《電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》

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1、常用直流電機(jī)、交流電機(jī)的選擇常用直流電機(jī)、交流電機(jī)的選擇。常用驅(qū)動(dòng)方案的分析比較常用驅(qū)動(dòng)方案的分析比較。常用直流電機(jī)、交流電機(jī)的選擇常用直流電機(jī)、交流電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)種類最主要的性能特點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)機(jī)械特性硬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好串勵(lì)機(jī)械特性軟，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方便復(fù)勵(lì)機(jī)械特性軟硬適中，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方便三相異步電動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大多速多速（速）繞線式機(jī)械特性硬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速方法多，調(diào)速性能好三項(xiàng)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化單相異步電動(dòng)機(jī)功率小，機(jī)械特性硬單相同步電動(dòng)機(jī)功率小，轉(zhuǎn)速恒定表電動(dòng)機(jī)的主要種類及其主要性能特點(diǎn)電機(jī)選擇的主

2、要原則：盡量?jī)?yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維護(hù)方便的籠型異步電動(dòng)機(jī)；一臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī)的造價(jià)大約為同容量籠型異步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)具有速度恒定、能改善電網(wǎng)功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)機(jī)雖然有造價(jià)高、維護(hù)困難的缺點(diǎn)，但具有調(diào)速指標(biāo)優(yōu)越的優(yōu)勢(shì)，在功率較大、調(diào)速范圍較寬或要求頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械上經(jīng)常采用直流電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)形式的選擇：電動(dòng)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)臥式電機(jī)立式電機(jī)立式電機(jī)封閉

3、式封閉式防爆式防爆式開啟式開啟式防護(hù)式防護(hù)式電機(jī)的防護(hù)形式如下電機(jī)的防護(hù)形式如下：電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇：交流電動(dòng)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(dòng)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(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)選與之相適應(yīng)的高電壓。直流電動(dòng)機(jī)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(jí)。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇： 電機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，很少啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。主要矛盾：設(shè)備投資、占地面積和維護(hù)費(fèi)等。 電機(jī)經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)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(shí)間長(zhǎng)對(duì)

4、勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響。常用驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī) 采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開與關(guān)進(jìn)行控制 采用四個(gè)大功率晶體管組成H橋電路電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)： 采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)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(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻元件價(jià)格昂貴，主要問題是一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開與關(guān)進(jìn)行控制: 采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)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。采用四個(gè)大功率晶體管組成H橋

5、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(jiǎn)單地實(shí)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)。 圖中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。4個(gè)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(dòng)電路沒有畫出來）。 如圖所示，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括4個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。根據(jù)不

6、同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)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。 要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上的一對(duì)三極管導(dǎo)通。例如，如圖所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時(shí)，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(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時(shí)，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)按特定方向 轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時(shí)針方向）。 圖所示為另一對(duì)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(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保

7、證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。如果三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極。此時(shí)，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颍趯?shí)際驅(qū)動(dòng)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(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。如果DIRL信號(hào)為0，DIRR信號(hào)為1，并且使能信號(hào)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DIRL信號(hào)變?yōu)?，而DIRR信號(hào)變?yōu)?，那么Q2和Q3將導(dǎo)通，電流則反向 流過電機(jī)。 實(shí)際使用

8、的時(shí)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(hào)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。 L298NL298N簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介SENSEA和SENSEA連接電流檢測(cè)電阻；Vss解邏輯控制部分的電源，常用V；Vs為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源；IN1IN4輸入引腳采用標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，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(jī)原理與應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.溫馨提示：本PPT課件下載后，即可編輯修改，也可直接使用。（希望本課件對(duì)您有所幫助）