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1、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,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,二、特点,6.2 直流电动机,一、工作原理,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,旋转,反电动势,做功,电磁关系,二、直流电机的基本结构,直流电机的定子,(a)主磁极,(b)机座,直流电机的转
2、子,(a)转子主体,(b)电枢钢片,直流单机的机构,三、直流电机的励磁方式,+Ua,+Uf,他励,并励,串励,复励,四、直流电动机的电压平衡方程式,励磁电压 Uf If,电枢电压 Ua Ia,T,n,励磁电路：Uf=Rf If电枢电路：Ua=E+Ra Ia,五、直流电机的电磁转矩及电动势,T=CT Ia CT 转矩常数：,(Nm),CT=9.55 CE,E=CE n CE 电动势常数：,(V),六、电动机的转速和转向,机械特性,调解特性,Tb,转向取决于电磁转矩 T 的方向，而 T 的方向取决于 和 Ia 的方向。,磁场反向,电枢反向,七、直流电动机的驱动电路,双极型功率放大器,a)T形,b)
3、H桥型,H形PWM功率放大器控制原理图,6.3 直流伺服电动机,一、基本结构,与普通小型直流电动机相同；,+Ua,电磁式,+Uf,+Ua,永磁式,二、工作原理,施加 Ua,主磁通：,T,n,E,电磁转矩：T=CT Ia 电动势：E=CE n电枢电路电压方程：Ua=E+Ra Ia,三、控制方式及其特性,电枢控制式 Uf=UfN，,Ua=Uc（控制电压）,Uc3Uc2Uc1,机械特性,T3T2T1,控制特性,磁场控制式,Ua=UaN，Uf=Uc（控制电压）忽略磁路饱和、不计电枢反应，则=CUf=C Uc,UC3Uc2Uc1,机械特性,控制特性是非线性。直流伺服电动机的功率 1 600 W。,6.4
4、 交流伺服电动机,一、基本结构,空心杯形转子交流伺服电动机的结构示意图,二、工作原理,当两相绕组分别加上相位相差 90o 的额定电压时：对称两相运行 ic 和 if 产生 圆形旋转磁场产生 T 转子旋转。如果 uc 反相，即改变 ic 和 if 的相序旋转磁场改变方向 n 的方向改变。同时减小 uc 和 uf 而保持其 90o 的相位差圆形磁通势 的幅值 T n。,SM,控制绕组,励磁绕组,6.4 步进电动机,一、功能、用途和分类,功能 将电脉冲信号转换成转角或转速信号。转角 脉冲信号的个数；转速 n 脉冲信号的频率。用途 高精度的角度控制。分类 按定子相数不同：三相、四相、五相、六相等；按转
5、子材料不同：永磁式、磁阻式（反应式）和混合式。,二、基本结构,(1)定子(2)转子,三相磁阻式步进电动机原理图,步进电动机的典型结构,三、工作原理,一拍 从一次通电到另一次通电。步距角 每一拍转子转过的角度。,(1)m 相单 m 拍运行（三相单三拍运行）,(2)m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行）,(3)m 相单双 2m 拍运行（三相单双六拍运行）,(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。,U 相通电,V 相通电,W 相通电,一步,两步,三步,步距角：=30,(2)m 相双 m 拍运行（三相双三拍运行）,通电顺序：UV 相VW 相WU 相。,UV 相通电,VW 相通电,WU 相通电,步距角：=30,(3)m 相单双 2m 拍运行(三相单双六拍运行）,通电顺序：UUV VVW W WU U。,1,2,3,4,5,6,步距角：=15,步距角,转速 一个 转(1/zN)圈，脉冲频率为 f 每秒转(f/zN)圈。,例如：三相步进电动机 z=40，则采用单/双三拍时：,采用三相六拍时：,步进电动机的参数,驱动电源,最大静转矩、起动频率、运行频率。步进电动机的控制方式,
