交流伺服與變頻技術項目1

項目一、交流調(diào)速原理任務一、掌握電機控制的基本理論一、電磁感應定律與電磁力?

知識回顧?想一想：

什么叫電磁感應現(xiàn)象？什么叫電磁力？電磁力的方向怎樣確定？?學習提示1

電磁感應：電流可產(chǎn)生磁場；磁場的變化能產(chǎn)生電流。

電磁力：通電的導體放入磁場中將會產(chǎn)生力。?知識檢查1.

在電磁學上，以下兩圖表示什么？2.電流所產(chǎn)生的磁場怎樣表示？繪出上圖的磁場。3.下圖中的兩導體受到的電磁力方向怎樣？NSNSFF電磁力：F=BIL；電磁轉(zhuǎn)矩：M=2FR；?結論：電機輸出轉(zhuǎn)矩與電機結構（繞組半徑R和長度L）、磁場強度B、電流I有關；結構決定后，M決定于磁場強度B和繞組電流I。FFBILR

電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩?電機運行原理二、電機運行的力學基礎M：電機輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）Mf：負載轉(zhuǎn)矩（Nm）

J：轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）ω：電機角速度（rad/s）P：功率（W）?實際：電機參數(shù)以功率、轉(zhuǎn)速表示。換算：ω=2πn/60n：電機轉(zhuǎn)速（r/min）M=

9550P/nP：電機功率（kW）M=Mf+JdωdtP=Mω某電機的銘牌如圖所示，問：該電機的額定角速度和額定輸出轉(zhuǎn)矩為多大？?練一練：三相感應電動機型號Y100L1—4接法△/Y

功率2.2kW工作方式S1

電壓220/380V絕緣等級B電流8.6/5A溫升70℃轉(zhuǎn)速1430r/min重量34kg頻率50Hz編號

×電機廠出廠日期

解：

額定角速度、額定輸出轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)速、額定功率所對應的角速度和輸出轉(zhuǎn)矩。

∴ω=

2πn/60=

150

（rad/s）M=

9550P/n=14.7（Nm）?要點：

所有產(chǎn)品銘牌上的數(shù)據(jù)，是指它在連續(xù)工作時的最大允許值，又稱額定值。額定值可以達到，但不能超過。答：該電機的額定角速度為150rad/s、額定輸出轉(zhuǎn)矩為14.7Nm。

機械特性?電機的最大允許輸出（功率、轉(zhuǎn)矩）與轉(zhuǎn)速有關，額定值只能表示額定轉(zhuǎn)速時的值。

機械特性：全范圍反映電機輸出轉(zhuǎn)矩、功率和轉(zhuǎn)速關系的曲線。MnneMePnnePenMneMe伺服電機主軸電機感應電機?問題：

為什么不同電機的機械特性的表示方法不一樣？?原因：電機的適用范圍不同。不同電機用于不同類型的負載驅(qū)動，其要求不同。?

例如：數(shù)控機床的控制刀具的進給運動（前后、左右移動）：

主要技術指標：最大進給力。刀具的旋轉(zhuǎn)運動（切削工件）：

主要技術指標：單位時間能夠去除的材料體積。?決定機床加工能力的參數(shù)，不能因為刀具移動速度、轉(zhuǎn)速的變化而變化。M=F·（h/2π）h：滾珠絲杠螺距，結構定后，h不變。?結論：

負載要求電機的輸出轉(zhuǎn)矩不變。?刀具進給?刀具切削?結論：

負載要求電機的輸出功率不變。Q=kPk：與刀具、工件材料有關，工藝決定后固定不變。

恒功率負載：功率不隨轉(zhuǎn)速改變的負載。例如，數(shù)控機床的刀具旋轉(zhuǎn)切削。?主軸電機以輸出功率作為主要參數(shù)。

恒轉(zhuǎn)矩負載：轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速改變的負載。例如，數(shù)控機床的刀具進給。?伺服電機以輸出轉(zhuǎn)矩作為主要參數(shù)。

負載類型任務二、了解伺服電機的運行原理一、伺服電機運行原理BLDCM運行?

BLDCM=BrushLessDC

Motor中文名：無刷直流電機電刷：改變電流方向的裝置問題：繞組通斷將產(chǎn)生電?。ɑ鸹ǎ?，電機轉(zhuǎn)速不能太高、要更換。FFBILR電刷

BLDCM運行原理 A+B+C+A-B-C-直流FFn依次切換：T1/T6→T6/T2→T2/T4→T4/T3→T3/T5→T5/T1→T1/T6，電機逆時針旋轉(zhuǎn)

依次切換：T1/T6→T1/T5→T5/T3→T3/T4→T4/T2→T2/T6→T6/T1，電機順時針旋轉(zhuǎn)

ABCT1T1T4T2T5T6T3?

特點：不需要換向器、控制簡單、轉(zhuǎn)矩波動較大

PMSM運行原理

ABCT1T1T4T2T5T6T3?

PMSM=PermanentMagnetSynchronousMotor中文名：永磁同步電機?同步電機：供電的電源為三相、正弦波交流電。任務三、了解感應電機運行原理?想一想：假如電機的轉(zhuǎn)子沒有安裝永久磁鐵，電機能否旋轉(zhuǎn)？?答案：能夠。就是感應電機。因為定子通入三相正弦波交流后，能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通俗理解：利用旋轉(zhuǎn)的磁場也可以吸引導磁材料轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

感應電機結構軸承接線盒定子繞組風葉銘牌機座外殼電機軸ABCABCCBA?旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

感應電機原理

轉(zhuǎn)速和頻率電流變化360°

，磁場轉(zhuǎn)過360°（1轉(zhuǎn)）。電流變化速度：交流電的頻率f，Hz=1/s。

磁場轉(zhuǎn)速n=f(r/s)=60f(r/min)?旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速

圓周上只布置1組A/B/C繞組，稱為1對極

推論：180°上布置1組A/B/C繞組，電流變化一周期，磁場轉(zhuǎn)過180°。

磁場轉(zhuǎn)速n

=60f/2(r/min)

即：360°上布置2組

A/B/C繞組，稱為2對極。?

通式：

定子圓周上布置P組繞組，稱為P對極。

磁場轉(zhuǎn)速n

=60f/p(r/min)?要點改變電流頻率，就能夠改變電機（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)速。伺服電機：電機轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場完全一致，同步電機。感應電機：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須略低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，異步電機。

?感應電機轉(zhuǎn)速

n=（1-S）60f/p(r/min)1.某電機的銘牌如圖所示，問：該電機的磁極對數(shù)和同步轉(zhuǎn)速各為多少？?練一練：三相感應電動機型號Y100L1—4接法△/Y

功率2.2kW工作方式S1

電壓220/380V絕緣等級B電流8.6/5A溫升70℃轉(zhuǎn)速1430r/min重量34kg頻率50Hz編號

×電機廠出廠日期

解：

∵感應電機的同步轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速基本相同

∴p

≈60f/ne=60×50/1430≈2n0≈ne≈60f/p=1500（r/min）答：該感應電機的磁極對數(shù)為2，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。2.

FANUC-βi22s交流伺服電機的銘牌數(shù)據(jù)為：額定轉(zhuǎn)速ne=2000r/min，額定頻率fe=133Hz，問：該伺服電機的極對數(shù)為多少？解：∵伺服電機為同步電機

∴n0

=ne=60f/p代入后得：p

=60f/ne=60×133

/2000=4答：該伺服電機的極對數(shù)為4。?練一練（不定項選擇）：1.采用國際單位制時電機的機電能量轉(zhuǎn)換式為…（）A.

P=M×n/9550

B.

P=M×ωC.M=Mf+J(dω/dt)

D.f=Blv2.電機功率/轉(zhuǎn)矩換算式P=M×n/9550中P、M、n的單位分別為

………………………

（）A.

kW、Nm、rad/s

B.

kW、Nm、r/minC.W、Nm、r/minD.kW、kgm、r/min

3.以下屬于恒轉(zhuǎn)矩負載的是……（）A.

電梯B.

機床進給C.機床主軸D.風機4.

以下屬于恒功率負載的是……（）A.

電梯B.

機床進給C.機床主軸D.風機5.數(shù)控機床進給采用伺服電機驅(qū)動的原因是…

（）A.

保證最大進給力不變B.屬于恒轉(zhuǎn)矩負載

C.保證切削能力不變D.屬于恒功率負載6.以下對數(shù)控機床主軸調(diào)速描述正確的是

……（）A.主軸屬于恒功率負載B.恒功率范圍越大越好C.主軸屬于恒轉(zhuǎn)矩負載

D.恒轉(zhuǎn)矩范圍越大越好7.

以下對無刷直流電機描述正確的是…………（）A.

簡稱BLDCMB.

屬于交流伺服電機范疇C.簡稱PMSM

D.

屬于直流伺服電機范疇

8.以下對PMSM電機描述正確的是……………（）A.

交流伺服電機B.

交流永磁同步電機C.直流伺服電機

D.無刷直流電機9.輸入頻率不變時轉(zhuǎn)速不隨負載變化的是……

（）A.

同步電機B.交流主軸電機

C.感應電機D.交流伺服電機10