《電機驅(qū)動系統(tǒng)》PPT課件

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1、常用直流電機、交流電機的選擇。常用驅(qū)動方案的分析比較。 常 用 直 流 電 機 、 交 流 電 機 的 選 擇電 動 機 種 類 最 主 要 的 性 能 特 點直 流 電 動 機 他 勵 、 并 勵 機 械 特 性 硬 ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 大 ， 調(diào) 速 性 能 好串 勵 機 械 特 性 軟 ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 大 ， 調(diào) 速 方 便復 勵 機 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 普 通 籠 型 機 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 （ 速 ）繞 線

2、 式 機 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 轉(zhuǎn) 速 不 隨 負 載 變 化單 相 異 步 電 動 機 功 率 小 ， 機 械 特 性 硬單 相 同 步 電 動 機 功 率 小 ， 轉(zhuǎn) 速 恒 定表 電 動 機 的 主 要 種 類 及 其 主 要 性 能 特 點 電 機 選 擇 的 主 要 原 則 ：盡量優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護方便的籠型異步電動機；一臺繞線式異步電動機的造價大約為同容量籠型異步電動機的兩倍，但它在技術(shù)性能上比籠型電機優(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)

3、機械上。同步電動機具有速度恒定、能改善電網(wǎng)功率因數(shù)等優(yōu)點，適用于無調(diào)速要求、負載功率較大的生產(chǎn)機械。直流電動機雖然有造價高、維護困難的缺點，但具有調(diào)速指標優(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)機械上經(jīng)常采用直流電機。 電 動 機 形 式 的 選 擇 ： 電 動 機 的 形 式 包 括 結(jié) 構(gòu) 形 式 和 防 護 形 式 。 結(jié) 構(gòu) 形式 按 電 機 安 裝 位 置 不 同 分 為 臥 式 和 立 式 。 臥 式 電 機 立 式 電 機 封 閉 式 防 爆 式開 啟 式 防 護 式電 機 的 防 護 形 式 如 下 ： 電 動 機 額 定 電 壓 的 選 擇 ： 交 流

4、電 動 機 的 額 定 電 壓 與 供 電 電 網(wǎng) 的 電 壓 一 致 。 中 小型 異 步 電 動 機 都 是 低 壓 的 ， 額 定 電 壓 為 220V/380V及380V/660V 。 當 電 機 功 率 較 大 且 供 電 電 壓 為 6000V或10000V時 ， 電 動 機 應 選 與 之 相 適 應 的 高 電 壓 。 直 流 電 動 機 的 額 定 電 壓 也 要 與 電 源 電 壓 相 配 合 ， 一 般為 110V220V、 和 440V。 其 中 220V為 常 用 電 壓 等 級 。 電 動 機 額 定 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇 ： 電 機 長 期 連 續(xù) 運 轉(zhuǎn) ， 很

5、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 費 等 。 電 機 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 。 常 用 驅(qū) 動 方 案 的 分 析 比 較 電 阻 網(wǎng) 絡 或 數(shù) 字 電 位 器 調(diào) 整 電 動 機 采 用 繼 電 器 對 電 動 機 的 開 與 關(guān) 進 行 控 制 采 用 四 個 大 功 率 晶 體 管 組 成 H橋 電 路 電 阻 網(wǎng) 絡 或 數(shù) 字 電 位 器 調(diào) 整 電 動

6、機 ： 采 用 電 阻 網(wǎng) 絡 或 數(shù) 字 電 位 器 調(diào) 整 電 動 機 的 分 壓 ， 從 而 達 到調(diào) 速 的 目 的 。 但 是 電 阻 網(wǎng) 絡 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 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 。 采 用 繼 電 器 對 電 動 機 的 開 與 關(guān) 進 行 控 制 : 采 用 繼 電 器 對 電 動 機 的 開 或 關(guān) 進 行 控 制 ， 通 過 開 關(guān) 的切 換 對 小 車 的 速 度 進 行 調(diào)

7、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 速 度 慢 ， 機 械 結(jié) 構(gòu) 易 損 壞 ， 壽命 短 ， 可 靠 性 差 。 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 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 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)

8、 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) 。 圖 中 所 示 為 一 個 典 型 的 直 流 電 機 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

9、式 電 機 驅(qū) 動 電 路 包 括 4個 三 極 管 和 一 個 電 機 。 要 使 電機 運 轉(zhuǎn) ， 必 須 導 通 對 角 線 上 的 一 對 三 極 管 。 根 據(jù) 不 同 三 極 管 對 的 導 通 情況 ， 電 流 可 能 會 從 左 至 右 或 從 右 至 左 流 過 電 機 ， 從 而 控 制 電 機 的 轉(zhuǎn) 向 。 要 使 電 機 運 轉(zhuǎn) ， 必 須 使 對 角 線 上 的 一 對 三 極 管 導 通 。 例 如 ， 如 圖 所 示 ，當 Q1管 和 Q4管 導 通 時 ， 電 流 就 從 電 源 正 極 經(jīng) Q1從 左 至 右 穿 過 電 機 ， 然 后 再經(jīng) Q4回 到 電

10、 源 負 極 。 按 圖 中 電 流 箭 頭 所 示 ， 該 流 向 的 電 流 將 驅(qū) 動 電 機 順時 針 轉(zhuǎn) 動 。 當 三 極 管 Q1和 Q4導 通 時 ， 電 流 將 從 左 至 右 流 過 電 機 ， 從 而 驅(qū) 動電 機 按 特 定 方 向 轉(zhuǎn) 動 （ 電 機 周 圍 的 箭 頭 指 示 為 順 時 針 方 向 ） 。 圖 所 示 為 另 一 對 三 極 管 Q2和 Q3導 通 的 情 況 ， 電 流 將 從 右 至 左 流過 電 機 。 當 三 極 管 Q2和 Q3導 通 時 ， 電 流 將 從 右 至 左 流 過 電 機 ， 從 而 驅(qū)動 電 機 沿 另 一 方 向 轉(zhuǎn) 動

11、 （ 電 機 周 圍 的 箭 頭 表 示 為 逆 時 針 方 向 ） 。 驅(qū) 動 電 機 時 ， 保 證 H橋 上 兩 個 同 側(cè) 的 三 極 管 不 會 同 時 導 通 非 常重 要 。 如 果 三 極 管 Q1和 Q2同 時 導 通 ， 那 么 電 流 就 會 從 正 極 穿 過 兩 個三 極 管 直 接 回 到 負 極 。 此 時 ， 電 路 中 除 了 三 極 管 外 沒 有 其 他 任 何負 載 ， 因 此 電 路 上 的 電 流 就 可 能 達 到 最 大 值 （ 該 電 流 僅 受 電 源 性 能限 制 ） ， 甚 至 燒 壞 三 極 管 。 基 于 上 述 原 因 ， 在 實

12、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) 。 采 用 以 上 方 法 ， 電 機 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 通 ， 電 流 從 左 至 右 流 經(jīng) 電 機 ； 如 果 DIR L信 號 變 為 1， 而 DIR R信 號 變 為 0， 那 么 Q2和 Q3將 導 通 ， 電 流 則 反 向 流 過電 機 。 實 際 使

13、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 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 。 L298N簡 介 SENSEA和 SENSEA連 接 電 流 檢 測 電 阻 ； Vss解 邏 輯 控 制 部 分 的 電 源 ，常 用 V； Vs為 電 機 驅(qū) 動 電 源 ； IN1IN4輸 入 引 腳 采 用 標 準 TTL邏 輯 電平 信 號 ， 用 來 控 制 H橋 的 開 與 關(guān) ； EnA、 EnB引 腳 為 使 能 控 制 端 。 制 作 人 ： 陳 宇 航 、 劉 曉 飛 、 崔 瀟 、 劉 子 娟 制 作 分 工 ： 資 料 收 集 ： 崔 瀟 、 劉 子 娟 PPT制 作 ： 陳 宇 航 、 劉 曉 飛 參 考 資 料 ：1 . 2 . 3 . 張 植 保 .電 機 原 理 與 應 用 .北 京 ： 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ， 2006.