《電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)》PPT課件

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1、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 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

2、 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 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(guò)轉(zhuǎn)子串電阻來(lái)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)

3、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(wú)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) 立 式 電 機(jī) 封 閉 式 防 爆 式開 啟 式 防 護(hù) 式電 機(jī) 的 防 護(hù) 形 式 如 下 ： 電 動(dòng) 機(jī) 額 定 電 壓 的 選 擇 ： 交 流

4、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

5、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(guò) 渡 過(guò) 程 的 能 量 損 耗 大 和 過(guò) 渡 過(guò) 程持 續(xù) 時(shí) 間 長(zhǎng) 對(duì) 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)

6、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(wèn) 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(guò) 開 關(guān) 的切 換 對(duì) 小 車 的 速 度 進(jìn) 行 調(diào)

7、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 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)

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(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 為 它 的 形 狀 酷 似 字 母 H。 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(méi) 有 畫 出 來(lái) ） 。 如 圖 所 示 ， H橋

9、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 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(guò) 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(guò) 電 機(jī) ， 然 后 再經(jīng) Q4回 到 電

10、 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(guò) 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(guò) 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(guò) 電 機(jī) ， 從 而 驅(qū)動(dòng) 電 機(jī) 沿 另 一 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng)

11、 （ 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 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(guò) 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(méi) 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 。 基 于 上 述 原 因 ， 在 實(shí)

12、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 DIR L信 號(hào) 為 0， DIR R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 DIR L信 號(hào) 變 為 1， 而 DIR R信 號(hào) 變 為 0， 那 么 Q2和 Q3將 導(dǎo) 通 ， 電 流 則 反 向 流 過(guò)電 機(jī) 。 實(shí) 際 使

13、用 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 。 L298N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(lái) 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.