電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)演示

（優(yōu)選）電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)當(dāng)前第1頁\共有23頁\編于星期六\10點常用直流電機(jī)、交流電機(jī)的選擇電動機(jī)種類最主要的性能特點直流電動機(jī)他勵、并勵機(jī)械特性硬，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好串勵機(jī)械特性軟，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方便復(fù)勵機(jī)械特性軟硬適中，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方便三相異步電動機(jī)普通籠型機(jī)械特性硬，起初轉(zhuǎn)矩不太大，可以調(diào)速高啟動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩大多速多速（２～４速）繞線式機(jī)械特性硬，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方法多，調(diào)速性能好三項同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化單相異步電動機(jī)功率小，機(jī)械特性硬單相同步電動機(jī)功率小，轉(zhuǎn)速恒定表８－１電動機(jī)的主要種類及其主要性能特點當(dāng)前第2頁\共有23頁\編于星期六\10點電機(jī)選擇的主要原則：盡量優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護(hù)方便的籠型異步電動機(jī)；一臺繞線式異步電動機(jī)的造價大約為同容量籠型異步電動機(jī)的兩倍，但它在技術(shù)性能上比籠型電機(jī)優(yōu)越，它可以通過轉(zhuǎn)子串電阻來改善啟動性能或調(diào)速，故可用于調(diào)速范圍不大的生產(chǎn)機(jī)械上。同步電動機(jī)具有速度恒定、能改善電網(wǎng)功率因數(shù)等優(yōu)點，適用于無調(diào)速要求、負(fù)載功率較大的生產(chǎn)機(jī)械。直流電動機(jī)雖然有造價高、維護(hù)困難的缺點，但具有調(diào)速指標(biāo)優(yōu)越的優(yōu)勢，在功率較大、調(diào)速范圍較寬或要求頻繁啟動、制動的生產(chǎn)機(jī)械上經(jīng)常采用直流電機(jī)。當(dāng)前第3頁\共有23頁\編于星期六\10點

電動機(jī)形式的選擇：電動機(jī)的形式包括結(jié)構(gòu)形式和防護(hù)形式。結(jié)構(gòu)形式按電機(jī)安裝位置不同分為臥式和立式。

臥式電機(jī)立式電機(jī)當(dāng)前第4頁\共有23頁\編于星期六\10點封閉式防爆式開啟式防護(hù)式電機(jī)的防護(hù)形式如下：當(dāng)前第5頁\共有23頁\編于星期六\10點電動機(jī)額定電壓的選擇：

交流電動機(jī)的額定電壓與供電電網(wǎng)的電壓一致。中小型異步電動機(jī)都是低壓的，額定電壓為220V/380V及380V/660V。當(dāng)電機(jī)功率較大且供電電壓為6000V或10000V時，電動機(jī)應(yīng)選與之相適應(yīng)的高電壓。

直流電動機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相配合，一般為110V\220V、和440V。其中220V為常用電壓等級。當(dāng)前第6頁\共有23頁\編于星期六\10點電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇：電機(jī)長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，很少啟動、制動和反轉(zhuǎn)。主要矛盾：設(shè)備投資、占地面積和維護(hù)費等。電機(jī)經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)。主要矛盾：過渡過程的能量損耗大和過渡過程持續(xù)時間長對勞動生產(chǎn)率的影響。當(dāng)前第7頁\共有23頁\編于星期六\10點常用驅(qū)動方案的分析比較電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)采用繼電器對電動機(jī)的開與關(guān)進(jìn)行控制采用四個大功率晶體管組成H橋電路當(dāng)前第8頁\共有23頁\編于星期六\10點電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)：

采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻元件價格昂貴，主要問題是一般電動機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。當(dāng)前第9頁\共有23頁\編于星期六\10點采用繼電器對電動機(jī)的開與關(guān)進(jìn)行控制:

采用繼電器對電動機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。當(dāng)前第10頁\共有23頁\編于星期六\10點采用四個大功率晶體管組成H橋電路:采用由雙極性管組成的H型PWM電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很塊，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。當(dāng)前第11頁\共有23頁\編于星期六\10點當(dāng)前第12頁\共有23頁\編于星期六\10點

圖中所示為一個典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機(jī)就是H中的橫杠（注意：圖只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來）。

如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機(jī)。要使電機(jī)運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

當(dāng)前第13頁\共有23頁\編于星期六\10點

要使電機(jī)運轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如，如圖所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時針方向）。當(dāng)前第14頁\共有23頁\編于星期六\10點

圖所示為另一對三極管Q2和Q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時針方向）。

當(dāng)前第15頁\共有23頁\編于星期六\10點

驅(qū)動電機(jī)時，保證H橋上兩個同側(cè)的三極管不會同時導(dǎo)通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時導(dǎo)通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負(fù)極。此時，電路中除了三極管外沒有其他任何負(fù)載，因此電路上的電流就可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能限制），甚至燒壞三極管?；谏鲜鲈?，在實際驅(qū)動電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。

當(dāng)前第16頁\共有23頁\編于星期六\10點

采用以上方法，電機(jī)的運轉(zhuǎn)就只需要用三個信號控制：兩個方向信號和一個使能信號。如果DIR－L信號為0，DIR－R信號為1，并且使能信號是1，那么三極管Q1和Q4導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機(jī)；如果DIR－L信號變?yōu)?，而DIR－R信號變?yōu)?，那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向流過電機(jī)。當(dāng)前第17頁\共有23頁\編于星期六\10點

實際使用的時候，用分立元件制作H橋是很麻煩的，好在現(xiàn)在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機(jī)和控制信號就可以使用了，在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠。比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。

當(dāng)前第18頁\共有23頁\編于星期六\10點

L298N簡介當(dāng)前第19頁\共有23頁\編于星期六\10點

SENSEA和SENSEA連接電流檢測電阻；Vss解邏輯控制部分的電源，常用＋５V；Vs為電機(jī)驅(qū)動電源；