任务24电动机驱动技术应用.pptx

任务任务2.4电动机驱动技术应电动机驱动技术应用用任务任务2.4 电动机驱动技术应用电动机驱动技术应用知识与能力目标知识与能力目标熟悉直流电动机及其应用熟悉直流电动机及其应用1熟悉交流电动机及其应用熟悉交流电动机及其应用2了解步进电动机及其应用了解步进电动机及其应用34了解伺服电动机及其应用了解伺服电动机及其应用任务任务2.4 电动机驱动技术应用电动机驱动技术应用2.4.1 直流电动机认知及应用直流电动机认知及应用 2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用 2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用 2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用2.4.1 直流电动机认知及应用直流电动机认知及应用 输入的直流电能输入的直流电能 转换成机械能输出转换成机械能输出电磁相互作用电磁相互作用直流电动机直流电动机并励并励并励并励串励串励串励串励复励复励永磁永磁自励自励他励他励直直流流电电动动机机按按励励磁磁方方式式分分为为2.4.1 直流电动机认知及应用直流电动机认知及应用 调节励调节励磁电流磁电流调节电枢调节电枢端电压端电压调串入电枢调串入电枢回路的电阻回路的电阻调速调速方法方法直流电动机的转向直流电动机的转向控制可采用电枢电控制可采用电枢电压极性改变或励磁压极性改变或励磁电压极性改变来实电压极性改变来实现，但两者不能同现，但两者不能同时改变，否则电动时改变，否则电动机运转方向不变。机运转方向不变。2.4.1 直流电动机认知及应用直流电动机认知及应用 2.4.1 直流电动机认知及应用直流电动机认知及应用 直直流流电电动动机机 应用 优点 良好的调速性能良好的调速性能 较大的起动转矩较大的起动转矩 过载能力等过载能力等 低低电电压压电电路路生生产产机机械械 电动自行车电动自行车 电脑风扇电脑风扇 收录机电机等收录机电机等 大型轧钢设备大型轧钢设备 大型精密机床大型精密机床 矿井卷扬机矿井卷扬机 电缆设备电缆设备 等等2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用 交流电动机是利用定子和转子之间的电磁相互作用，交流电动机是利用定子和转子之间的电磁相互作用，将输入的交流电能转换成机械能输出的电动机。将输入的交流电能转换成机械能输出的电动机。三相交流三相交流电动机电动机异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机转子转速与旋转子转速与旋转子转速与旋转子转速与旋转磁场之间的转磁场之间的转磁场之间的转磁场之间的关系关系关系关系电动机正常运电动机正常运电动机正常运电动机正常运行通电的相数行通电的相数行通电的相数行通电的相数分为分为分为分为单相交流单相交流电动机电动机根据根据根据根据交流电动机交流电动机2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用很多交流电动机带减速机构，将转速降到需要的速度并提高转矩输出。很多交流电动机带减速机构，将转速降到需要的速度并提高转矩输出。三相异步电动机的优点有良好的工作性能三相异步电动机的优点有良好的工作性能和较高的性价比等和较高的性价比等变频调速变频调速由于调速性能优越，由于调速性能优越，能平滑调速、调速范围广及效能平滑调速、调速范围广及效率高等诸多优点，随着变频器率高等诸多优点，随着变频器性价比的提高和应用的推广，性价比的提高和应用的推广，越来越成为最有效的调速方式。越来越成为最有效的调速方式。变极调速变极调速变频调速变频调速改变转差改变转差率调速率调速三相异步电动三相异步电动机的调速方法机的调速方法2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用 对于三相异步电动机的运转方向的改变只需通过改变交流电动机供电电源的相序即可。当然，如果采用变频器驱动电动机，转速和转向均可通过变频器来实现。2.4.2 交流电动机认知及应用交流电动机认知及应用交流电动机的交流电动机的工作效率较高工作效率较高，又，又没有烟尘、气味，不污染环境，没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在点，所以在工农业生产工农业生产、交通运交通运输、国防、商业及家用电器、医输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备疗电器设备等各方面广泛应用。等各方面广泛应用。特别是中小型轧钢设备、矿山机特别是中小型轧钢设备、矿山机械、机床、起重运输机械、鼓风械、机床、起重运输机械、鼓风机、水泵及农副产品加工机械等机、水泵及农副产品加工机械等大部分采用三相异步电动机来拖大部分采用三相异步电动机来拖动动。2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用 步进电动机是将电脉冲信号转变步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移的执行机构为角位移的执行机构。当步进驱动器。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步距角）。根据步进电动机的度（即步距角）。根据步进电动机的工作原理，步进电动机工作时需要满工作原理，步进电动机工作时需要满足一定相序的较大电流的脉冲信号，足一定相序的较大电流的脉冲信号，生产装备中使用的步进电动机都配备生产装备中使用的步进电动机都配备有专门的步进电动机驱动装置，来直有专门的步进电动机驱动装置，来直接控制与驱动步进电动机的运转工作。接控制与驱动步进电动机的运转工作。2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用现在常用的现在常用的步进电动机步进电动机永磁式永磁式（PM）反应式反应式（VR）混合式混合式（HB）步进电动机及驱动装置步进电动机及驱动装置 步进电动机受脉冲的控制，其步进电动机受脉冲的控制，其转子的转子的角位移量和转速与输入脉冲的数量和脉冲角位移量和转速与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比频率成正比，可以通过控制脉冲个数来控，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时也可以通过同时也可以通过控制脉冲频率控制脉冲频率来控制电机来控制电机转动的转动的速度速度和和加速度加速度，从而达到调速的目，从而达到调速的目的。步进电动机的的。步进电动机的运行特性运行特性还与其线圈绕还与其线圈绕组的组的相数相数和和通电运行方式通电运行方式有关。有关。2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用 步进电动机的运行特性不仅与步进电动步进电动机的运行特性不仅与步进电动机本身和负载有关，而且与配套使用的驱动机本身和负载有关，而且与配套使用的驱动装置也有着十分密切的关系。现在使用的绝装置也有着十分密切的关系。现在使用的绝大部分步进电机驱动装置都采用有大部分步进电机驱动装置都采用有硬件环形硬件环形脉冲分配器脉冲分配器，与，与功率放大器功率放大器集成在一起，共集成在一起，共同构成步进电动机的驱动装置，可实现同构成步进电动机的驱动装置，可实现脉冲脉冲分配分配和和功率放大功率放大两个功能。步进电动机驱动两个功能。步进电动机驱动装置上还设置有多种功能选择开关，用于实装置上还设置有多种功能选择开关，用于实现具体工程应用项目中驱动器现具体工程应用项目中驱动器步距角的细分步距角的细分选择选择和和驱动电流大小的设置驱动电流大小的设置。2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用步进电动机在实际应用中步进电动机在实际应用中 按照步进电动按照步进电动机和驱动器装置具机和驱动器装置具体的对应电气接口体的对应电气接口关系连接好硬件线关系连接好硬件线路路123 根据需要设置根据需要设置好驱动器装置上步好驱动器装置上步距角细分选择与电距角细分选择与电流设置开关流设置开关 控制器只需要提控制器只需要提供一组控制步进电动供一组控制步进电动机转速和方向的机转速和方向的mW数量级功率的可调脉数量级功率的可调脉冲序列就可驱动电动冲序列就可驱动电动机工作机工作步进电动机步进电动机结构简单、价格结构简单、价格结构简单、价格结构简单、价格便宜、精度较高便宜、精度较高便宜、精度较高便宜、精度较高以及使用方便等以及使用方便等以及使用方便等以及使用方便等优点优点优点优点缺点缺点 应用应用 优点优点在计算机的数字在计算机的数字在计算机的数字在计算机的数字开环控制系统中开环控制系统中开环控制系统中开环控制系统中应用广泛，例如应用广泛，例如应用广泛，例如应用广泛，例如数控机床、印刷数控机床、印刷数控机床、印刷数控机床、印刷设备、打印机、设备、打印机、设备、打印机、设备、打印机、自动记录仪等都自动记录仪等都自动记录仪等都自动记录仪等都有应用有应用有应用有应用一是用得不好有一是用得不好有一是用得不好有一是用得不好有可能失步，二是可能失步，二是可能失步，二是可能失步，二是控制精度相对较控制精度相对较控制精度相对较控制精度相对较低，而且运动中低，而且运动中低，而且运动中低，而且运动中无法确定运动部无法确定运动部无法确定运动部无法确定运动部件的准确位子件的准确位子件的准确位子件的准确位子但是对于工但是对于工作精度要求作精度要求不是很高的不是很高的领域一般都领域一般都可满足工作可满足工作要求。要求。2.4.3 步进电动机认知及应用步进电动机认知及应用2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用 伺服电动机伺服电动机又称执行又称执行电动机，在自动控制系统电动机，在自动控制系统中，中，用做执行元件用做执行元件把所，把所接收到的接收到的电信号转换电信号转换成电成电动机轴上的动机轴上的角位移角位移或或角速角速度度输出。其输出。其主要的特点主要的特点是，是，当信号电压为零时无自转当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。加而匀速下降。2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用伺伺服服电电动动机机直流直流交流交流伺服电动机的分类伺服电动机的分类2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用伺服电动机及驱动器伺服电动机及驱动器2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用 交流伺服电动机也是无刷交流伺服电动机也是无刷电动机，分为同步和异步电动电动机，分为同步和异步电动机，目前运动控制中一般都用机，目前运动控制中一般都用同步电动机，它的功率范围大，同步电动机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。低速平稳运行的应用。伺服控制单元伺服控制单元功率驱动单元功率驱动单元通讯接口单元通讯接口单元伺服电动机伺服电动机相应的反馈检测器件相应的反馈检测器件交流永磁同步交流永磁同步伺服驱动器伺服驱动器2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用交流永磁同步伺服驱动器的组成交流永磁同步伺服驱动器的组成 伺服控制伺服控制伺服控制伺服控制单元包括单元包括单元包括单元包括电流控制电流控制器器速度控制速度控制器器位置控制位置控制器器转矩转矩交流伺服电动机的转动交流伺服电动机的转动精度决定于电动机自带精度决定于电动机自带编码器的精度（线数）编码器的精度（线数）2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用 交流永磁同步驱动器其集交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性还体现了强大的智能化、柔性化，是传统的驱动系统所不可化，是传统的驱动系统所不可比拟的。比拟的。2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用当前，高性能的电伺服系统大多采当前，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统全数字位置伺服系统。德国西门子德国西门子德国西门子德国西门子安川安川安川安川美国科尔摩根美国科尔摩根美国科尔摩根美国科尔摩根日本松下日本松下日本松下日本松下控制精度高控制精度高矩频特性好矩频特性好运行性能优良运行性能优良响应速度快响应速度快过载能力较强过载能力较强交流伺服交流伺服交流伺服交流伺服电动机优点电动机优点电动机优点电动机优点但由于伺服电动机成但由于伺服电动机成本都比较高，所以，本都比较高，所以，在控制系统的设计过在控制系统的设计过程中要综合考虑控制程中要综合考虑控制要求、成本等多方面要求、成本等多方面的因素，选用适当的的因素，选用适当的控制电动机。控制电动机。2.4.4 伺服电动机认知及应用伺服电动机认知及应用