苏州大学机电工程学院机电一体化系统设计课件 第六章.pptVIP

第六章 控制电动机及其驱动电路 本章的学习内容： 6.1 常用控制电机的分类和特点 6.2 直流电动机 6.3 直流伺服电动机 6.4 交流伺服电动机 6.5 步进电动机 6.1 常用控制电机的分类和特点 一、分类 二、特点 6.2 直流电动机 一、工作原理 二、直流电机的基本结构 三、直流电机的励磁方式 四、直流电动机的电压平衡方程式 五、直流电机的电磁转矩及电动势 六、电动机的转速和转向 七、直流电动机的驱动电路 6.3 直流伺服电动机 一、基本结构 二、工作原理 三、控制方式及其特性 6.4 交流伺服电动机 一、基本结构 二、工作原理 6.4 步进电动机 一、功能、用途和分类 二、基本结构 三、工作原理 1 4 2 3 1 4 2 3 1 4 2 3 1 4 2 3 U1 U2 V1 V2 W2 W1 (1) m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行） 通电顺序： U 相→V 相→W 相→U 相。 ① U 相通电 1 4 2 3 U1 U2 V1 V2 W2 W1 1 4 2 3 ② V 相通电 U1 U2 V1 V2 W2 W1 ③ W 相通电 1 4 2 3 1 4 2 3 一步 两步 三步 ※ 步距角：θ = 30° * * 常用电动机 固定磁阻电动机 变磁阻电动机 无磁电动机 直流伺服电机 交流伺服电机 反应式步进电动机 永磁式步进电动机 混合式步进电动机 直线步进电动机 —— 超声波电机 低速大转矩、无电磁干扰、动作响应快、无输入自锁 超声波电动机 提供直线运动、结构简单、惯量小 直线步进电动机 启动和运行频率较高、需正负脉冲供电、消耗功率较小、有定位转矩 混合式步进电动机 消耗功率较反应电机小、需正负脉冲供电、启动和运行频率较小、有定位转矩 永磁式步进电动机 启动和运行频率高、断电时无定位转矩、消耗功率较大。 反应式步进电动机 励磁电流小、体积较小、机械强度高、无电刷 交流伺服电动机 可控性好、稳定性好、响应快、有电刷接触 直流伺服电动机 特点 名称 N S －U ＋ N S ＋ U － N S N S ＋ U － ＋ U － 电刷 换向片 直流电流 交流电流 电磁转矩 (拖动转矩) 换向 机械负载 Φ 旋转 克 服 反电动势 做功 电磁关系 直流电机的定子 (a) 主磁极 (b) 机座 直流电机的转子 (a) 转子主体 (b) 电枢钢片 直流单机的机构 M If + Ua － Ia + Uf － 他 励 并 励 串 励 复 励 M + U － I If Ia M + U － I Ia M Ia If + U － I M 励磁电压 Uf →If →Φ 电枢电压 Ua →Ia ↓ →T →n →E E 励磁电路： Uf = Rf If 电枢电路： Ua = E + Ra Ia + Ua － Ia If + Uf － T = CTΦ Ia CT 转矩常数： CT = 2pN ? 单位：Wb 单位：A (N·m) CT CE = 60 2? = 9.55 CT = 9.55 CE CT = 2pN ? CE = 4pN 60 E = CEΦ n CE 电动势常数： CE = 4 pN 60 单位：r/min (V) 机械特性 E CEΦ n = Ua－Ra Ia CEΦ = Ua CEΦ = － Ra CECTΦ2 T O n T n0 调解特性 O n U Tb 转向取决于电磁转矩 T 的方向，而 T 的方向取决于 Φ 和 Ia 的方向。 M + Ua － Ia If + Uf － M + Ua － Ia If － Uf + M － Ua + Ia If + Uf － 磁场反向 电枢反向 双极型功率放大器 a)T形 b)H桥型 H形PWM功率放大器控制原理图 与普通小型直流电动机相同； SM + Ua － Ia E 电磁式 If + Uf － SM + Ua － Ia E 永磁式 施加 Ua 主磁通： Φ T →n →E 电磁转矩： T = CTΦ Ia 电动势： E = CEΦ n 电枢电路电压方程： U