各种电机控制方式介绍ppt课件

光电光电耦合器
参考教材 电子技术基础 维修电工 电机与变压器 p半pt精导选体版变流技术 电力电子技术 元器件手册 上21 网
④反馈信号用光电耦合电路取样。
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电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原
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⑤可控整流电路和电机励磁电源的 改进
调速系统分交流和直流调速系统， 由于直流调速系统的调速范围广，静 差率小、稳定性好以及具有良好的动 态性能。因此在相当长的时期内，高 性能的调速系统几乎都采用了直流调 速系统。
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这就是所谓的电 源—电动机调速 系统（V—M） 系统，它属于开 环系统。
用晶闸管触发可控整流电路 实现电枢电压可调，从而达到改 变电机转速的目的。
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⑥调速旋纽的改进
1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位 器。
2、将电路改动后试运行。
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场效应管增强型N-MOS
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⑦全电路测量与调试
④电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修 时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。
⑤可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。
⑥手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳 定，建议用触摸式电压调节器来改进。
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2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘
制系统原理图。
①用比例调节器代替原来的放大和比 较节。
他励直流电机的调速

3.2 直流电动机的机械特性
3.2.1他励电动机的机械特性
机械特性是指电动机的电磁转矩与转速 的关系，即n=f(T)

T=TM+T0
T--电动机电磁转矩即机械特性转矩;
TM_--输出转矩; T0—空载转矩(工程计算时可忽略)
1、电原理图(图2-5)
由电路原理公式，推导出
U=E+IaRa；而E=Keφn；T=KtφIa整理出:
继电器-接触器控制、可编程序控制、电力电子 技术、检测技术、直流伺服、交流伺服、步进 电动机伺服等强电控制的内容。 突出应用性
第二章 机电传动的动力学基础
2.1机电传动的运动方程式（图１－１）
TM-TL=J dω/dt 式中：TM－－电动机输出的转矩。
TL－－单轴传动的负载转矩 J －－转动惯量
注意：额定容量，对直流发电机来说，是指电刷 端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上 输出的机械功率。
所以，直流发电机的额定容量为：
PN U N I N
而直流电动机的额定功率为：
PN U N I NN
3.1.3 直流电机的基本工作原理
以单个电枢绕组线圈为例说明 一、发电机（根据右手定则）
ω－－传动系统的角速度
意义：１）当TM＝ TL时；
２）当TM＞ TL时；
３）当TM＜TL时；
考虑：方向性问题１）拖动： 动： TM 与n转动相反。
TM
与n转动相同；２）制
当Tm>TL时，加速 当Tm<TL时，减速
Tm
Tm
n
n
当Tm=TL时，匀速（平衡） 3.Tm与TL的正反。 以转速的方向为准（n）
3.1直流电机的基本结构和原理

M
采用此种接线方式。
3~
3.异步电动机的直接起动 + 过载保护
A BC
热继电
QS
器触头
FU
KM SB1 SB2
KM
FR
KM
发热
FR
元件
电流成回路，
M
只要接两相就可以了。
3~
4.多地点控制
例如：甲、乙两地同时控制一台电机。 方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。
KM
SB1甲
SB2甲
KM
甲地
SB3乙
先合上开关QS
1、正转控制
按下SB1
SB1常闭触点先分断对KM2的联锁 SB1常开触点后闭合 KM1线圈得电(自锁)
KM1常闭辅助触点断开 KM1辅助触点闭合 KM1主触点闭合
电动机M正转
继续
先合上开关QS
1、反转控制
按下SB2
SB2常闭触点先分断对KM1的联锁 SB2常开触点后闭合 KM2线圈得电
SQA
KM1
SQB
KM2
FR
KM2
KM1 限位开关
控制回路
行程控制(2) --自动往复运动
电机
逆程
正程
工作要求：1. 能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回
自动往复运动控制电路
FR
SB3
KM2
SQA KM1
SB1
关键措施
限位开关采用 复合式开关。正 向运行停车的同 时，自动起动反 向运行；反之亦 然。
三相异步电动机的 基本控制电路
基本控制电路
一、三相异步电动机起动、停车（点动、连续运 行、多地点控制等） 二、三相异步电动机正反转控制 三、顺序控制 四、行程控制 五、时间控制

逆变器的结构原理
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逆变器的结构原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
•
小结
本节讲述了使用IGBT进行逆变的原理，需要注意的 是了其基本原理。
46
主要内容
1 2
汽车驱动电机概述
驱动电机的结构原理
3
4
逆变器的结构原理
电机检测与故障分析
47
电机检测与故障分析（比亚迪e5）
48
电机检测与故障分析（知豆D2）
请完成1.3.2、1.3.3测试题 讲解测试题
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主要内容
1 2
3 4
汽车驱动电机概述
驱动电机的结构原理
逆变器的结构原理
电机检测与故障分析
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逆变器的结构原理
38
逆变器的结构原理
绝缘栅双极型晶体管IGBT
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逆变器的结构原理
40
逆变器的结构原理
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逆变原理
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应用：巡逻车、电动观光车、电动叉车等
2、交流异步电机：
优点：效率高、成本低 、结构简单、制造方便、可靠性好；缺点：体积大、质 量大、功率密度低 应用：大功率、低速车辆，尤其是驱动系统功率需求较大的大型电动客车、特 斯拉等（矢量变频控制，缩小与同步电机差距），调速范围大 3、永磁同步电机 优点：小体积、轻量化、功率密度高，能耗小20%；缺点：成本高。应用广泛 4、开关磁阻电机
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理
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驱动电机的结构原理-三相异步电机原理

(3) 机座。 机座由铸铁或铸钢制成，是磁路的一部分。 它用来固定主磁极、 换向磁极和端盖。其结构如图1-5所示。
图1-5 机座
(4) 电刷装置。 电刷将旋转的电枢绕组电路与静止的外 部电路相连接，把直流电流引入或将直流感应电动势引出。 直流电机的电刷装置由电刷及刷握、 弹簧、 刷杆座等组成。 电刷放置在刷握内，用弹簧压紧在换向器上。一般电刷组数 与主磁极极数相等。电刷装置在换向器表面应对称分布，并 且可以移动，用以调整电刷在换向器上的位置。电刷装置如 图1-6所示。
第1章 直流电机
1.1 直流电机的结构和基本工作原理 1.2 直流电动机的启动和反转 1.3 直流电动机的调速 1.4 直流电动机的制动 本章小结 思考题
1.1 直流电机的结构和基本工作原理
1.1.1 直流电机的结构
直流电机由两个主要部分组成： 静止部分和转动部分。 静止部分称为定子，由主磁极、 换向磁极、 机座和电刷装 置等组成，主要用来建立磁场。转动部分称为转子或电枢， 由电枢铁芯、 电枢绕组、 换向器、 风扇、 转轴等组成，是 机械能变为电能或电能变为机械能的枢纽。在静止和转动部 分之间，有一定的间隙，称为气隙。图1-1所示为直流电机 结构图， 图1-2所示为直流电机组成部件。
图1-7 (a) 电枢； (b) 铁芯冲片
(2) 电枢绕组。 电枢绕组是直流电机电路的主要组成部 分，也是感生电动势，产生电磁转矩实现机、 电能量转换 的重要部件。电枢绕组通常用绝缘的铜线或扁铜线在模具上 绕成线圈后再放置在电枢铁芯槽中，槽口用槽楔压紧，以防
(3) 换向器。 换向器是由许多铜质换向片组成的一个圆 柱体，换向片之间用云母片绝缘。
(4) 额定电流IN。 额定电流是电机在额定负载时允许电 机长期流出或流入的电流，单位是A

靠性和可维护性。
电机材料的发展趋势
电机材料是影响电机性能的重要因素之一，随着科技的不断进步，新型材料在电机中的应用 越来越广泛。
未来电机材料的发展将更加注重轻量化和高强度化，采用新型材料如碳纤维、钛合金等，减 轻电机的重量并提高其机械强度。
同时，新型导磁材料和绝缘材料的应用也将不断扩大，以提高电机的磁场强度和绝缘性能。 此外，纳米材料等新型材料在电机中的应用也将逐渐增多，为电机的性能提升提供更多可能 性。
子内旋转。
02
定子通常由铁芯和绕组组成 ，绕组通电后产生磁场。转 子可以是绕组型或鼠笼型，
根据电机类型而定。
03
电机的结构需满足高效、稳 定、可靠、耐用等要求，以 确保电机的正常工作和长寿
命。
电机的材料电机Βιβλιοθήκη 材料选择对于电机的性能和寿命至关重要。
定子铁芯通常采用硅钢片或铁氧体材料制成，以提高磁性能和降低损耗。转子材料 可以是铸铁、铸钢、铝合金等，根据电机类型和性能要求而定。
02
电机的原理与结构
电机的原理
电机的工作原理基于电磁感应定律，通过磁场和电流相 互作用产生转矩，使电机旋转。
电机的种类繁多，根据工作原理和应用领域可分为直流 电机、交流电机、步进电机、伺服电机等。
不同种类的电机具有不同的工作原理和特性，适用于不 同的应用场景。
电机的结构
01
电机主要由定子和转子组成 ，定子固定不动，转子在定
功率与效率
功率
电机在单位时间内所做的功，通 常以瓦特（W）为单位。功率决 定了电机的输出能力。
效率
电机运行时的能量转换效率，通 常以百分比表示。效率越高，电 机的能源利用率越好。
转矩与转速
转矩
电机产生旋转运动的力矩，通常以牛 顿米（Nm）为单位。转矩决定了电 机的负载能力和启动性能。

1.滑动模态存在
lim ss 0
s0
2.可达性
3.稳定性
系统 滑模面 控制函数
x f (x,u,t)
x Rn,u Rm,t R
s( x),
s Rm
u

u u

(x) (x)
s(x) 0 s(x) 0
2.模糊神经网络
x1
I1
x2
I2
输入层
w11 1 v1
各种电机的控制方式
1
步进电机的调速系统
2
无刷直流电机控制
3
永磁同步电动机控制
4
总结与展望
V1
V3
V5
MOTOR
Ia Ra
+Ea La
Coil a
+ Ud Cd
Ib
+Eb
Lb
-
V4
V6
V2
Rb
Coil b
Ic Rc
+Ec Lc
Coil c
对于全桥式功率驱动，其常见导通方式有两两 导通方式(120°导通方式)和三三导通方式 (180°导通方式)。
电压采样
整流桥 逆变桥
电平转换
转子图位置1信-4号系统霍尔总位体置 结构
传感器
无刷 直流电机
五、图片展示

可编辑
电动执行机构
Rockwell SIEMENS 构 SIPOS 控制 ABB 化处理 上海研究所 品 大连仪表厂 输入 鞍山阀门厂 低 上海万迅 不高
智能化 一体化结
变频 数字 低端产 模拟量 可靠性 精度
无刷直流电机
1.有位置传感器
优点：电路简单，较成熟，

磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。
涡流损失：交变磁通在铁芯中产生 的感应电流（涡流），
造成的损失。
为防止涡流损失，铁芯一
般由一片片导磁材料叠合
P2 P1 PCU PFE 而成。
P1
P1 第33页/共160页
3 变压器的外特性
副边输出电压和输出电流的关系。即：
U2 f (I2)
第8页/共160页
总磁动 在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中， 势等于各段磁压降之和。
NI HL
总磁动势
I
例：
N
l0
NI HI H0l0
l
第9页/共160页
二. 磁路的欧姆律：
对于均匀磁路
NI HL B L L I S
令：
Rm
l
s
Rm 称为磁阻
则： F NI L Rmφ S
与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。
B S
B 的单位：特斯拉（Tesla）
1 Tesla = 104 高斯
单位：韦伯
第3页/共160页
二、磁导率
：表征各种材料导磁能力的物理量
真空中的磁导率(
)为0常数
0 4 107 （亨/米）
一般材料的磁导率 和真空中的磁导率之比，
称为这种材料的相对磁导率
A
*
X *
a x
A
*
X
a
x
*
第35页/共160页
线圈的接法 电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：
1
*
3
*
2
4
220V： 联结 2 －3
110V： 联结 1 －3，2 －4

4.1.1 开关类控制电器 1. 刀开关
操作 手柄
闸刀
用途：主要用来接通和断开不频繁操作的设备的电源。 （刀开关分为单极、双极和三极）
选择：根据电源种类、电压等级、设备容量及使用 场合来选用。广泛用于照明电路和在电动机控制电 路作电源引入用。 注意：刀开关安装时 文字符号及 Q ，合闸状态手柄必须 图形符号 向上，不得倒装。
n1 n N 1500 1450 sN 0.033 n1 1500
三相异步电动机的机械特性
电动机的电磁转矩与 Tem 转差率之间的关系 Tem 当 U1 、R2 、X20为固定值时，
直接起动控制原理图
直接起动控制结构图
起动过程：按下起动按钮SBl，接触器KM线圈通 电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保 证松开按钮SBl后KM线圈持续通电，串联在电动 机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运 转，从而实现连续运转控制。 停止过程：按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断 电，与SBl并联的KM的辅助常开触点断开，以保 证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动 机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。
绘制电气原理图的规则：
1. 电器原理图分为主电路和控制电路。主电路画 在左侧（或上方），控制电路画在右侧（或下方） 。 各电气元件按动作顺序由上到下、从左到右依次排列 。
2. 电气元件必须用国家统一规定的图形符号和文 字符号标注。
3. 同一电器的各部件如线圈和触点常常不画在一 起，但用同一文字标明。 4. 电气控制原理图中的全部触点都按“ 常”状 态绘出。
定子铁 心冲片
U1
铁心
（U相）
U2
三相定子绕组
2. 转子 三相异步电动机的转子 是由转子铁心、转子绕 组 和转轴组成。 转子绕组 转轴 铁心