常用电机的认知-最全资料课件.pptx

1、常用电机的认知常用电机的种类各种电机速度，位置控制原理各种电动机的区别及使用场合电机驱动器的作用电动机的基本参数含义一、常见电机三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。步进电机伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。三相异步电动机伺服电机图4-1-2-1图4-1-2-2图4-1-2-3三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式

2、两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难特点绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。结构图4-1-2-4图4-1-2-501020304伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。转矩能通过控制器输出的电流进行控制；电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。一般地，伺服

3、电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制；转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化。字母J表示异步电动机，电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.当步进驱动器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个固定的角度。当步进驱动器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个固定的角度。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。尽管其结构复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的

4、应用，其主要缺点是调速困难YS系列三相异步电动机功率较小，适用于小型机床、泵、压缩机的驱动，接线盒均在电动机顶部三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。伺服电机的转矩可分为零速转矩和额定转矩二种国产异步电动机的种类很多，不同类型的异步电动机采用大写汉语拼音字母来表示按预定的工作方式分配各个绕组的通电脉冲；1.当步进驱动器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个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；2.通过

5、控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。4.步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。3.步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机；所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定

6、子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电

7、机旋转方向与旋转磁场方向相同。图4-1-2-6图4-1-2-7一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。直流伺服电动机是在定子磁场的作用下，使通有直流电的电枢（转子）受到电磁转矩的驱使，带动负载旋转。通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流伺服电动机的旋转方向和速度。当电枢绕组中电流为零时，伺服电动机则静止不动图4-1-2-8图4-1-2-9 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件在非超载的情况下，电机的

8、转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数。而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。步进电机可工作于单相通电方式，也可工作步进电机可工作于单相通电方式，也可工作于双相通电方式以及单相、双相交叉通电方于双相通电方式以及单相、双相交叉通电方式，选用不同的工作方式，可使步进电机具式，选用不同的工作方式，可使步进电机具有不同的工作性能，诸如减小步距，提高定有不同的工作性能，诸如减小步距，提高定位精度和工作稳定性等。位精度和工作稳定性等。图4-1-2-10图4-1-2-11步距角步距角：转速按预定的工作方式分配各个按预定的工作方式分配各个绕组的通电脉冲；绕组的通电脉冲；定

9、子绕组通电状态改变速度定子绕组通电状态改变速度越快，其转子旋转的速度越越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高；越高，转子的转速越高；方向改变定子绕组的通电顺序，改变定子绕组的通电顺序，将改变转子旋转方向；将改变转子旋转方向；控制步进电机的速度，使它控制步进电机的速度，使它绐终遵循加速绐终遵循加速匀速匀速减速减速的运动规律工作。的运动规律工作。K为电动机相数；K=1，2，4。Zr是转子齿数；m是运行拍数,通常等于相数或相数的整数倍.mZr360KNm 其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统各种电

10、机速度，位置控制原理转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。各种电动机的区别及使用场合三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换m是运行拍数,通常等于相数或相数的整数倍.伺服驱动器对伺服电机采用矢量控制，伺服电机的转矩在零速额定转速内，可以保持恒转矩输出，所以伺服电机有一个确定的功率指标额定功率一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和

11、输出转矩应用于一般无特殊要求的机械设备、如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、搅机、空气压缩机等YS系列三相异步电动机功率较小，适用于小型机床、泵、压缩机的驱动，接线盒均在电动机顶部使用场合调速方法 绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。特点 笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难运行方式 三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。图

12、4-1-2-12图4-1-2-13 直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应快等优点。尽管其结构复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用。与直流伺服电动机比较，交流伺服电动机不需要电刷和换向器，因而维护方便和对环境无要求；此外，交流电动机还具有转动惯量、体积和重量较小，结构简单、价格便宜等优点；尤其是交流电动机调速技术的快速发展，使它得到了更广泛的应用。应用场合区别只要是要有动力源的，而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较

13、高的设备。图4-1-2-14区别步进电机是典型的开环驱动装置，步进电机是典型的开环驱动装置，它将插补输出的进给脉冲转换为具它将插补输出的进给脉冲转换为具有一定方向、大小和速度的机械转有一定方向、大小和速度的机械转角位移（一个脉冲控制步进电机走角位移（一个脉冲控制步进电机走一个脉冲当量），并带动机械部件一个脉冲当量），并带动机械部件运动运动。应用场合在机床设备中，开环伺服系统的精度在机床设备中，开环伺服系统的精度主要由步进电机决定，速度也受步进主要由步进电机决定，速度也受步进电机性能的限制。但它的结构和控制电机性能的限制。但它的结构和控制简单，容易调整，在速度和精度要求简单，容易调整，在速度和精

14、度要求不太高的场合，仍有一定的使用价值不太高的场合，仍有一定的使用价值图4-1-2-15图4-1-2-16驱动器伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品图4-1-2-17步进电机驱动器是一种将电脉冲 转化为角位移的执行机构。当步进驱动器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度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控

15、制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速和定位的目的广泛应用于雕刻机、水晶研磨机、中型数控机床、脑电绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切料送料系统等分辨率较高的大、中型数控设备图4-1-2-18图4-1-2-19三相异步电动机型号是表示电动机的品种、规格、极数等量的一种产品代号国产异步电动机的种类很多，不同类型的异步电动机采用大写汉语拼音字母来表示常用国产异步电动机有Y、J、JO、JR等系列其中Y系列电动机是我国最新设计的统一系列产品J、JO、JR是旧系列产品。字母J表示异步电动机，O表示封闭式电动机，R表示绕线式电动机。

16、常用参数常用参数转 矩 伺服电机和步进电机的转矩单位均为Nm，它表示电机出力的大小。伺服电机的转矩可分为零速转矩和额定转矩二种功 率 伺服驱动器对伺服电机采用矢量控制，伺服电机的转矩在零速额定转速内，可以保持恒转矩输出，所以伺服电机有一个确定的功率指标额定功率转子惯量伺服驱动器对于伺服电机所带的负载惯量的要求是，适用负载惯量为小于电机转子惯量的5倍，所以，较大的电机转子惯量，可带较大的负载惯量，但电机的机械时间常数会增大，电机对速度的响应会降低；较小的电机转子惯量，电机的机械时间常数小，电机对速度的响应反应快，但所容许电机所带的负载惯量不能大。步进电机的一些特点1一般步进电机的精度为步进角的3

17、-5%，且不累积。步进电机外表允许的最高温度因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。电机固有步距角它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8（表示半步工作时为0.9、整步工作时为1.8），这个步距角可以称之为电机固有步距角，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。步进电机的相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.72。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩