交流伺服与变频技术及应用项目1课件.ppt

1、项目一、交流调速原理项目一、交流调速原理任务一、任务一、掌握电机控制的基本理论掌握电机控制的基本理论一、电磁感应定律与电磁力一、电磁感应定律与电磁力 知识回顾知识回顾 想一想：想一想： 什么叫电磁感应现象？什么叫电磁力？电磁力的方向什么叫电磁感应现象？什么叫电磁力？电磁力的方向怎样确定？怎样确定？ 学习提示学习提示 1 电磁感应：电磁感应：电流可产生磁场；磁场的变化能产生电流。电流可产生磁场；磁场的变化能产生电流。 电磁力：电磁力：通电的导体放入磁场中将会产生力。通电的导体放入磁场中将会产生力。 知识检查知识检查1. 在电磁学上，以下两图表示什么？在电磁学上，以下两图表示什么？2. 电流所产生

2、的磁场怎样表示？绘出上图的磁场。电流所产生的磁场怎样表示？绘出上图的磁场。3. 下图中的两导体受到的电磁力方向怎样？下图中的两导体受到的电磁力方向怎样？NSNSFF 电磁力：电磁力：F = BIL；电磁转矩：电磁转矩：M = 2FR； 结论：结论：电机输出转矩与电机结构（绕组半径电机输出转矩与电机结构（绕组半径R和长和长度度L）、）、磁场强度磁场强度B、电流电流I有关；结构决定后，有关；结构决定后，M决决定于定于磁场强度磁场强度 B和绕组电流和绕组电流 I。FFBILRv 电磁力和电磁转矩电磁力和电磁转矩 电机运行原理电机运行原理二、电机运行的力学基础二、电机运行的力学基础dtdJMMfdtd

3、JMMf M：电机输出转矩（Nm）Mf ：负载转矩（Nm） J ：转动惯量（kgm2）：电机角速度（rad/s） 实际：实际：电机参数以功率、转速表示。换算：电机参数以功率、转速表示。换算： = 2n/60 n：电机转速（r/min）M = 9550P/n P：电机功率（kW）M = Mf +JddtP = Mv 机械特性机械特性 电机的最大允许输出（功率、转矩）与转速有关，额定值只能表示额定转速时的值。r 机械特性：机械特性：全范围反映电机输出转矩、功率和转速关系的曲线。MnneMePnnePenMneMe伺服电机伺服电机主轴电机主轴电机感应电机感应电机 问题：问题： 为什么不同电机的机械特

4、性的表示方法不一样？ 原因：原因：电机的适用范围不同。不同电机用于不电机的适用范围不同。不同电机用于不同类型的负载驱动，其要求不同。同类型的负载驱动，其要求不同。 例如：例如：数控机床的控制数控机床的控制 刀具的刀具的进给运动进给运动（前后、左右移动）：（前后、左右移动）： 主要技术指标：主要技术指标：最大进给力。最大进给力。 刀具的刀具的旋转运动旋转运动（切削工件）：（切削工件）： 主要技术指标：主要技术指标：单位时间能够去除的材料体积。单位时间能够去除的材料体积。 决定机床加工能力的参数，不能因为刀具移动决定机床加工能力的参数，不能因为刀具移动速度、转速的变化而变化。速度、转速的变化而变化

5、。M=F（h/2）h：滚珠丝杠螺距，结构定后，h不变。 结论：结论： 负载要求电机的输出转矩不变。 刀具进给刀具进给 刀具切削刀具切削 结论：结论： 负载要求电机的输出功率不变。Q = k Pk：与刀具、工与刀具、工件材料有关，件材料有关，工艺决定后固工艺决定后固定不变。定不变。r 恒功率负载：恒功率负载：功率不随转速改变的负载。例如，例如，数控机床的刀具旋转切削。数控机床的刀具旋转切削。主轴电机以输出功率作为主要参数。主轴电机以输出功率作为主要参数。r 恒转矩负载：恒转矩负载：转矩不随转速改变的负载。例如，例如，数控机床的刀具进给。数控机床的刀具进给。 伺服电机以输出转矩作为主要参数。伺服电

6、机以输出转矩作为主要参数。v 负载类型负载类型任务二、任务二、了解伺服电机的运行原理了解伺服电机的运行原理一、伺服电机运行原理一、伺服电机运行原理v BLDCM运行运行 BLDCM = Brush Less DC Motor 中文名：无刷直流电机中文名：无刷直流电机电刷：电刷：改变电流方向的装置改变电流方向的装置问题：问题：绕组通断将产生电弧绕组通断将产生电弧（火花），电机转速（火花），电机转速不能太高、要更换。不能太高、要更换。FFBILR电刷v BLDCM运行原理运行原理NST1T2T3T4T5T6+VC0VA+B+C+A-B-C-直流直流FFn依次切换：依次切换：T1/T6 T6/T2

7、T2/T4 T4/T3 T3/T5 T5/T1 T1/T6，电机逆时针，电机逆时针旋转旋转依次切换：依次切换：T1/T6 T1/T5 T5/T3 T3/T4 T4/T2 T2/T6 T6/T1，电机顺时针，电机顺时针旋转旋转ABCT1T1T4T2T5T6T3 特点： 不需要换向器、控制简单、转矩波动较大v PMSM运行原理运行原理ABCT1T1T4T2T5T6T3 PMSM = Permanent Magnet Synchronous Motor中文名：永磁同步电机中文名：永磁同步电机 同步电机：供电的电源为三相、正弦波交流电。任务三、了解感应电机运行原理任务三、了解感应电机运行原理 想一想：

8、想一想： 假如电机的转子没有安装永久磁铁，电机假如电机的转子没有安装永久磁铁，电机能否旋转？能否旋转？ 答案：答案：能够。就是感应电机。因为定子通能够。就是感应电机。因为定子通入三相正弦波交流后，能够产生旋转磁场。入三相正弦波交流后，能够产生旋转磁场。v 感应电机原理感应电机原理 通俗理解：通俗理解：利用定子利用定子旋转磁场旋转磁场吸引转子旋转。吸引转子旋转。ABCABCCBA 旋转磁场的产生原理旋转磁场的产生原理v 转速转速和和频率频率 电流变化电流变化360 ，磁场转过，磁场转过360（1转）。转）。 电流变化速度：交流电的频率电流变化速度：交流电的频率 f，Hz = 1/s。 磁场转速磁

9、场转速 n = f ( r/s ) = 60f ( r/min ) 旋转磁场转速称为旋转磁场转速称为同步转速同步转速 圆周上只布置圆周上只布置1组组A/B/C绕组，称为绕组，称为1对极对极 推论：推论：180上布置上布置 1组组A/B/C绕组，绕组，电流变化一周电流变化一周期，磁场转过期，磁场转过180。 磁场转速磁场转速 n = 60f / 2 ( r/min ) 即：即：360上布置上布置 2组组 A/B/C绕组，绕组，称为称为2对极对极 。 通式：通式： 定子圆周上布置定子圆周上布置 P组组 绕组，绕组，称为称为P对极对极 。 磁场转速 n = 60f / P ( r/min ) 要点要点 改变频率，就能够改变电机（转子）转速。改变频率，就能够改变电机（转子）转速。 伺服电机：伺服电机： 电机电机转速与旋转磁场完全一致，转速与旋转磁场完全一致，同步同步电机。电机。 感应电机：感应电机：转子转速必须略低于旋转磁场转速，转子转速必须略低于旋转磁场转速， 异步电机。异步电机。 感应电机转速感应电机转速 n =（1-S）60f / p ( r/min )