冲指令速度指令转矩指令脉冲输出LED面板B1B2PtrL1L2L3+5V+/-12V门激励电源编码器电源6.4 原原理框图理框图6伺服电机驱动器伺服电机驱动器第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理126学习幻灯高级电工培训7 7交流伺服电机系统应用交流伺服电机系统应用图图2-22-2交流伺服电机系统接线示意图交

80、流伺服电机系统接线示意图交流伺服电机驱动器连接连接AC220V I/O板板7 7 7 7. . . .1 1交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理127学习幻灯高级电工培训PC机机运动控制器运动控制器I/O电电路路驱驱动动器器电电 机机Pulse 0/1P9-0/2CN SIG控制电压编码器反馈信号轴号0/1数据信号使能信号使能信号DO 21/22速度信号速度信号DAC 0/17 7交流伺服电机系统应用交流伺服电机系统应用7 7 7 7. . . .1 1

81、交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理128学习幻灯高级电工培训方法一方法一联接计算机使用软件联接计算机使用软件设置设置方法二方法二直接在驱动器面板按直接在驱动器面板按钮设置钮设置7.2 7.2 交交流伺服电机系统流伺服电机系统设置参数7 7交流伺服电机系统应用交流伺服电机系统应用第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理129学习幻灯高级电工培训8.18.1功

82、功功功率的选择率的选择率的选择率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。1.对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或略大于生产机械对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。的功率。2.对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。选功率可等于或略小于生产机械的功率。8伺服电机的选择伺服电机的选择第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结

83、构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理130学习幻灯高级电工培训8.2 2 种类和型式的选择种类和型式的选择（1 1）. .种类的选择种类的选择种类的选择种类的选择 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制精度很高的场一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或其他专用的控制电机合选用直流伺服电机或其他专用的控制电机,如直线电机等。如直线电机等。（2 2）. .结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择 根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构型式，如频繁启停选用空心根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构型式，如频繁启停选用空心杯转子结构的伺服电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机杯转子结构的伺服电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机8伺服电机的选择伺服电机的选择第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理131学习幻灯高级电工培训结束The End第六章第六章第六章第六章 交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理交流伺服电机的结构及控制原理132学习幻灯