機電一體化原理與應(yīng)用-第四章課件

機電一體化原理與應(yīng)用

第四章

----機電一體化原理與應(yīng)用

第四章

----4.1典型載荷分析載荷：執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算的一項重要原始數(shù)據(jù)。分類：摩擦載荷、慣性載荷以及各種環(huán)境載荷等---2022年10月28日4.1典型載荷分析載荷：執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算的一項重要原始數(shù)據(jù)4.1.1摩擦載荷

1、定義當兩個物體間有相對運動或有相對運動的趨勢時才產(chǎn)生摩擦載荷。它是兩物體接觸面上存在的一種阻止運動的力或力矩。2、分類靜摩擦和動摩擦滾動摩擦和滑動摩擦干摩擦、半干摩擦、濕摩擦。---2022年10月28日4.1.1摩擦載荷

1、定義---2022年10月223、摩擦力的計算1）靜摩擦力按庫侖摩擦定律得：fs一般在0.1～0.3以上。2）動摩擦力f一般在0.1～0.3以下。---2022年10月28日3、摩擦力的計算---2022年10月22日3）干摩擦、半干摩擦符合庫侖定律。4）濕摩擦濕摩擦與干摩擦的機理截然不同，但為了計算方便．工程上仍沿用摩擦系數(shù)的概念。一般f=0.012～0.10。5）滾動摩擦---2022年10月28日3）干摩擦、半干摩擦---2022年10月22日4、摩擦力矩摩擦力與其作用力臂的乘積即為摩擦力矩。5、減小摩擦載荷的措施減小正壓力、摩擦系數(shù)和作用力臂。為了減小摩擦系數(shù)，可用滾動摩擦代替滑動摩擦，用濕摩擦代替干摩擦。---2022年10月28日4、摩擦力矩---2022年10月22日4.1.2慣性載荷1、產(chǎn)生條件慣性載荷由于一定質(zhì)量的物體具有加速度或角加速度才產(chǎn)生的。2、慣性載荷的計算1）回轉(zhuǎn)運動慣性載荷的計算計算轉(zhuǎn)動慣量、角速度、角加速度等參數(shù)。---2022年10月28日4.1.2慣性載荷1、產(chǎn)生條件---2022年10月2計算等效轉(zhuǎn)動慣量：圖中，L為低速軸，JL為轉(zhuǎn)動慣量，h為高速軸，傳動比為：令Jlh為JL折算到高速軸h上的折算轉(zhuǎn)動慣量---2022年10月28日計算等效轉(zhuǎn)動慣量：圖中，L為低速軸，JL為轉(zhuǎn)動慣量，h為高速若令效率為100%，根據(jù)能量守恒得：則慣性力矩M為M=Jε---2022年10月28日若令效率為100%，根據(jù)能量守恒得：---2022年102）移動物體慣性載荷的計算

慣性力：F=ma---2022年10月28日2）移動物體慣性載荷的計算---2022年10月22日3、減小慣性力或慣性力矩的措施減小質(zhì)量或轉(zhuǎn)動慣量

減小質(zhì)量的方法：采用減輕孔，采用空心薄壁結(jié)構(gòu)，選比重小、強度高的材料等可減小質(zhì)量。---2022年10月28日3、減小慣性力或慣性力矩的措施---2022年10月22減小轉(zhuǎn)動慣量的方法：合理布局回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，使重心盡量靠近回轉(zhuǎn)軸；對于減速傳動鏈，減小折算到高速軸的轉(zhuǎn)動慣量。---2022年10月28日減小轉(zhuǎn)動慣量的方法：合理布局回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，使重心盡量靠近回4.1.3環(huán)境載荷環(huán)境載荷指除了摩擦載荷和慣性載荷以外的載荷露天作用的系統(tǒng)受到的風載荷，高溫作用下的溫度載荷外載荷的確定，要視具體情況而定，有的可以從理論上進行推導，有的需要借助于實驗來測定。---2022年10月28日4.1.3環(huán)境載荷環(huán)境載荷指除了摩擦載荷和慣性載荷以外的載4.2負載的力矩特性1、分析的目的為了選擇電動機或其它原動機，使之滿足功率的要求。2、確定設(shè)計載荷的方法計算法、類比法和實測法。---2022年10月28日4.2負載的力矩特性1、分析的目的---2022年103、電動機克服負載力矩的兩種典型情況一種為峰值力矩，它對應(yīng)于電動機最嚴重的工作情況；一種為均方根力矩，它對應(yīng)于電動機長期連續(xù)地變載荷工作的情況。---2022年10月28日3、電動機克服負載力矩的兩種典型情況---2022年101）負載的峰值力矩特性折算到電動機軸上的負載力矩為

折算到電動機軸上的負載峰值力矩是總傳動比的函數(shù)。---2022年10月28日1）負載的峰值力矩特性---2022年10月22日2）負載的均方根力矩特性折算到電動機軸上的均方根力矩為Mw—作用在負載軸上的瞬時風力矩；Mf—作用在負載軸上的瞬時摩擦力εL—負載軸的瞬時角速度；T—載荷變化的周期it—從電動機軸到負載軸的總傳動比。---2022年10月28日2）負載的均方根力矩特性---2022年10月22日4.3傳動鏈的精度分析4.3.1傳動精度的概念傳動鏈傳動精度：傳動誤差和空程誤差1、傳動誤差：指輸入軸單向轉(zhuǎn)動時，輸出軸轉(zhuǎn)角的實際值相對于理論值的變動量---2022年10月28日4.3傳動鏈的精度分析4.3.1傳動精度的概念---20---2022年10月28日---2022年10月22日2、空程誤差：輸入軸正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量。---2022年10月28日2、空程誤差：輸入軸正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的4.3.2提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施提高零部件本身的精度；合理設(shè)計傳動鏈，減少零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響；采用消隙結(jié)構(gòu)，以減少或消除空程誤差。---2022年10月28日4.3.2提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施提高零部件本身的精度；----2022年10月28日---2022年10月22日4.4電動機傳動（驅(qū)動）系統(tǒng)1、伺服電動機分類交流電動機和直流電動機2、比較交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護工作量小，但起、制動及調(diào)速性能不如直流電動機。---2022年10月28日4.4電動機傳動（驅(qū)動）系統(tǒng)1、伺服電動機分類---23、選擇電動機原則1）不需調(diào)速機械長期工作制、短時工作制和重復短時工作制的機械，應(yīng)采用交流電機。---2022年10月28日3、選擇電動機原則---2022年10月22日

僅在某些操作特別頻繁、交流電動機在發(fā)熱和起、制動特性不能滿足要求時，才考慮直流電動機。只需幾級固定速度的機械，可采用多極交流電動機。---2022年10月28日僅在某些操作特別頻繁、交流電動機在發(fā)熱和起、制動特性不能滿2、需要調(diào)速的機械1）轉(zhuǎn)速與功率之積。轉(zhuǎn)速與功率之積受換向器能力限制目前一般認為直流電動機該值最大為106kW.r/min，當接近或超過該值宜采用交流電動機。---2022年10月28日2、需要調(diào)速的機械---2022年10月22日2）飛輪力矩。---2022年10月28日2）飛輪力矩。---2022年10月22日3）在環(huán)境惡劣場合，宜采用無換向器、無火花、易密閉的交流電動機---2022年10月28日3）在環(huán)境惡劣場合，宜采用無換向器、無火花、易密閉的交流電動4)交、直流電動機調(diào)速性能差不多,但交流電動機的飛輪力矩小，響應(yīng)速度要快一些。---2022年10月28日4)交、直流電動機調(diào)速性能差不多,但交流電動機的飛輪力矩小，4.4.1直流電動機一、特點具有良好的調(diào)速特性較大的起動轉(zhuǎn)矩相對功率大快速響應(yīng)結(jié)構(gòu)復雜成本較高---2022年10月28日4.4.1直流電動機---2022年10月22日二、分類按激磁方式可分為電磁式和永磁式兩種。電磁式的磁場由激磁繞組產(chǎn)生；永磁式的磁場由永久磁體產(chǎn)生。---2022年10月28日二、分類---2022年10月22日

---2022年10月28日---2022年10月22日三、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性電壓方程：轉(zhuǎn)矩方程：---2022年10月28日三、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性電壓方程：---2022年1將Ic代入轉(zhuǎn)矩方程得：---2022年10月28日將Ic代入轉(zhuǎn)矩方程得：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日1）當Ωm＝0時，即電動機為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)或起動狀態(tài)，稱Ms為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩）---2022年10月28日1）當Ωm＝0時，---2022年10月22日2）Mm＝0時，即電動機為空載狀態(tài)稱Ω0為空載轉(zhuǎn)速---2022年10月28日2）Mm＝0時，---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日調(diào)節(jié)特性：ΩmUeMm1Mm2Mm3=0調(diào)節(jié)特性也為一組平行直線轉(zhuǎn)矩一定，速度和電壓成正比；轉(zhuǎn)矩越大，啟動電壓越大;Mm1>Mm2>Mm3---2022年10月28日調(diào)節(jié)特性：ΩmUeMm1Mm2Mm3=0調(diào)節(jié)特性也為一組平行

四、總結(jié)

1、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性是一組斜率相同的直線。每條轉(zhuǎn)矩特性和一種電樞電壓相對應(yīng)，與Ω軸的交點是該電樞電壓下的理想空載角速度，與Mm軸的交點則是該電樞電壓下的啟動轉(zhuǎn)矩。---2022年10月28日 四、總結(jié)---2022年10月22日 2、直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性也是一組斜率相同的直線。每條調(diào)節(jié)特性和一種電磁轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)，與Uc軸的交點是啟動時的電樞電壓。---2022年10月28日 2、直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性也是一組斜率相同的直線。每條調(diào)

3、調(diào)節(jié)特性的斜率為正，說明在一定的負載下，電動機轉(zhuǎn)速隨電樞電壓的增加而增加；而轉(zhuǎn)矩特性的斜率為負，說明在電樞電壓不變時，電動機轉(zhuǎn)速隨負載轉(zhuǎn)矩增加而降低。---2022年10月28日 3、調(diào)節(jié)特性的斜率為正，說明在一定的負載下，電動機轉(zhuǎn)速隨電五、選擇電機應(yīng)考慮的幾點1、要滿足負載所需要的瞬時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，即能夠克服峰值負載所需要的功率；---2022年10月28日五、選擇電機應(yīng)考慮的幾點---2022年10月22日2、當電動機的工作周期可以與其發(fā)熱時間常數(shù)相比較，必須考慮電機的熱定額問題。通常用負載的均方根功率作為確定電動機發(fā)熱功率的基礎(chǔ)。---2022年10月28日2、當電動機的工作周期可以與其發(fā)熱時間常數(shù)相比較，必須考慮電1）若電動機在峰值力矩下，以峰值轉(zhuǎn)速不斷地驅(qū)動負載，則電動機功率按下式估算：---2022年10月28日1）若電動機在峰值力矩下，以峰值轉(zhuǎn)速不斷地驅(qū)動負載，則電動機2）若電機長期連續(xù)工作在變載荷之下時，比較合理的是按負載均方根來估算電動機功率：---2022年10月28日2）若電機長期連續(xù)工作在變載荷之下時，比較合理的是按負載均方六、驅(qū)動電路直流電機為直流供電，為了調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和方向，需要對直流電壓的大小和方向進行控制。---2022年10月28日六、驅(qū)動電路---2022年10月22日目前廣泛采用的直流伺服電機的晶體管驅(qū)動電路有：線性直流伺服放大器-小功率脈寬調(diào)制放大器（PWM）-大功率;低轉(zhuǎn)速---2022年10月28日目前廣泛采用的直流伺服電機的晶體管驅(qū)動電路有：---201、線性直流伺服放大器組成：線性放大元件和功率輸出級。線性放大元件:電壓放大功率輸出級:功率驅(qū)動兩種輸出形式:互補式輸出和線性橋式輸出---2022年10月28日1、線性直流伺服放大器---2022年10月22日V1和V2的作用？如何實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)？二極管的作用？---2022年10月28日V1和V2的作用？---2022年10月22日線性橋式輸出---2022年10月28日線性橋式輸出---2022年10月22日兩種輸出方式的區(qū)別：1)互補式需要兩個電源，且晶體管的額定電壓必須大于兩個外加電壓之和；2)橋式需要單個電源，且晶體管的額定電壓就等于電源電壓。---2022年10月28日兩種輸出方式的區(qū)別：---2022年10月22日特點：功率消耗較大，適用于功率比較小、電樞具有較高阻抗的情況。---2022年10月28日特點：---2022年10月22日2、脈寬調(diào)制放大器

1）特點：功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，管耗小,通常用在大功率低轉(zhuǎn)速的場合.---2022年10月28日2、脈寬調(diào)制放大器---2022年10月22日2）基本原理：利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，加在直流電動機的電樞上，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。---2022年10月28日2）基本原理：---2022年10月22日Pwm包括兩步：直流電壓轉(zhuǎn)換為方波脈沖；功率放大---2022年10月28日Pwm包括兩步：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日線性橋式輸出---2022年10月28日線性橋式輸出---2022年10月22日電壓、電流波形的電路原理圖---2022年10月28日電壓、電流波形的電路原理圖---2022年10月22日（1）當UAB＝0時，Us的正、負脈寬相等，直流分量為零，V1和V4的導通時間與V2和V3的導通時間相等，流過電樞繞組中的平均電流等于零，電動機不轉(zhuǎn)。但在交流分量作用下，電動機在停止位置處微振，這種微振有動力潤滑作用，可消除電動機啟動時的靜摩擦，減小啟動電壓。---2022年10月28日（1）當UAB＝0時，Us的正、負脈寬相等，直流分量為零，V（2）當UAB>0時，Us的正脈寬大于負脈寬，直流分量U1大于零，V1和V4的導通時間長于V2和V3的導通時間，流過繞組中的電流平均值大于零，電動機正轉(zhuǎn)，且隨著U1增加，轉(zhuǎn)速增加。---2022年10月28日（2）當UAB>0時，Us的正脈寬大于負脈寬，直流分量U1大（3）當UAB<0時，Us的直流分量U1小于零，電樞繞組中的電流平均值也小于零，電動機反轉(zhuǎn)，且反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨著U1減小而增加。 （4）當V1和V4或V2和V3始終導通時，電動機在最高轉(zhuǎn)速下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。---2022年10月28日（3）當UAB<0時，Us的直流分量U1小于零，電樞繞組中的鋸齒波發(fā)生器比較放大器延時作用延時作用反相---2022年10月28日鋸齒波發(fā)生器比較放大器延時作用延時作用反相---20224.4.2交流電動機一、特點1）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕；2）轉(zhuǎn)子慣量小，啟動快，動態(tài)性能好；---2022年10月28日4.4.2交流電動機一、特點---2022年10月223）調(diào)速范圍寬，可達1：105；4）輸出功率和轉(zhuǎn)矩較??；機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好，其效率也較直流伺服電動機低。---2022年10月28日3）調(diào)速范圍寬，可達1：105；---2022年10月2二、分類普通交流伺服電動機常用的轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠轉(zhuǎn)子和空心杯轉(zhuǎn)子兩種。---2022年10月28日二、分類---2022年10月22日1、鼠籠轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點優(yōu)點：單位輸入功率具有的起動轉(zhuǎn)矩較大;激磁電流較小;在相同性能指標時，體積和重量要比空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動機來得小;轉(zhuǎn)子機械強度高，能在較惡劣的條件下可靠地工作。---2022年10月28日1、鼠籠轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點---2022年10月22缺點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較大，低速運行時也不夠平穩(wěn)---2022年10月28日缺點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較大，低速運行時也不夠平穩(wěn)---202---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日2、空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點優(yōu)點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小;轉(zhuǎn)矩波動小;運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小缺點：激磁電流較大;體積和重量也較大;轉(zhuǎn)子機械強度較差。---2022年10月28日2、空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點---2022年10月2空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖1-空心杯轉(zhuǎn)子；2-外定子；3-內(nèi)定子；4-機殼；5-端蓋

---2022年10月28日空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖---2022年10月22日三、交流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性普通異步電機伺服電動機---2022年10月28日三、交流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性普通異步電機伺服電動機交流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩為---2022年10月28日交流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩為---2022年10月22日交流伺服電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性---2022年10月28日交流伺服電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日四、交流伺服電機的調(diào)速1、轉(zhuǎn)速公式的推導以三相異步電動機為例。當三相交流電動機的三相對稱繞組A、B、C中通以三相正弦平衡交流電時，在電機的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)同步轉(zhuǎn)速為---2022年10月28日四、交流伺服電機的調(diào)速---2022年10月22日電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為:轉(zhuǎn)差率為:旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值---2022年10月28日電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為:轉(zhuǎn)差率為:旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動1）電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）2）轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速：3）---2022年10月28日1）電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）2）轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速：3）2、交流電機調(diào)速的方式改變極對數(shù)p；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s；改變供電電源頻率f；---2022年10月28日2、交流電機調(diào)速的方式---2022年10月22日4.4.3步進電機一、定義步進電機：將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移或線位移的執(zhí)行元件。每外加一個脈沖信號，就運動一步。---2022年10月28日4.4.3步進電機一、定義---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日二、特點1、直接實現(xiàn)數(shù)字控制，且控制性能好；2、通過采用開環(huán)方式對位置或速度進行控制；3、位置誤差不會積累；4、具有自鎖能力保持轉(zhuǎn)矩---2022年10月28日二、特點---2022年10月22日三、分類根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，步進電機可分為：永磁式、變磁阻式和混合式三種。1、永磁式結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子由一對或多對極的星形永久磁鐵組成，定子極上相應(yīng)有兩相或多相控制繞組。---2022年10月28日三、分類---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日特點：控制功率小，效率高；造價便宜；步距角一般為7.5°～18°；斷電后有定位轉(zhuǎn)矩；---2022年10月28日特點：控制功率小，效率高；造價便宜；步距角一般為7.5°～12、變磁阻式（反應(yīng)式）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子和定子均由鐵心組成。定子有若干對磁極，磁極上有控制繞組，每個磁極上均勻分布若干矩形小齒。轉(zhuǎn)子的圓柱上均布小齒。---2022年10月28日2、變磁阻式（反應(yīng)式）---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

特點：結(jié)構(gòu)簡單，但轉(zhuǎn)子阻尼差，噪音大，步距角一般為1.5°～15°之間。---2022年10月28日特點：結(jié)構(gòu)簡單，但轉(zhuǎn)子阻尼差，噪音大，步距角一般為1.5°3、混合式結(jié)構(gòu)：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，磁極上有控制繞組。轉(zhuǎn)子由環(huán)形永久磁鐵構(gòu)成。---2022年10月28日3、混合式---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

特點：步距角一般為0.9°～3.6°之間；效率高；斷電后有定位轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子直徑大，不利于高速響應(yīng)

---2022年10月28日特點：步距角一般為0.9°～3.6°之間；效率高；斷電后有四.工作原理

1)

基本工作原理——就是電磁鐵工作原理。ABC---2022年10月28日四.工作原理ABC---2022年10月22日a)

A相通電，B、C相不通電，轉(zhuǎn)子齒1、3與A相定子齒對齊，轉(zhuǎn)子齒2、4與B、C相在不同方向上錯開30ob)

A相斷電，B相通電，轉(zhuǎn)子齒2、4與B相定子齒對齊，順時針旋轉(zhuǎn)30o。c)

B相斷電，C相通電，同理轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)30o。d)

通電順序為A—B—C—A時，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。如改為A—C—B—A時，轉(zhuǎn)子反向（逆時針）轉(zhuǎn)動。e)

電流換接三次，磁場轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進一個齒距角（90o＝）。---2022年10月28日a)

A相通電，B、C相不通電，轉(zhuǎn)子齒1、3與A相定子齒對齊l按A—B—C—A方式通電，稱為三相單三拍運行（）。l按A—AB—B—BC—C—CA—A方式通電，稱為三相六拍運行（）。注：步距角太大。

2)

通電方式

以三相電機為例的通電方式——單三拍、三相六拍及雙三拍等。

“單”——每次只有一相繞組通電；

“雙”——每次有兩相繞組通電；

“拍”——通電次數(shù)（即從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種通電狀態(tài)）。---2022年10月28日l按A—B—C—A方式通電，稱為三相單三拍運行（ABC三相六拍工作方式：---2022年10月28日ABC三相六拍工作方式：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

ABC三相雙三拍工作方式---2022年10月28日ABC三相雙三拍工作方式---2022年10月22---2022年10月28日---2022年10月22日五、步進電機的運行性能1、步距角和靜態(tài)步距誤差1）步距角α定義：每輸入一個脈沖信號，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。---2022年10月28日五、步進電機的運行性能---2022年10月22日公式：m：控制繞組的相數(shù)；zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；C：通電方式系數(shù)，單三拍或雙三拍時C=1，單、雙六拍C=2。步距角越小，分辨力越高，但當脈沖頻率不變時，轉(zhuǎn)子速度下降。---2022年10月28日公式：---2022年10月22日2）靜態(tài)步距誤差：由于定子、轉(zhuǎn)子的齒距分度不均勻，定轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻或鐵心分段時的錯位誤差，使實際步距角和理論步距角之間存在偏差，稱為靜態(tài)步距角誤差---2022年10月28日2）靜態(tài)步距誤差：由于定子、轉(zhuǎn)子的齒距分度不均勻，定轉(zhuǎn)子2、靜特性靜特性指標：穩(wěn)定狀態(tài)時的特性，包括矩角特性、靜轉(zhuǎn)矩及靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)等。---2022年10月28日2、靜特性---2022年10月22日

靜止狀態(tài)：當步進電動機得到連續(xù)控制脈沖時，各相繞組按預定通電方式輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步步轉(zhuǎn)動。當控制脈沖停止時，某些相繞組仍通入恒定不變的電流，這時轉(zhuǎn)子將固定于最后一步的位置上保持不動。矩角特性：靜止狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，即靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的關(guān)系---2022年10月28日靜止狀態(tài)：當步進電動機得到連續(xù)控制脈沖時，各相繞組按預定通靜轉(zhuǎn)矩：靜止狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩『不改變通電狀態(tài)，只有某相繞組在額定電壓作用下轉(zhuǎn)子所受到的電磁轉(zhuǎn)矩。

』。轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)子偏離零位后的角度，通常稱失調(diào)角。零位：通電相定子齒與轉(zhuǎn)子齒對齊的位置。---2022年10月28日靜轉(zhuǎn)矩：靜止狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩『不改變通電狀態(tài)，只有某相繞組在額定步進電機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：去掉負載后轉(zhuǎn)子能回到零位的區(qū)域---2022年10月28日步進電機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：---2022年10月22日

當轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)時，若轉(zhuǎn)子上沒有任何強制作用，則穩(wěn)定平衡點是座標原點。如果在外力矩作用下使轉(zhuǎn)子離開平衡點，那么只要失調(diào)角在-π<θ<+π范圍內(nèi)，去掉外力矩后，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)子仍能回到平衡位置點；如果不滿足這樣的條件，即θ>+π或θ<-π時，轉(zhuǎn)子就趨向前一齒后一齒的平衡點運動，而離開了正確的平衡點，所以-π<θ<+π區(qū)域稱作靜穩(wěn)定區(qū)。---2022年10月28日當轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)時，若轉(zhuǎn)子上沒有任何強制作用，則穩(wěn)定---2022年10月28日---2022年10月22日3、動特性步進運行狀態(tài)時的動特性若控制繞組通電脈沖的時間間隔大于步進電機機電過渡過程時間，這時電動機為步進運行狀態(tài)，即電脈沖由A相切換到B相，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角，但整個過程將是一個振蕩的過程。---2022年10月28日3、動特性---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日連續(xù)運行時的動特性動態(tài)轉(zhuǎn)矩：步進電機在連續(xù)運行狀態(tài)下工作時，電動機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。動特性：矩頻特性、動穩(wěn)定區(qū)、工作頻率。①矩頻特性表示步進電機的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩和脈沖頻率的關(guān)系。---2022年10月28日連續(xù)運行時的動特性---2022年10月22日

轉(zhuǎn)矩和頻率近似反比對應(yīng)于某一頻率，當負載轉(zhuǎn)矩小于它在該頻率的最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩時電機才能正常運轉(zhuǎn)---2022年10月28日轉(zhuǎn)矩和頻率近似反比---2022年10月22日②動穩(wěn)定區(qū)步進電機從一種通電狀態(tài)切換到另一種通電狀態(tài)時，不至引起失步的區(qū)域。---2022年10月28日②動穩(wěn)定區(qū)---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日③工作頻率●定義：指步進電機按照指令的要求，進行不失步工作時的最大脈沖頻率。失步包括丟步和越步?！穹诸悾翰竭M電機的工作頻率分為：起動頻率、制動頻率及連續(xù)工作頻率。---2022年10月28日③工作頻率---2022年10月22日六、步進電機的驅(qū)動電路組成：變頻信號源、脈沖分配器、功率放大器。---2022年10月28日六、步進電機的驅(qū)動電路---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日1、變頻信號源：能發(fā)出幾HZ到20～30KHz的連續(xù)可變信號發(fā)生器。2、脈沖分配器作用：把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系加到功率放大器上，使步進電機按一定的方式工作。脈沖分配器電路：用普通集成電路實現(xiàn)；用專用集成電路實現(xiàn)；用微機實現(xiàn)---2022年10月28日1、變頻信號源：能發(fā)出幾HZ到20～30KHz的連續(xù)可變信號1）普通集成電路組成的三相六拍脈沖分配器電路---2022年10月28日1）普通集成電路組成的三相六拍脈沖分配器電路---2022）專用集成電路CH250、PMM8713等。采用專用集成電路有利于降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)的可靠性，而且使用維護方便。---2022年10月28日2）專用集成電路CH250、PMM8713等。---20---2022年10月28日---2022年10月22日3）微機控制①用軟件來實現(xiàn)脈沖分配器功能，由并行口送勵磁信號去驅(qū)動電路。特點：功能靈活，微機負擔加重。②微機和專用集成芯片組成控制系統(tǒng)特點：可減輕微機的負擔，組成多功能的步進電機驅(qū)動電路。---2022年10月28日3）微機控制---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日3、功率驅(qū)動器①單電壓型驅(qū)動電路適用于小型步進電機。---2022年10月28日3、功率驅(qū)動器---2022年10月22日②高低電壓驅(qū)動電路電路中有兩種電源電壓，接通或截至相電流時使用高電壓；繼續(xù)勵磁期間使用低電壓，把電壓維持在額定值上。---2022年10月28日②高低電壓驅(qū)動電路---2022年10月22日特點：功耗??；效率高；大大提高步進電機的起動頻率和最大運行頻率。---2022年10月28日特點：---2022年10月22日③單壓斬波電路特點：通過電流反饋到斬波電路，控制功放管的開和關(guān),使控制繞組電流維持在額定值附近。線路串聯(lián)的檢測電阻很小，運行性能好，效率高。---2022年10月28日③單壓斬波電路---2022年10月22日4、細分電路細分驅(qū)動：把步進電機的步距角減小，把原來的一步再細分若干，這樣步進電機的運動近似地變?yōu)閯蛩龠\動，并能使它在任何位置不停步。---2022年10月28日4、細分電路---2022年10月22日

細分驅(qū)動的優(yōu)點：1)不改變電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步距角減小，但細分后的齒距角精度不高，且驅(qū)動電源的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復雜。2)使步進電動機運行平穩(wěn)，提高均勻性，并能減弱或消除振蕩。---2022年10月28日細分驅(qū)動的優(yōu)點：---2022年10月22日

為了實現(xiàn)細分驅(qū)動目的，步進電機繞組用階梯電流波供電。---2022年10月28日為了實現(xiàn)細分驅(qū)動目的，步進電機繞組用階梯電流波供電。----2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日機電一體化原理與應(yīng)用

第四章

----機電一體化原理與應(yīng)用

第四章

----4.1典型載荷分析載荷：執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算的一項重要原始數(shù)據(jù)。分類：摩擦載荷、慣性載荷以及各種環(huán)境載荷等---2022年10月28日4.1典型載荷分析載荷：執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算的一項重要原始數(shù)據(jù)4.1.1摩擦載荷

1、定義當兩個物體間有相對運動或有相對運動的趨勢時才產(chǎn)生摩擦載荷。它是兩物體接觸面上存在的一種阻止運動的力或力矩。2、分類靜摩擦和動摩擦滾動摩擦和滑動摩擦干摩擦、半干摩擦、濕摩擦。---2022年10月28日4.1.1摩擦載荷

1、定義---2022年10月223、摩擦力的計算1）靜摩擦力按庫侖摩擦定律得：fs一般在0.1～0.3以上。2）動摩擦力f一般在0.1～0.3以下。---2022年10月28日3、摩擦力的計算---2022年10月22日3）干摩擦、半干摩擦符合庫侖定律。4）濕摩擦濕摩擦與干摩擦的機理截然不同，但為了計算方便．工程上仍沿用摩擦系數(shù)的概念。一般f=0.012～0.10。5）滾動摩擦---2022年10月28日3）干摩擦、半干摩擦---2022年10月22日4、摩擦力矩摩擦力與其作用力臂的乘積即為摩擦力矩。5、減小摩擦載荷的措施減小正壓力、摩擦系數(shù)和作用力臂。為了減小摩擦系數(shù)，可用滾動摩擦代替滑動摩擦，用濕摩擦代替干摩擦。---2022年10月28日4、摩擦力矩---2022年10月22日4.1.2慣性載荷1、產(chǎn)生條件慣性載荷由于一定質(zhì)量的物體具有加速度或角加速度才產(chǎn)生的。2、慣性載荷的計算1）回轉(zhuǎn)運動慣性載荷的計算計算轉(zhuǎn)動慣量、角速度、角加速度等參數(shù)。---2022年10月28日4.1.2慣性載荷1、產(chǎn)生條件---2022年10月2計算等效轉(zhuǎn)動慣量：圖中，L為低速軸，JL為轉(zhuǎn)動慣量，h為高速軸，傳動比為：令Jlh為JL折算到高速軸h上的折算轉(zhuǎn)動慣量---2022年10月28日計算等效轉(zhuǎn)動慣量：圖中，L為低速軸，JL為轉(zhuǎn)動慣量，h為高速若令效率為100%，根據(jù)能量守恒得：則慣性力矩M為M=Jε---2022年10月28日若令效率為100%，根據(jù)能量守恒得：---2022年102）移動物體慣性載荷的計算

慣性力：F=ma---2022年10月28日2）移動物體慣性載荷的計算---2022年10月22日3、減小慣性力或慣性力矩的措施減小質(zhì)量或轉(zhuǎn)動慣量

減小質(zhì)量的方法：采用減輕孔，采用空心薄壁結(jié)構(gòu)，選比重小、強度高的材料等可減小質(zhì)量。---2022年10月28日3、減小慣性力或慣性力矩的措施---2022年10月22減小轉(zhuǎn)動慣量的方法：合理布局回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，使重心盡量靠近回轉(zhuǎn)軸；對于減速傳動鏈，減小折算到高速軸的轉(zhuǎn)動慣量。---2022年10月28日減小轉(zhuǎn)動慣量的方法：合理布局回轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量，使重心盡量靠近回4.1.3環(huán)境載荷環(huán)境載荷指除了摩擦載荷和慣性載荷以外的載荷露天作用的系統(tǒng)受到的風載荷，高溫作用下的溫度載荷外載荷的確定，要視具體情況而定，有的可以從理論上進行推導，有的需要借助于實驗來測定。---2022年10月28日4.1.3環(huán)境載荷環(huán)境載荷指除了摩擦載荷和慣性載荷以外的載4.2負載的力矩特性1、分析的目的為了選擇電動機或其它原動機，使之滿足功率的要求。2、確定設(shè)計載荷的方法計算法、類比法和實測法。---2022年10月28日4.2負載的力矩特性1、分析的目的---2022年103、電動機克服負載力矩的兩種典型情況一種為峰值力矩，它對應(yīng)于電動機最嚴重的工作情況；一種為均方根力矩，它對應(yīng)于電動機長期連續(xù)地變載荷工作的情況。---2022年10月28日3、電動機克服負載力矩的兩種典型情況---2022年101）負載的峰值力矩特性折算到電動機軸上的負載力矩為

折算到電動機軸上的負載峰值力矩是總傳動比的函數(shù)。---2022年10月28日1）負載的峰值力矩特性---2022年10月22日2）負載的均方根力矩特性折算到電動機軸上的均方根力矩為Mw—作用在負載軸上的瞬時風力矩；Mf—作用在負載軸上的瞬時摩擦力εL—負載軸的瞬時角速度；T—載荷變化的周期it—從電動機軸到負載軸的總傳動比。---2022年10月28日2）負載的均方根力矩特性---2022年10月22日4.3傳動鏈的精度分析4.3.1傳動精度的概念傳動鏈傳動精度：傳動誤差和空程誤差1、傳動誤差：指輸入軸單向轉(zhuǎn)動時，輸出軸轉(zhuǎn)角的實際值相對于理論值的變動量---2022年10月28日4.3傳動鏈的精度分析4.3.1傳動精度的概念---20---2022年10月28日---2022年10月22日2、空程誤差：輸入軸正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量。---2022年10月28日2、空程誤差：輸入軸正向回轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪蚧剞D(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的4.3.2提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施提高零部件本身的精度；合理設(shè)計傳動鏈，減少零部件制造、裝配誤差對傳動精度的影響；采用消隙結(jié)構(gòu)，以減少或消除空程誤差。---2022年10月28日4.3.2提高傳動精度的結(jié)構(gòu)措施提高零部件本身的精度；----2022年10月28日---2022年10月22日4.4電動機傳動（驅(qū)動）系統(tǒng)1、伺服電動機分類交流電動機和直流電動機2、比較交流電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護工作量小，但起、制動及調(diào)速性能不如直流電動機。---2022年10月28日4.4電動機傳動（驅(qū)動）系統(tǒng)1、伺服電動機分類---23、選擇電動機原則1）不需調(diào)速機械長期工作制、短時工作制和重復短時工作制的機械，應(yīng)采用交流電機。---2022年10月28日3、選擇電動機原則---2022年10月22日

僅在某些操作特別頻繁、交流電動機在發(fā)熱和起、制動特性不能滿足要求時，才考慮直流電動機。只需幾級固定速度的機械，可采用多極交流電動機。---2022年10月28日僅在某些操作特別頻繁、交流電動機在發(fā)熱和起、制動特性不能滿2、需要調(diào)速的機械1）轉(zhuǎn)速與功率之積。轉(zhuǎn)速與功率之積受換向器能力限制目前一般認為直流電動機該值最大為106kW.r/min，當接近或超過該值宜采用交流電動機。---2022年10月28日2、需要調(diào)速的機械---2022年10月22日2）飛輪力矩。---2022年10月28日2）飛輪力矩。---2022年10月22日3）在環(huán)境惡劣場合，宜采用無換向器、無火花、易密閉的交流電動機---2022年10月28日3）在環(huán)境惡劣場合，宜采用無換向器、無火花、易密閉的交流電動4)交、直流電動機調(diào)速性能差不多,但交流電動機的飛輪力矩小，響應(yīng)速度要快一些。---2022年10月28日4)交、直流電動機調(diào)速性能差不多,但交流電動機的飛輪力矩小，4.4.1直流電動機一、特點具有良好的調(diào)速特性較大的起動轉(zhuǎn)矩相對功率大快速響應(yīng)結(jié)構(gòu)復雜成本較高---2022年10月28日4.4.1直流電動機---2022年10月22日二、分類按激磁方式可分為電磁式和永磁式兩種。電磁式的磁場由激磁繞組產(chǎn)生；永磁式的磁場由永久磁體產(chǎn)生。---2022年10月28日二、分類---2022年10月22日

---2022年10月28日---2022年10月22日三、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性電壓方程：轉(zhuǎn)矩方程：---2022年10月28日三、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性電壓方程：---2022年1將Ic代入轉(zhuǎn)矩方程得：---2022年10月28日將Ic代入轉(zhuǎn)矩方程得：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日1）當Ωm＝0時，即電動機為堵轉(zhuǎn)狀態(tài)或起動狀態(tài)，稱Ms為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（起動轉(zhuǎn)矩）---2022年10月28日1）當Ωm＝0時，---2022年10月22日2）Mm＝0時，即電動機為空載狀態(tài)稱Ω0為空載轉(zhuǎn)速---2022年10月28日2）Mm＝0時，---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日調(diào)節(jié)特性：ΩmUeMm1Mm2Mm3=0調(diào)節(jié)特性也為一組平行直線轉(zhuǎn)矩一定，速度和電壓成正比；轉(zhuǎn)矩越大，啟動電壓越大;Mm1>Mm2>Mm3---2022年10月28日調(diào)節(jié)特性：ΩmUeMm1Mm2Mm3=0調(diào)節(jié)特性也為一組平行

四、總結(jié)

1、直流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性是一組斜率相同的直線。每條轉(zhuǎn)矩特性和一種電樞電壓相對應(yīng)，與Ω軸的交點是該電樞電壓下的理想空載角速度，與Mm軸的交點則是該電樞電壓下的啟動轉(zhuǎn)矩。---2022年10月28日 四、總結(jié)---2022年10月22日 2、直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性也是一組斜率相同的直線。每條調(diào)節(jié)特性和一種電磁轉(zhuǎn)矩相對應(yīng)，與Uc軸的交點是啟動時的電樞電壓。---2022年10月28日 2、直流伺服電動機的調(diào)節(jié)特性也是一組斜率相同的直線。每條調(diào)

3、調(diào)節(jié)特性的斜率為正，說明在一定的負載下，電動機轉(zhuǎn)速隨電樞電壓的增加而增加；而轉(zhuǎn)矩特性的斜率為負，說明在電樞電壓不變時，電動機轉(zhuǎn)速隨負載轉(zhuǎn)矩增加而降低。---2022年10月28日 3、調(diào)節(jié)特性的斜率為正，說明在一定的負載下，電動機轉(zhuǎn)速隨電五、選擇電機應(yīng)考慮的幾點1、要滿足負載所需要的瞬時轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，即能夠克服峰值負載所需要的功率；---2022年10月28日五、選擇電機應(yīng)考慮的幾點---2022年10月22日2、當電動機的工作周期可以與其發(fā)熱時間常數(shù)相比較，必須考慮電機的熱定額問題。通常用負載的均方根功率作為確定電動機發(fā)熱功率的基礎(chǔ)。---2022年10月28日2、當電動機的工作周期可以與其發(fā)熱時間常數(shù)相比較，必須考慮電1）若電動機在峰值力矩下，以峰值轉(zhuǎn)速不斷地驅(qū)動負載，則電動機功率按下式估算：---2022年10月28日1）若電動機在峰值力矩下，以峰值轉(zhuǎn)速不斷地驅(qū)動負載，則電動機2）若電機長期連續(xù)工作在變載荷之下時，比較合理的是按負載均方根來估算電動機功率：---2022年10月28日2）若電機長期連續(xù)工作在變載荷之下時，比較合理的是按負載均方六、驅(qū)動電路直流電機為直流供電，為了調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和方向，需要對直流電壓的大小和方向進行控制。---2022年10月28日六、驅(qū)動電路---2022年10月22日目前廣泛采用的直流伺服電機的晶體管驅(qū)動電路有：線性直流伺服放大器-小功率脈寬調(diào)制放大器（PWM）-大功率;低轉(zhuǎn)速---2022年10月28日目前廣泛采用的直流伺服電機的晶體管驅(qū)動電路有：---201、線性直流伺服放大器組成：線性放大元件和功率輸出級。線性放大元件:電壓放大功率輸出級:功率驅(qū)動兩種輸出形式:互補式輸出和線性橋式輸出---2022年10月28日1、線性直流伺服放大器---2022年10月22日V1和V2的作用？如何實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)？二極管的作用？---2022年10月28日V1和V2的作用？---2022年10月22日線性橋式輸出---2022年10月28日線性橋式輸出---2022年10月22日兩種輸出方式的區(qū)別：1)互補式需要兩個電源，且晶體管的額定電壓必須大于兩個外加電壓之和；2)橋式需要單個電源，且晶體管的額定電壓就等于電源電壓。---2022年10月28日兩種輸出方式的區(qū)別：---2022年10月22日特點：功率消耗較大，適用于功率比較小、電樞具有較高阻抗的情況。---2022年10月28日特點：---2022年10月22日2、脈寬調(diào)制放大器

1）特點：功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，管耗小,通常用在大功率低轉(zhuǎn)速的場合.---2022年10月28日2、脈寬調(diào)制放大器---2022年10月22日2）基本原理：利用大功率晶體管的開關(guān)作用，將直流電源電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，加在直流電動機的電樞上，通過對方波脈沖寬度的控制，改變電樞的平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。---2022年10月28日2）基本原理：---2022年10月22日Pwm包括兩步：直流電壓轉(zhuǎn)換為方波脈沖；功率放大---2022年10月28日Pwm包括兩步：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日線性橋式輸出---2022年10月28日線性橋式輸出---2022年10月22日電壓、電流波形的電路原理圖---2022年10月28日電壓、電流波形的電路原理圖---2022年10月22日（1）當UAB＝0時，Us的正、負脈寬相等，直流分量為零，V1和V4的導通時間與V2和V3的導通時間相等，流過電樞繞組中的平均電流等于零，電動機不轉(zhuǎn)。但在交流分量作用下，電動機在停止位置處微振，這種微振有動力潤滑作用，可消除電動機啟動時的靜摩擦，減小啟動電壓。---2022年10月28日（1）當UAB＝0時，Us的正、負脈寬相等，直流分量為零，V（2）當UAB>0時，Us的正脈寬大于負脈寬，直流分量U1大于零，V1和V4的導通時間長于V2和V3的導通時間，流過繞組中的電流平均值大于零，電動機正轉(zhuǎn)，且隨著U1增加，轉(zhuǎn)速增加。---2022年10月28日（2）當UAB>0時，Us的正脈寬大于負脈寬，直流分量U1大（3）當UAB<0時，Us的直流分量U1小于零，電樞繞組中的電流平均值也小于零，電動機反轉(zhuǎn)，且反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨著U1減小而增加。 （4）當V1和V4或V2和V3始終導通時，電動機在最高轉(zhuǎn)速下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。---2022年10月28日（3）當UAB<0時，Us的直流分量U1小于零，電樞繞組中的鋸齒波發(fā)生器比較放大器延時作用延時作用反相---2022年10月28日鋸齒波發(fā)生器比較放大器延時作用延時作用反相---20224.4.2交流電動機一、特點1）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕；2）轉(zhuǎn)子慣量小，啟動快，動態(tài)性能好；---2022年10月28日4.4.2交流電動機一、特點---2022年10月223）調(diào)速范圍寬，可達1：105；4）輸出功率和轉(zhuǎn)矩較??；機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度不及直流伺服電動機好，其效率也較直流伺服電動機低。---2022年10月28日3）調(diào)速范圍寬，可達1：105；---2022年10月2二、分類普通交流伺服電動機常用的轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠轉(zhuǎn)子和空心杯轉(zhuǎn)子兩種。---2022年10月28日二、分類---2022年10月22日1、鼠籠轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點優(yōu)點：單位輸入功率具有的起動轉(zhuǎn)矩較大;激磁電流較小;在相同性能指標時，體積和重量要比空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電動機來得小;轉(zhuǎn)子機械強度高，能在較惡劣的條件下可靠地工作。---2022年10月28日1、鼠籠轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點---2022年10月22缺點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較大，低速運行時也不夠平穩(wěn)---2022年10月28日缺點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量較大，低速運行時也不夠平穩(wěn)---202---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日2、空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點優(yōu)點：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小;轉(zhuǎn)矩波動小;運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小缺點：激磁電流較大;體積和重量也較大;轉(zhuǎn)子機械強度較差。---2022年10月28日2、空心杯轉(zhuǎn)子交流伺服電機的特點---2022年10月2空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖1-空心杯轉(zhuǎn)子；2-外定子；3-內(nèi)定子；4-機殼；5-端蓋

---2022年10月28日空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖---2022年10月22日三、交流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性普通異步電機伺服電動機---2022年10月28日三、交流伺服電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性普通異步電機伺服電動機交流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩為---2022年10月28日交流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩為---2022年10月22日交流伺服電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性---2022年10月28日交流伺服電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日四、交流伺服電機的調(diào)速1、轉(zhuǎn)速公式的推導以三相異步電動機為例。當三相交流電動機的三相對稱繞組A、B、C中通以三相正弦平衡交流電時，在電機的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)同步轉(zhuǎn)速為---2022年10月28日四、交流伺服電機的調(diào)速---2022年10月22日電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為:轉(zhuǎn)差率為:旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值---2022年10月28日電磁感應(yīng)作用,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為:轉(zhuǎn)差率為:旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動1）電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）2）轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速：3）---2022年10月28日1）電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）2）轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速：3）2、交流電機調(diào)速的方式改變極對數(shù)p；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率s；改變供電電源頻率f；---2022年10月28日2、交流電機調(diào)速的方式---2022年10月22日4.4.3步進電機一、定義步進電機：將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移或線位移的執(zhí)行元件。每外加一個脈沖信號，就運動一步。---2022年10月28日4.4.3步進電機一、定義---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日二、特點1、直接實現(xiàn)數(shù)字控制，且控制性能好；2、通過采用開環(huán)方式對位置或速度進行控制；3、位置誤差不會積累；4、具有自鎖能力保持轉(zhuǎn)矩---2022年10月28日二、特點---2022年10月22日三、分類根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，步進電機可分為：永磁式、變磁阻式和混合式三種。1、永磁式結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子由一對或多對極的星形永久磁鐵組成，定子極上相應(yīng)有兩相或多相控制繞組。---2022年10月28日三、分類---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日特點：控制功率小，效率高；造價便宜；步距角一般為7.5°～18°；斷電后有定位轉(zhuǎn)矩；---2022年10月28日特點：控制功率小，效率高；造價便宜；步距角一般為7.5°～12、變磁阻式（反應(yīng)式）結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子和定子均由鐵心組成。定子有若干對磁極，磁極上有控制繞組，每個磁極上均勻分布若干矩形小齒。轉(zhuǎn)子的圓柱上均布小齒。---2022年10月28日2、變磁阻式（反應(yīng)式）---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

特點：結(jié)構(gòu)簡單，但轉(zhuǎn)子阻尼差，噪音大，步距角一般為1.5°～15°之間。---2022年10月28日特點：結(jié)構(gòu)簡單，但轉(zhuǎn)子阻尼差，噪音大，步距角一般為1.5°3、混合式結(jié)構(gòu)：定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，磁極上有控制繞組。轉(zhuǎn)子由環(huán)形永久磁鐵構(gòu)成。---2022年10月28日3、混合式---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

特點：步距角一般為0.9°～3.6°之間；效率高；斷電后有定位轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子直徑大，不利于高速響應(yīng)

---2022年10月28日特點：步距角一般為0.9°～3.6°之間；效率高；斷電后有四.工作原理

1)

基本工作原理——就是電磁鐵工作原理。ABC---2022年10月28日四.工作原理ABC---2022年10月22日a)

A相通電，B、C相不通電，轉(zhuǎn)子齒1、3與A相定子齒對齊，轉(zhuǎn)子齒2、4與B、C相在不同方向上錯開30ob)

A相斷電，B相通電，轉(zhuǎn)子齒2、4與B相定子齒對齊，順時針旋轉(zhuǎn)30o。c)

B相斷電，C相通電，同理轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)30o。d)

通電順序為A—B—C—A時，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。如改為A—C—B—A時，轉(zhuǎn)子反向（逆時針）轉(zhuǎn)動。e)

電流換接三次，磁場轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前進一個齒距角（90o＝）。---2022年10月28日a)

A相通電，B、C相不通電，轉(zhuǎn)子齒1、3與A相定子齒對齊l按A—B—C—A方式通電，稱為三相單三拍運行（）。l按A—AB—B—BC—C—CA—A方式通電，稱為三相六拍運行（）。注：步距角太大。

2)

通電方式

以三相電機為例的通電方式——單三拍、三相六拍及雙三拍等。

“單”——每次只有一相繞組通電；

“雙”——每次有兩相繞組通電；

“拍”——通電次數(shù)（即從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種通電狀態(tài)）。---2022年10月28日l按A—B—C—A方式通電，稱為三相單三拍運行（ABC三相六拍工作方式：---2022年10月28日ABC三相六拍工作方式：---2022年10月22日---2022年10月28日---2022年10月22日

ABC三相雙三拍工作方式---2022年10月28日ABC三相雙三拍工作方式---2022年10月22---2022年10月28日---2022年10月22日五、步進電機的運行性能1、步距角和靜態(tài)步距誤差1）步距角α定義：每輸入一個脈沖信號，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。---2022年10月28日五、步進電機的運行性能---2022年10月22日公式：m：控制繞組的相數(shù)；zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；C：通電方式系數(shù)，單三拍或雙三拍時C=1，單、雙六拍C=2。步距角越小，分辨力越高，但當脈沖頻率不變時，轉(zhuǎn)子速度下降。---2022年10月28日公式：---2022年10月22日2）靜態(tài)步距誤差：由于定子、轉(zhuǎn)子的齒距分度不均勻，定轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻或鐵心分段時的錯位誤差，使實際步距角和理論步距角之間存在偏差，稱為靜態(tài)步距角誤差---2022年10月28日2）靜態(tài)步距誤差：由于定子、轉(zhuǎn)子的齒距分度不均勻，定轉(zhuǎn)子2、靜特性靜特性指標：穩(wěn)定狀態(tài)時的特性，包括矩角特性、靜轉(zhuǎn)矩及靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)等。---2022年10月28日2、靜特性---2022年10月22日

靜止狀態(tài)：當步進電動機得到連續(xù)控制脈沖時，各相繞組按預定通電方式輪流通電，轉(zhuǎn)子便一步步轉(zhuǎn)動。當控制脈沖停止時，某些相繞組仍通入恒定不變的電流，這時轉(zhuǎn)子將固定于最后一步的位置上保持不動。矩角特性：靜止狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，即靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的關(guān)系---2022年10