交流伺服與變頻技術(shù)項(xiàng)目1

項(xiàng)目一、交流調(diào)速原理任務(wù)一、掌握電機(jī)控制的基本理論一、電磁感應(yīng)定律與電磁力?

知識(shí)回顧?想一想：

什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？什么叫電磁力？電磁力的方向怎樣確定？?學(xué)習(xí)提示1

電磁感應(yīng)：電流可產(chǎn)生磁場(chǎng)；磁場(chǎng)的變化能產(chǎn)生電流。

電磁力：通電的導(dǎo)體放入磁場(chǎng)中將會(huì)產(chǎn)生力。?知識(shí)檢查1.

在電磁學(xué)上，以下兩圖表示什么？2.電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)怎樣表示？繪出上圖的磁場(chǎng)。3.下圖中的兩導(dǎo)體受到的電磁力方向怎樣？NSNSFF電磁力：F=BIL；電磁轉(zhuǎn)矩：M=2FR；?結(jié)論：電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)結(jié)構(gòu)（繞組半徑R和長(zhǎng)度L）、磁場(chǎng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)；結(jié)構(gòu)決定后，M決定于磁場(chǎng)強(qiáng)度B和繞組電流I。FFBILR

電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩?電機(jī)運(yùn)行原理二、電機(jī)運(yùn)行的力學(xué)基礎(chǔ)M：電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）Mf：負(fù)載轉(zhuǎn)矩（Nm）

J：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2）ω：電機(jī)角速度（rad/s）P：功率（W）?實(shí)際：電機(jī)參數(shù)以功率、轉(zhuǎn)速表示。換算：ω=2πn/60n：電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）M=

9550P/nP：電機(jī)功率（kW）M=Mf+JdωdtP=Mω某電機(jī)的銘牌如圖所示，問(wèn)：該電機(jī)的額定角速度和額定輸出轉(zhuǎn)矩為多大？?練一練：三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L1—4接法△/Y

功率2.2kW工作方式S1

電壓220/380V絕緣等級(jí)B電流8.6/5A溫升70℃轉(zhuǎn)速1430r/min重量34kg頻率50Hz編號(hào)

×電機(jī)廠出廠日期

解：

額定角速度、額定輸出轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)速、額定功率所對(duì)應(yīng)的角速度和輸出轉(zhuǎn)矩。

∴ω=

2πn/60=

150

（rad/s）M=

9550P/n=14.7（Nm）?要點(diǎn)：

所有產(chǎn)品銘牌上的數(shù)據(jù)，是指它在連續(xù)工作時(shí)的最大允許值，又稱額定值。額定值可以達(dá)到，但不能超過(guò)。答：該電機(jī)的額定角速度為150rad/s、額定輸出轉(zhuǎn)矩為14.7Nm。

機(jī)械特性?電機(jī)的最大允許輸出（功率、轉(zhuǎn)矩）與轉(zhuǎn)速有關(guān)，額定值只能表示額定轉(zhuǎn)速時(shí)的值。

機(jī)械特性：全范圍反映電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、功率和轉(zhuǎn)速關(guān)系的曲線。MnneMePnnePenMneMe伺服電機(jī)主軸電機(jī)感應(yīng)電機(jī)?問(wèn)題：

為什么不同電機(jī)的機(jī)械特性的表示方法不一樣？?原因：電機(jī)的適用范圍不同。不同電機(jī)用于不同類型的負(fù)載驅(qū)動(dòng)，其要求不同。?

例如：數(shù)控機(jī)床的控制刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（前后、左右移動(dòng)）：

主要技術(shù)指標(biāo)：最大進(jìn)給力。刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（切削工件）：

主要技術(shù)指標(biāo)：?jiǎn)挝粫r(shí)間能夠去除的材料體積。?決定機(jī)床加工能力的參數(shù)，不能因?yàn)榈毒咭苿?dòng)速度、轉(zhuǎn)速的變化而變化。M=F·（h/2π）h：滾珠絲杠螺距，結(jié)構(gòu)定后，h不變。?結(jié)論：

負(fù)載要求電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變。?刀具進(jìn)給?刀具切削?結(jié)論：

負(fù)載要求電機(jī)的輸出功率不變。Q=kPk：與刀具、工件材料有關(guān)，工藝決定后固定不變。

恒功率負(fù)載：功率不隨轉(zhuǎn)速改變的負(fù)載。例如，數(shù)控機(jī)床的刀具旋轉(zhuǎn)切削。?主軸電機(jī)以輸出功率作為主要參數(shù)。

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速改變的負(fù)載。例如，數(shù)控機(jī)床的刀具進(jìn)給。?伺服電機(jī)以輸出轉(zhuǎn)矩作為主要參數(shù)。

負(fù)載類型任務(wù)二、了解伺服電機(jī)的運(yùn)行原理一、伺服電機(jī)運(yùn)行原理BLDCM運(yùn)行?

BLDCM=BrushLessDC

Motor中文名：無(wú)刷直流電機(jī)電刷：改變電流方向的裝置問(wèn)題：繞組通斷將產(chǎn)生電弧（火花），電機(jī)轉(zhuǎn)速不能太高、要更換。FFBILR電刷

BLDCM運(yùn)行原理 A+B+C+A-B-C-直流FFn依次切換：T1/T6→T6/T2→T2/T4→T4/T3→T3/T5→T5/T1→T1/T6，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)

依次切換：T1/T6→T1/T5→T5/T3→T3/T4→T4/T2→T2/T6→T6/T1，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

ABCT1T1T4T2T5T6T3?

特點(diǎn)：不需要換向器、控制簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大

PMSM運(yùn)行原理

ABCT1T1T4T2T5T6T3?

PMSM=PermanentMagnetSynchronousMotor中文名：永磁同步電機(jī)?同步電機(jī)：供電的電源為三相、正弦波交流電。任務(wù)三、了解感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行原理?想一想：假如電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒(méi)有安裝永久磁鐵，電機(jī)能否旋轉(zhuǎn)？?答案：能夠。就是感應(yīng)電機(jī)。因?yàn)槎ㄗ油ㄈ肴嗾也ń涣骱?，能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通俗理解：利用旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)也可以吸引導(dǎo)磁材料轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)軸承接線盒定子繞組風(fēng)葉銘牌機(jī)座外殼電機(jī)軸ABCABCCBA?旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

感應(yīng)電機(jī)原理

轉(zhuǎn)速和頻率電流變化360°

，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)360°（1轉(zhuǎn)）。電流變化速度：交流電的頻率f，Hz=1/s。

磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n=f(r/s)=60f(r/min)?旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速

圓周上只布置1組A/B/C繞組，稱為1對(duì)極

推論：180°上布置1組A/B/C繞組，電流變化一周期，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)180°。

磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n

=60f/2(r/min)

即：360°上布置2組

A/B/C繞組，稱為2對(duì)極。?

通式：

定子圓周上布置P組繞組，稱為P對(duì)極。

磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n

=60f/p(r/min)?要點(diǎn)改變電流頻率，就能夠改變電機(jī)（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)速。伺服電機(jī)：電機(jī)轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)完全一致，同步電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，異步電機(jī)。

?感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速

n=（1-S）60f/p(r/min)1.某電機(jī)的銘牌如圖所示，問(wèn)：該電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和同步轉(zhuǎn)速各為多少？?練一練：三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L1—4接法△/Y

功率2.2kW工作方式S1

電壓220/380V絕緣等級(jí)B電流8.6/5A溫升70℃轉(zhuǎn)速1430r/min重量34kg頻率50Hz編號(hào)

×電機(jī)廠出廠日期

解：

∵感應(yīng)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速基本相同

∴p

≈60f/ne=60×50/1430≈2n0≈ne≈60f/p=1500（r/min）答：該感應(yīng)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)為2，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。2.

FANUC-βi22s交流伺服電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：額定轉(zhuǎn)速ne=2000r/min，額定頻率fe=133Hz，問(wèn)：該伺服電機(jī)的極對(duì)數(shù)為多少？解：∵伺服電機(jī)為同步電機(jī)

∴n0

=ne=60f/p代入后得：p

=60f/ne=60×133

/2000=4答：該伺服電機(jī)的極對(duì)數(shù)為4。?練一練（不定項(xiàng)選擇）：1.采用國(guó)際單位制時(shí)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換式為…（）A.

P=M×n/9550

B.

P=M×ωC.M=Mf+J(dω/dt)

D.f=Blv2.電機(jī)功率/轉(zhuǎn)矩?fù)Q算式P=M×n/9550中P、M、n的單位分別為

………………………

（）A.

kW、Nm、rad/s

B.

kW、Nm、r/minC.W、Nm、r/minD.kW、kgm、r/min

3.以下屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的是……（）A.

電梯B.

機(jī)床進(jìn)給C.機(jī)床主軸D.風(fēng)機(jī)4.

以下屬于恒功率負(fù)載的是……（）A.

電梯B.

機(jī)床進(jìn)給C.機(jī)床主軸D.風(fēng)機(jī)5.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的原因是…

（）A.

保證最大進(jìn)給力不變B.屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

C.保證切削能力不變D.屬于恒功率負(fù)載6.以下對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸調(diào)速描述正確的是

……（）A.主軸屬于恒功率負(fù)載B.恒功率范圍越大越好C.主軸屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

D.恒轉(zhuǎn)矩范圍越大越好7.

以下對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)描述正確的是…………（）A.

簡(jiǎn)稱BLDCMB.

屬于交流伺服電機(jī)范疇C.簡(jiǎn)稱PMSM

D.

屬于直流伺服電機(jī)范疇

8.以下對(duì)PMSM電機(jī)描述正確的是……………（）A.

交流伺服電機(jī)B.

交流永磁同步電機(jī)C.直流伺服電機(jī)

D.無(wú)刷直流電機(jī)9.輸入頻率不變時(shí)轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化的是……

（）A.

同步電機(jī)B.交流主軸電機(jī)

C.感應(yīng)電機(jī)D.交流伺服電機(jī)10