项目特殊电动机控制线路的安装与调试

1、电气控制技术应用电气控制技术应用课程教学资源建设课程教学资源建设 建设院校：建设院校：主要参与企业：主要参与企业：淄博职业学院淄博职业学院山东科明光电科技有限公司山东科明光电科技有限公司海信集团海信集团海尔集团海尔集团山东红卫电机股份有限公司山东红卫电机股份有限公司 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 伺服电机伺服电机 步进电机步进电机应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制

2、线路的安装与调试5.1 5.1 伺服电动机控制线路的安装与调试伺服电动机控制线路的安装与调试5.2 5.2 步进电动机控制线路的安装与调试步进电动机控制线路的安装与调试应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试5.1 5.1 伺服电动机控制线路的安装与调试伺服电动机控制线路的安装与调试 按伺服电动机使用电源性质不同，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。 一、直流伺服电动机 直流伺服电动机就是一台微型他励直流电动机。 按励磁方式的不同可分为他励式和永磁式两种。应应用用电电子子技技术

3、术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 一、直流伺服电动机 1结构 按照励磁方式的不同，直流伺服电动机分为永磁式直流伺服电动机和电磁式直流伺服电动机。永磁式直流伺服电动机的磁极由永久磁铁制成，不需要励磁绕组和励磁电源。电磁式直流伺服电动机一般采用他励结构，磁极由励磁绕组构成，通过单独的励磁电源供电。 按照转子结构的不同，直流伺服电动机分为空心杯形转子直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机。空心杯形转子直流伺服电动机由于其力能指标较低，现在已很少采用。无槽电枢直流伺服电动机的转子是直径较小的细长型圆柱

4、铁芯，通过耐热树脂将电枢绕组固定在铁芯上，具有散热好、力能指标高、快速性好的特点。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 2控制方式 直流电动机的控制方式有两种：一种称为电枢控制，在电动机的励磁绕组上加上恒压励磁，将控制电压作用于电枢绕组来进行控制；一种称为磁场控制，在电动机的电枢绕组上施加恒压，将控制电压作用于励磁绕组来进行控制。 由于电枢控制的特性好，电枢控制中回路电感小，响应快，在自动控制系统中多采用电枢控制。 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博

5、职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试图5.1电枢控制式直流伺服电动机原理图图5.2直流伺服电动机Uf为常数时的机械特性应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试二、交流伺服电动机 1.结构 图5.3 交流伺服电动机的结构a)笼型转子 1、5-轴承 2-机壳 3-定子 4-转子 6-接线板 7-铭牌b)杯型转子 1-杯型转子 2-定子绕组 3-外定子 4-内定子 5-机壳 6-端盖 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资

6、资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 二、交流伺服电动机 2.工作原理 交流伺服电动机的工作原理示意图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 交流伺服电动机励磁绕组和控制绕组在空间位置上相差90电角度，工作时，励磁绕组通入恒定交流电压，控制绕组由伺服放大器供电通入控制电压，两个电压的频率相同，并且在相位上也相差90电角度。这样，两个绕组共同作用在电动机内部产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下会在转子

7、中产生感应电动势和电流，转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，带动转子转动。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 伺服电动机的定子有两相相差120度电角度的交流绕组，分别称为励磁绕组和控制绕组，其转子就是普通的笼型异步电动机的鼠笼绕组。使用时，励磁绕组接单相交流电，在气隙产生脉振磁场，转子绕组不产生电磁转矩，电动机不工作。当控制绕组接上相位与励磁绕组相差90度电角度的交流电时，电动机的气隙便有旋转磁场产生，转子将产生电磁转矩转动。当控制绕组的控制电压信号撤除后，如果是普通电

8、机，由于转子电阻较小，（根据双旋转理论）脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩大于零。因此，电机转子仍然保持转动，不能停止。而伺服电动机，由于转子电阻大，且大到使发生最大电磁转矩的转差率Sm1。脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩小于零，也就是产生的电磁转矩是制动转矩，电机将在这个制动转矩作用下将很快停止转动。 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试二、交流伺服电动机 3. 控制方法 改变交流伺服电动机磁场的强弱

9、、椭圆度大小和磁场转向能够控制电动机的运行状况，因此可采用幅值控制、相位控制和幅相控制三种方式控制交流两相伺服电动机。 (1)幅值控制 所谓“幅值”控制就是在励磁绕组上加额定电压，改变控制绕组的电压，并在控制过程中始终保持两绕组有90相位差。如图1所示。控制电压的变化直接影响了电机磁场的椭圆度或不对称性，使机械特性发生偏移，从而改变电机的转速。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试90。ufuk图215幅值控制方式ufuk图216相位控制方式ufuk图217幅相控制方式ucC

10、(2)相位控制 相位控制方式下，交流伺服电动机励磁绕组加额定电压，控制绕组电压值不变，通过移相器调节控制电压Uk和励磁电压Uf之间的相位差。如图5.4(b)所示。(a)幅值控制方式(b)相位控制方式(c)幅相控制方式图5.4 控制方式应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试三、进给伺服系统中伺服电机的故障检修案例1通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。 2通电后电动机不转有嗡嗡声 3电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多 4电动机空载电流不平衡，三相相差

11、大 5电动机运行时响声不正常，有异响 6运行中电动机振动较大 7轴承过热 8电动机过热甚至冒烟 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试v 步进电动机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的电动机，每当一个电脉冲加到步进电动机的控制绕组上时，它的轴就转动一定的角度，角位移量与电脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，又称为脉冲电动机。在数字控制系统中，步进电动机常用作执行元件。v 步进电动机按照励磁方式分为磁阻式（又称为反应式）、永磁式和混磁式三种；按相数分为单相、两相、三相和多相等形式

12、。下面以三相磁阻式步进电动机为例，介绍步进电动机的结构和工作原理。 5.2 5.2 步进电动机控制线路的安装与调试步进电动机控制线路的安装与调试应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 一、步进电动机结构 三相磁阻式步进电动机模型的结构示意图如图所示。它的定、转子铁心都由硅钢片叠压而成。定子上有六个磁极，每两个相对的磁极上有同一相控制绕组，同一相控制绕组可以并联或串联；转子铁心上没有绕组，只有四个齿，齿宽等于极靴宽。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业

13、学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试二、步进电动机工作原理 图5.5 三相磁阻式步进电动机模型单三拍控制时的工作原理上面的通电方式的特点是，每次只有一相控制绕组通电，切换三次为一个循环，称为三相单三拍控制方式。三相单三拍控制方式由于每次只有一相通电，转子在平衡位置附近来回摆动，运行不稳定，很少采用。三相步进电动机除了单三相控制方式外，还有三相双三拍控制方式和三相单、双六拍控制方式。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试v

14、三相双三拍控制的通电顺序为UVVWWUUV，每次有两相绕组同时通电，每一循环也需要切换三次，步距角与三相单三拍控制方式相同，也为30。v 三相单、双六拍控制方式的通电顺序为UUVVVWWWUU，首先U相通电，然后U、V两相同时通电，再断开U相使V相单独通电，再使V、W两相同时通电，等等，依此顺序不断轮流通电，完成一次循环需要六拍。三相六拍控制方式的步距角只有三相单三拍和双三拍的一半，为15。v 三相双三拍控制方式和三相六拍控制方式在切换过程中始终保证有一相持续通电，力图使转子保持原有位置，工作比较平稳。单三拍通电方式没有这种作用，在切换瞬间，转子失去自锁能力，容易失步（即转子转动步数与拍数不相

15、等），在平衡位置也容易产生振荡。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 三、主要技术指标和运行特性 1步距角和静态步距误差 步距角也称为步距，是指步进电动机改变一次通电方式转子转过的角度。步距角与定子绕组的相数、转子的齿数和通电方式有关。目前我国步进电动机的步距角为0.3690，常用的有7.5/15、3/6、1.5/3、0.9/1.8、0.75/1.5、0.6/1.2、0.36/0.72等几种。 2最大静转矩 步进电动机的静特性，是指步进电动机在稳定状态（即步进电动机处于通电状

16、态不变，转子保持不动的定位状态）时的特性，包括静转矩、矩角特性及静态稳定区。静转矩是指步进电动机处于稳定状态下的电磁转矩。在稳定状态下，如果在转子轴上加上负载转矩使转子转过一定角度，并能稳定下来，这时转子受到的电磁转矩与负载转矩相等，该电磁转矩即为静转矩，而角度即为失调角。对应于某个失调角时，静转矩最大，称为最大静转矩。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 3矩频特性 当步进电动机的控制绕组的电脉冲时间间隔大于电机机电过渡过程所需的时间，步进电动机进入连续运行状态，这时电动机

17、产生的转矩称为动态转矩。步进电动机的动态转矩和脉冲频率的关系称为矩频特性。步进电动机的动态转矩随着脉冲频率的升高而降低。 4起动频率和连续运行频率 步进电动机的工作频率，一般包括起动频率、制动频率和连续运行频率。对同样的负载转矩来说，正、反向的起动频率和制动频率是一样的，所以一般技术数据中只给出起动频率和连续运行频率。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 四、打印机中步进电机的故障检修案例： 打印机步进电机的制造精度较高，其故障主要表现为不进纸。判断该类电机是否损坏，可采用以

18、下方法： 1.根据步进电机上所标注的阻值测量其电阻。步进电机分为两个绕组，两个绕组的结构形式完全相同，每个绕组的中心端对另两端电阻对称相等，且与标注阻值相符，不同电机引线的排列顺序有所不同。 2.测量时可先用万用表将引线分为两组(各引线相通的为一组)，再用测电阻的方法找出每一组的中心抽头端，中心端应对其他两端等电阻且与标注电阻值相符。若阻值不对称或与标注电阻值不同，则电机可能已损坏。 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设淄博职业学院淄博职业学院项目项目5 5 特殊电动机控制线路的安装与调试特殊电动机控制线路的安装与调试 3. 用步进电机上所标注的电源电压(或电路中电机的工作电压)进行试验。若电机上无标注，