第六章控制電動機及其驅(qū)動電路

第六章控制電動機及其驅(qū)動電路本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容：6.1常用控制電機的分類和特點6.2直流電動機6.3直流伺服電動機6.4交流伺服電動機6.5步進電動機6.1常用控制電機的分類和特點一、分類常用電動機固定磁阻電動機

變磁阻電動機無磁電動機

直流伺服電機

交流伺服電機

反應(yīng)式步進電動機

永磁式步進電動機

混合式步進電動機

直線步進電動機

——超聲波電機二、特點名稱特點直流伺服電動機可控性好、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、有電刷接觸交流伺服電動機勵磁電流小、體積較小、機械強度高、無電刷反應(yīng)式步進電動機啟動和運行頻率高、斷電時無定位轉(zhuǎn)矩、消耗功率較大。永磁式步進電動機消耗功率較反應(yīng)電機小、需正負脈沖供電、啟動和運行頻率較小、有定位轉(zhuǎn)矩混合式步進電動機啟動和運行頻率較高、需正負脈沖供電、消耗功率較小、有定位轉(zhuǎn)矩直線步進電動機提供直線運動、結(jié)構(gòu)簡單、慣量小超聲波電動機低速大轉(zhuǎn)矩、無電磁干擾、動作響應(yīng)快、無輸入自鎖6.2直流電動機一、工作原理NS－U＋NS＋U－NSNS＋U－＋U－電刷換向片直流電流交流電流電磁轉(zhuǎn)矩(拖動轉(zhuǎn)矩)換向機械負載Φ旋轉(zhuǎn)克服反電動勢做功電磁關(guān)系二、直流電機的基本結(jié)構(gòu)

直流電機的定子

(a)主磁極

(b)機座

直流電機的轉(zhuǎn)子

(a)轉(zhuǎn)子主體

(b)電樞鋼片

直流單機的機構(gòu)三、直流電機的勵磁方式MIf+Ua－Ia+Uf－他勵并勵串勵復(fù)勵M+U－IIfIaM+U－IIaMIaIf+U－I四、直流電動機的電壓平衡方程式M勵磁電壓Uf→If→Φ電樞電壓Ua→Ia↓→T→n→EE勵磁電路：Uf=Rf

If電樞電路：Ua

=E+Ra

Ia+Ua－IaIf+Uf－五、直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩及電動勢T=CTΦIaCT轉(zhuǎn)矩常數(shù)：CT=2pN單位：Wb單位：A(N·m)CTCE=602=9.55CT

=

9.55CECT

=2pNCE

=4pN60

E=CEΦn

CE電動勢常數(shù)：CE=4pN60單位：r/min(V)六、電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向機械特性ECEΦn=Ua－Ra

IaCEΦ=UaCEΦ=－RaCECTΦ2TOnTn0調(diào)解特性O(shè)nUTb轉(zhuǎn)向取決于電磁轉(zhuǎn)矩T的方向，而T的方向取決于Φ和Ia的方向。M+Ua－IaIf+Uf－M+Ua－IaIf－Uf+M－Ua+IaIf+Uf－磁場反向電樞反向七、直流電動機的驅(qū)動電路雙極型功率放大器a)T形b)H橋型H形PWM功率放大器控制原理圖6.3直流伺服電動機一、基本結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動機相同；SM+Ua－IaE電磁式If+Uf－

SM+Ua－IaE永磁式二、工作原理施加

Ua主磁通：

ΦT→n→E電磁轉(zhuǎn)矩：T

=CTΦ

Ia

電動勢：E

=CEΦ

n電樞電路電壓方程：Ua

=E+Ra

Ia三、控制方式及其特性①電樞控制式

Uf

=UfN，Ua

=Uc（控制電壓）n=UcCEΦN－RaCECTΦN2TOTn

Uc3

Uc2Uc1Uc3＞Uc2＞Uc1機械特性T1

T2

T3T3＞T2＞T1控制特性O(shè)Ucn②磁場控制式Ua

=UaN，Uf

=Uc（控制電壓）忽略磁路飽和、不計電樞反應(yīng)，則Φ=CφUf=CφUcn=UaNCECφUc

－RaCECTCφ2Uc2T

Uc3Uc2Uc1UC3＞Uc2＞Uc1機械特性

控制特性是非線性。直流伺服電動機的功率

1~600W。OTn6.4交流伺服電動機一、基本結(jié)構(gòu)空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)子內(nèi)定子外定子繞組轉(zhuǎn)軸二、工作原理當兩相繞組分別加上相位相差90o的額定電壓時：

對稱兩相運行→ic和if產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場→產(chǎn)生T→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果uc反相，即改變ic和if

的相序→旋轉(zhuǎn)磁場改變方向

→n的方向改變。同時減小uc和uf

而保持其

90o的相位差→圓形磁通勢的幅值→T→n

。SM~控制繞組勵磁繞組＋Uc－＋Uf－cfIcIf6.4步進電動機一、功能、用途和分類

功能將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號。轉(zhuǎn)角θ∝脈沖信號的個數(shù)；轉(zhuǎn)速n∝脈沖信號的頻率。用途高精度的角度控制。分類按定子相數(shù)不同：三相、四相、五相、六相等；按轉(zhuǎn)子材料不同：永磁式、磁阻式（反應(yīng)式）和混合式。二、基本結(jié)構(gòu)1423(1)定子(2)轉(zhuǎn)子U1U2V1V2W2W1三相磁阻式步進電動機原理圖步進電動機的典型結(jié)構(gòu)

U2U1W2W1V1V2三、工作原理

一拍從一次通電到另一次通電。步距角每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。(1)m相單m拍運行（三相單三拍運行）

(2)m相雙m拍運行（三相雙三拍運行）

(3)m相單－雙2m拍運行（三相單－雙六拍運行）

1423142314231423U1U2V1V2W2W1(1)m相單m拍運行（三相單三拍運行）通電順序：U相→V相→W相→U相。

①U相通電1423U1U2V1V2W2W11423②V相通電U1U2V1V2W2W1③W相通電14231423一步兩步三步※

步距角：θ=30°(2)m相雙m拍運行（三相雙三拍運行）

通電順序：UV相→VW相→WU相。1423U1U2V1V2W2W1①UV相通電14231423U1U2V1V2W2W1②VW相通電14231423U1U2V1V2W2W1③WU相通電1423※

步距角：θ=30°14231423(3)m相單－雙2m拍運行(三相單－雙六拍運行）通電順序：U→UV→V→VW→W→WU→U。1423U1U2V1V2W2W111423U1U2V1V2W2W121423U1U2V1V2W2W131423U1U2V1V2W2W141423U1U2V1V2W2W151423U1U2V1V2W2W161423※步距角：

θ=15°

步距角

θ=360°zNz：轉(zhuǎn)子齒數(shù)N：拍數(shù)

轉(zhuǎn)速一個θ

→轉(zhuǎn)(1/

zN)圈，

脈沖頻率為f

→每秒轉(zhuǎn)(f

/

zN)圈。n=60fzN