第3章電機(jī)調(diào)速控制線路【第3講】

1、2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院13 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.8 三相異步電動機(jī)的變頻調(diào)速控制線路三相異步電動機(jī)的變頻調(diào)速控制線路3.9 直流電動機(jī)的控制線路直流電動機(jī)的控制線路(以以三菱三菱FR-A540變頻器為例變頻器為例)3.9.3 直流電動機(jī)的基本控制線路直流電動機(jī)的基本控制線路起動和正反轉(zhuǎn)控制起動和正反轉(zhuǎn)控制3.9.4 直流電動機(jī)調(diào)速控制線路直流電動機(jī)調(diào)速控制線路3.9.1 直流電動機(jī)的基本原理直流電動機(jī)的基本原理3.9.2 直流電動機(jī)的基本分類直流電動機(jī)的基本分類回顧回顧2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院23 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.9 直

2、流電動機(jī)的控制線路直流電動機(jī)的控制線路3.9.4 直流電動機(jī)調(diào)速控制線路直流電動機(jī)調(diào)速控制線路常用方法：常用方法：(1) 電樞回路串電阻調(diào)速電樞回路串電阻調(diào)速即在直流電動機(jī)的電樞回路中串聯(lián)一只調(diào)速變阻器來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的即在直流電動機(jī)的電樞回路中串聯(lián)一只調(diào)速變阻器來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法，如圖所示：方法，如圖所示：M_1F2FR_+他勵直流電動機(jī)電樞他勵直流電動機(jī)電樞回路串電阻調(diào)速原理圖回路串電阻調(diào)速原理圖電樞回路串電阻調(diào)速法只能使電動機(jī)的轉(zhuǎn)電樞回路串電阻調(diào)速法只能使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速以下范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速。速在額定轉(zhuǎn)速以下范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速調(diào)速范圍較小，且穩(wěn)定性較差，能量損耗較大。范圍較小，且穩(wěn)定性較差

3、，能量損耗較大。由于這種調(diào)速方法設(shè)備簡單，操作方便，由于這種調(diào)速方法設(shè)備簡單，操作方便，所以在短期工作、容量較小且機(jī)械特性硬所以在短期工作、容量較小且機(jī)械特性硬度要求不太高的場合，仍然使用這種調(diào)速度要求不太高的場合，仍然使用這種調(diào)速方法。方法。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院33 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.9 直流電動機(jī)的控制線路直流電動機(jī)的控制線路3.9.4 直流電動機(jī)調(diào)速控制線路直流電動機(jī)調(diào)速控制線路常用方法：常用方法：(2) 改變勵磁磁通調(diào)速改變勵磁磁通調(diào)速通過改變勵磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。通過改變勵磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。下圖通過調(diào)節(jié)勵磁電路的附加電阻下圖通過調(diào)節(jié)勵

4、磁電路的附加電阻R來改變勵磁電流的大小，來改變勵磁電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。M_1F2F+_1RR他勵直流電動機(jī)調(diào)磁調(diào)速原理圖他勵直流電動機(jī)調(diào)磁調(diào)速原理圖2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院4改變勵磁電流進(jìn)行調(diào)速的控制線路二相整流電路二相整流電路(1)電樞回路串電樞回路串電阻電阻R啟動啟動(2)制動時(shí)限流制動時(shí)限流電阻電阻調(diào)速電阻調(diào)速電阻啟動按鈕啟動按鈕停止按鈕停止按鈕啟動：啟動：按下起動按鈕按下起動按鈕SB2，KM2、KT得電吸合并自鎖，電動機(jī)得電吸合并自鎖，電動機(jī)M串電阻串電阻R起動，起動，KT延時(shí)后使延時(shí)后使KM3吸合并自保，切除起動電吸合并自保，切除起動電阻阻R ，

5、啟動過程結(jié)束。，啟動過程結(jié)束。工作過程工作過程2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院5改變勵磁電流進(jìn)行調(diào)速的控制線路調(diào)速：調(diào)速：調(diào)節(jié)電阻器調(diào)節(jié)電阻器R3，改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。，改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。停車制動：停車制動：正常運(yùn)行時(shí)，按下按鈕正常運(yùn)行時(shí)，按下按鈕SB1，KM2及及KM3斷電釋放，斷電釋放，KM1通電吸合，通過通電吸合，通過R使能耗制動回路接通，同時(shí)短接電容使能耗制動回路接通，同時(shí)短接電容C，電源電壓全部加于勵磁繞組實(shí)現(xiàn)制動過程中的強(qiáng)勵作用。電源電壓全部加于勵磁繞組實(shí)現(xiàn)制動過程中的強(qiáng)勵作用。松開按鈕松開按鈕SB1，制動結(jié)束，電路又處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。，制動結(jié)束，電路又處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)。2

6、022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院63 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.9 直流電動機(jī)的控制線路直流電動機(jī)的控制線路3.9.4 直流電動機(jī)調(diào)速控制線路直流電動機(jī)調(diào)速控制線路常用方法：常用方法：(2) 改變勵磁磁通調(diào)速改變勵磁磁通調(diào)速通過改變勵磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。通過改變勵磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。(3) 改變電樞電壓調(diào)速改變電樞電壓調(diào)速(4) 混合調(diào)速：把調(diào)壓調(diào)速與調(diào)磁調(diào)速結(jié)合起來混合調(diào)速：把調(diào)壓調(diào)速與調(diào)磁調(diào)速結(jié)合起來(1) 電路回路串電阻調(diào)速電路回路串電阻調(diào)速2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院73 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的

7、調(diào)速控制3.10.1 步進(jìn)電機(jī)的基本概念步進(jìn)電機(jī)的基本概念定義：步進(jìn)電動機(jī)是一種把電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電動機(jī)。定義：步進(jìn)電動機(jī)是一種把電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電動機(jī)。用專用的驅(qū)動電源向步進(jìn)電動機(jī)供給一系列的且有一定規(guī)律的用專用的驅(qū)動電源向步進(jìn)電動機(jī)供給一系列的且有一定規(guī)律的電脈沖信電脈沖信號號，每輸入一個電脈沖，步進(jìn)電機(jī)就前進(jìn)一步，其，每輸入一個電脈沖，步進(jìn)電機(jī)就前進(jìn)一步，其角位移與脈沖數(shù)成正角位移與脈沖數(shù)成正比比，電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比電機(jī)轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，而且，而且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與各相繞組的通電方式有關(guān)式有關(guān)。分類：根據(jù)勵磁方式的不同，步進(jìn)電動機(jī)分為：分類：根據(jù)勵

8、磁方式的不同，步進(jìn)電動機(jī)分為：反應(yīng)式反應(yīng)式轉(zhuǎn)子無繞組轉(zhuǎn)子無繞組勵磁式勵磁式轉(zhuǎn)子有繞組轉(zhuǎn)子有繞組混合式（又叫永磁感應(yīng)式）混合式（又叫永磁感應(yīng)式）轉(zhuǎn)子無繞組，有磁鋼轉(zhuǎn)子無繞組，有磁鋼目前反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)應(yīng)用較多。目前反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)應(yīng)用較多。 ABC2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院83 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.2 步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)與一般電機(jī)結(jié)構(gòu)類似，除了托架、步進(jìn)電機(jī)與一般電機(jī)結(jié)構(gòu)類似，除了托架、外殼之外，就是轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子為永久外殼之外，就是轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，線圈是繞在定子上。磁

9、鐵，線圈是繞在定子上。1) 定子定子由硅鋼片疊成，裝上一定相由硅鋼片疊成，裝上一定相數(shù)的控制繞組，由環(huán)形分配器送來電脈沖，數(shù)的控制繞組，由環(huán)形分配器送來電脈沖，對多相定子繞組輪流勵磁。對多相定子繞組輪流勵磁。2) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子用硅鋼片疊成或軟磁性材料用硅鋼片疊成或軟磁性材料做成的凸極結(jié)構(gòu)。做成的凸極結(jié)構(gòu)。ANBNNCASSBSCA0繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心相磁通2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院93 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.2 步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)ANBNNCASSBSCA0繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心相磁通根據(jù)線圈的

10、配置，可分為根據(jù)線圈的配置，可分為2相、相、3相、相、4相、相、5相等。相等。3相步進(jìn)電機(jī)是由三組相步進(jìn)電機(jī)是由三組線圈所構(gòu)成，如右圖所示。線圈所構(gòu)成，如右圖所示。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院103 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.3 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理 定子上均勻地分布了六個磁極，每個磁極上定子上均勻地分布了六個磁極，每個磁極上繞繞有繞組。有繞組。 轉(zhuǎn)子上沒有繞組，且假設(shè)轉(zhuǎn)子僅有兩個齒。轉(zhuǎn)子上沒有繞組，且假設(shè)轉(zhuǎn)子僅有兩個齒。(1)三相單三拍三相單三拍當(dāng)只有當(dāng)只有A相繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將受到磁場拉力，旋相

11、繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將受到磁場拉力，旋轉(zhuǎn)到與轉(zhuǎn)到與A相繞組軸線對齊。相繞組軸線對齊。 將將A相通電換接為只有相通電換接為只有B相繞組通電，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)相繞組通電，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)到使其軸線與到使其軸線與B相繞組軸線重合的位置。相繞組軸線重合的位置。 若三相繞組按若三相繞組按A-B-C輪流導(dǎo)電，每換接一相，則磁場軸線沿輪流導(dǎo)電，每換接一相，則磁場軸線沿A-B-C方向方向轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過60，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子在空間上轉(zhuǎn)過一個角度，該角度稱為步距角。，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子在空間上轉(zhuǎn)過一個角度，該角度稱為步距角。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院113 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)

12、速控制3.10.3 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理(1)三相單三拍三相單三拍說明：說明：“三相三相”定子為三相繞組；定子為三相繞組；“單單”每次只有一相繞組通電，如果每次有兩相通每次只有一相繞組通電，如果每次有兩相通電，則稱為電，則稱為“雙雙” ；“拍拍”通電次數(shù)（即從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種通通電次數(shù)（即從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種通電狀態(tài)）。電狀態(tài)）。若三相繞組按若三相繞組按A-B-C輪流導(dǎo)電，每換接一相，則磁場軸線沿輪流導(dǎo)電，每換接一相，則磁場軸線沿A-B-C方向轉(zhuǎn)過方向轉(zhuǎn)過60，其過程如右圖所示。，其過程如右圖所示。0602022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院123 電機(jī)調(diào)速控制線

13、路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.3 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理如果三相步進(jìn)電機(jī)按如果三相步進(jìn)電機(jī)按A-AB-B-BC-C-CA-A方式通電，方式通電，則一個通電周期共換接六次，故稱為三相六拍。每換則一個通電周期共換接六次，故稱為三相六拍。每換接一相，則磁場軸線沿接一相，則磁場軸線沿A-B-C方向轉(zhuǎn)過方向轉(zhuǎn)過30，其過程，其過程如右圖所示。如右圖所示。(2)三相六拍三相六拍030三相步進(jìn)電機(jī)按三相步進(jìn)電機(jī)按AB-BC-CA-AB方式通電。方式通電。(3)三相雙三拍三相雙三拍2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院133 電機(jī)調(diào)速控制線路電

14、機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.3 步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理式中：式中：Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；轉(zhuǎn)子齒數(shù)； m相數(shù)；相數(shù)； K與通電方式相關(guān)的系數(shù)與通電方式相關(guān)的系數(shù) ；當(dāng)；當(dāng)m相相m拍通電時(shí)，拍通電時(shí)， K=1；m相相2m拍通電時(shí)，拍通電時(shí)，K=2 。步距角定義：步距角定義：當(dāng)外加一個脈沖信號于步進(jìn)電機(jī)時(shí)其轉(zhuǎn)當(dāng)外加一個脈沖信號于步進(jìn)電機(jī)時(shí)其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個角度所轉(zhuǎn)動的角度稱為步距角。軸就轉(zhuǎn)過一個角度所轉(zhuǎn)動的角度稱為步距角。三相六拍步距角：三相六拍步距角： 。360m Z K 步距角公式：步距角公式：30？2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院143

15、 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制(1)功率放大器功率放大器一般控制脈沖信號都很弱，必須經(jīng)過功率放大器才能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。一般控制脈沖信號都很弱，必須經(jīng)過功率放大器才能驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。應(yīng)用較多的步進(jìn)驅(qū)動有應(yīng)用較多的步進(jìn)驅(qū)動有：高低壓驅(qū)動、恒流斬波驅(qū)動、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)：高低壓驅(qū)動、恒流斬波驅(qū)動、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動、細(xì)分控制驅(qū)動。動、細(xì)分控制驅(qū)動。L298：雙雙H橋式驅(qū)動器，恒流斬波驅(qū)動。橋式驅(qū)動器，恒流斬波驅(qū)動。(2)環(huán)形分配器環(huán)形分配器控制系統(tǒng)輸出脈沖必須進(jìn)行首先環(huán)形分配，使得步進(jìn)電機(jī)繞組按照控制系統(tǒng)輸出脈沖必須進(jìn)行首先

16、環(huán)形分配，使得步進(jìn)電機(jī)繞組按照一定時(shí)序通斷電，然后才能經(jīng)功率放大驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)某一相繞組。一定時(shí)序通斷電，然后才能經(jīng)功率放大驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)某一相繞組。脈沖環(huán)形分配方式脈沖環(huán)形分配方式：軟件環(huán)形分配：軟件環(huán)形分配通過軟件依次給繞組通斷電。通過軟件依次給繞組通斷電。 硬件環(huán)形分配硬件環(huán)形分配L297：步進(jìn)電動機(jī)控制器（包步進(jìn)電動機(jī)控制器（包括環(huán)形分配器）。括環(huán)形分配器）。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院153 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制軟件分配軟件分配四相八拍的步進(jìn)電機(jī)四相八拍的步進(jìn)電機(jī)2022年5

17、月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院163.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制軟件分配軟件分配OUT1OUT2OUT4OUT3IN1、IN2、IN3、IN4接P1.3口、P1.2口、P1.1口、P1.0口。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院17AP1.3BP1.2CP1.1DP1.0十六制（P1口）10000 x0811000 x0c01000 x0401100 x0600100 x0200110 x0300010 x0110010 x09while(1) int i; for(i=1;i=8;i+) switch(i) case 1:P2OUT=0X08;break; case 2:P2O

18、UT=0X0c;break; case 3:P2OUT=0X04;break; case 4:P2OUT=0X06;break; case 5:P2OUT=0X02;break; case 6:P2OUT=0X03;break; case 7:P2OUT=0X01;break; case 8:P2OUT=0X09;break; Delays(); 3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制軟件分配軟件分配2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院183 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制硬件分配硬件分配方向信號方

19、向信號脈沖信號脈沖信號使能信號使能信號2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院193 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制西安驪山電子工業(yè)總廠：西安驪山電子工業(yè)總廠：SH2024B2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院203 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制A+紅紅A-綠綠B+黃黃 B-藍(lán)藍(lán)OPTO：為輸入信號的公共端，：為輸入信號的公共端，OPTO端須接外部系統(tǒng)的端須接外部系統(tǒng)的V

20、CC。DIR：方向電平信號輸入端，高低電平控制電機(jī)正：方向電平信號輸入端，高低電平控制電機(jī)正/反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。FREE：脫機(jī)信號：脫機(jī)信號(低電平有效低電平有效)，當(dāng)此輸入控制端為低時(shí)，電機(jī)勵磁電流，當(dāng)此輸入控制端為低時(shí)，電機(jī)勵磁電流 被關(guān)斷，電機(jī)處于脫機(jī)自由狀態(tài)。被關(guān)斷，電機(jī)處于脫機(jī)自由狀態(tài)。CP：步進(jìn)脈沖信號輸入，下降沿有效，信號電平穩(wěn)定時(shí)間不小于：步進(jìn)脈沖信號輸入，下降沿有效，信號電平穩(wěn)定時(shí)間不小于3us。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院213 電機(jī)調(diào)速控制線路電機(jī)調(diào)速控制線路3.10 步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制步進(jìn)電動機(jī)的調(diào)速控制3.10.4 步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)控制當(dāng)采用當(dāng)采用N步細(xì)

21、分控制時(shí)，當(dāng)輸入步細(xì)分控制時(shí)，當(dāng)輸入N個步個步進(jìn)脈沖時(shí)才相當(dāng)于運(yùn)行一個電周期，進(jìn)脈沖時(shí)才相當(dāng)于運(yùn)行一個電周期，電機(jī)轉(zhuǎn)動一個步距角電機(jī)轉(zhuǎn)動一個步距角 電流設(shè)定（位123）123電流123電流0000.5A1001.2A0010.6A1011.3A0100.8A1101.5A0111.0A1112.0A細(xì)分設(shè)定（位456）456細(xì)分?jǐn)?shù)456細(xì)分?jǐn)?shù)000110016001210132010411064011811164撥位設(shè)定ON=1OFF=0步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制本質(zhì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制本質(zhì)：通過對步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組中電流的控制，：通過對步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組中電流的控制，使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋

22、轉(zhuǎn)磁場，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分。電機(jī)步距角的細(xì)分。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院22課后習(xí)題解答2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院23第二章第二章 部分習(xí)題解答部分習(xí)題解答1. 電氣系統(tǒng)圖主要有哪些？各有什么作用和特點(diǎn)？電氣系統(tǒng)圖主要有哪些？各有什么作用和特點(diǎn)？答：答：電氣原理圖、電器布置圖和電氣安裝接線圖。電氣原理圖、電器布置圖和電氣安裝接線圖。電氣原理圖：電氣原理圖：根據(jù)控制線圖工作原理繪制，具有結(jié)構(gòu)簡單，層次分根據(jù)控制線圖工作原理繪制，具有結(jié)構(gòu)簡單，層次分明。主要用于研究和分析電路工作原理。明。主要用于研

23、究和分析電路工作原理。電氣布置安裝圖：電氣布置安裝圖：主要用來表明各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上和電氣主要用來表明各種電氣設(shè)備在機(jī)械設(shè)備上和電氣控制柜中的實(shí)際安裝位置，為機(jī)械電氣在控制設(shè)備的制造、安裝、控制柜中的實(shí)際安裝位置，為機(jī)械電氣在控制設(shè)備的制造、安裝、維護(hù)、維修提供必要的資料。維護(hù)、維修提供必要的資料。電氣安裝接線圖：電氣安裝接線圖：是為了進(jìn)行裝置、設(shè)備或成套裝置的布線提供各是為了進(jìn)行裝置、設(shè)備或成套裝置的布線提供各個安裝接線圖項(xiàng)目之間電氣連接的詳細(xì)信息，包括連接關(guān)系，線纜個安裝接線圖項(xiàng)目之間電氣連接的詳細(xì)信息，包括連接關(guān)系，線纜種類和敷設(shè)線路。種類和敷設(shè)線路。2022年5月2日星期一機(jī)電與

24、汽車工程學(xué)院242. 電氣原理圖中電電氣原理圖中電QS、FU、KM、KA、KT、KS、FR、SB、SQ分別代表什么電氣元件的文字符號？分別代表什么電氣元件的文字符號？答：答：QS 刀開關(guān)、刀開關(guān)、FU 熔斷器、熔斷器、KM 接觸器、接觸器、KA 中間繼電器、中間繼電器、KT 時(shí)間繼電器、時(shí)間繼電器、KS 速度繼電器、速度繼電器、FR 熱繼電器、熱繼電器、SB 按鈕、按鈕、SQ 行程行程開關(guān)。開關(guān)。 2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院253.電氣原理圖中，電器元件的技術(shù)數(shù)據(jù)如何標(biāo)注？電氣原理圖中，電器元件的技術(shù)數(shù)據(jù)如何標(biāo)注？答：答：可以采用下面兩種方法：可以采用下面兩種方法：（1）電氣元

25、件明細(xì)表：元器件名稱、符號、功能、型號、數(shù)量等；）電氣元件明細(xì)表：元器件名稱、符號、功能、型號、數(shù)量等；（2）用小號字體注在其電氣原理圖中的圖形符號旁邊。）用小號字體注在其電氣原理圖中的圖形符號旁邊。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院264.什么是失電壓、欠電壓保護(hù)？采用什么電器元件來實(shí)現(xiàn)什么是失電壓、欠電壓保護(hù)？采用什么電器元件來實(shí)現(xiàn)失電壓，欠電壓保護(hù)？失電壓，欠電壓保護(hù)？答：答：失電壓保護(hù)：失電壓保護(hù)：當(dāng)電力元件失去電壓時(shí)執(zhí)行相應(yīng)保護(hù)動作當(dāng)電力元件失去電壓時(shí)執(zhí)行相應(yīng)保護(hù)動作(如斷路器跳如斷路器跳閘閘)的保護(hù)方式。主要采用的保護(hù)方式。主要采用接觸器接觸器來進(jìn)行保護(hù)。來進(jìn)行保護(hù)。欠電壓

26、保護(hù)：欠電壓保護(hù)：是指在供電過程中由于某種原因，會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓急劇是指在供電過程中由于某種原因，會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓急劇降低，此時(shí)，開關(guān)自動跳閘，切斷供電電源。主要采用降低，此時(shí)，開關(guān)自動跳閘，切斷供電電源。主要采用接觸器接觸器和和電壓電壓繼電器繼電器來進(jìn)行保護(hù)。來進(jìn)行保護(hù)。2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院275.點(diǎn)動、長動在控制電路上的區(qū)別是什么？試用按鈕、轉(zhuǎn)點(diǎn)動、長動在控制電路上的區(qū)別是什么？試用按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、中間繼電器、接觸器等電器，分別設(shè)計(jì)出既能長換開關(guān)、中間繼電器、接觸器等電器，分別設(shè)計(jì)出既能長動又能點(diǎn)動的控制線路。動又能點(diǎn)動的控制線路。答：答：點(diǎn)動按鈕兩端并未并聯(lián)上能實(shí)現(xiàn)自鎖

27、功能的接觸器常開觸點(diǎn)，反之，點(diǎn)動按鈕兩端并未并聯(lián)上能實(shí)現(xiàn)自鎖功能的接觸器常開觸點(diǎn)，反之，長動按鈕兩端并聯(lián)了自鎖按鈕。長動按鈕兩端并聯(lián)了自鎖按鈕。KMSB2FU2U21FRSB1KMM3KMSBFU2QSFU1KML1L2L3KMSB2FU2U21FRSB1KMSA2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院285.點(diǎn)動、長動在控制電路上的區(qū)別是什么？試用按鈕、轉(zhuǎn)點(diǎn)動、長動在控制電路上的區(qū)別是什么？試用按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、中間繼電器、接觸器等電器，分別設(shè)計(jì)出既能長換開關(guān)、中間繼電器、接觸器等電器，分別設(shè)計(jì)出既能長動又能點(diǎn)動的控制線路。動又能點(diǎn)動的控制線路。KMSB2FU2U21FRSB1KMSB3點(diǎn)動

28、連動KASB2FU2U21FRSB1SB3KAKAKMKM點(diǎn)動連動2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院297.在電動機(jī)可逆運(yùn)行的控制線路中，為什么必須采用聯(lián)鎖環(huán)在電動機(jī)可逆運(yùn)行的控制線路中，為什么必須采用聯(lián)鎖環(huán)節(jié)控制？在圖節(jié)控制？在圖2.7(c)中已采用了機(jī)械聯(lián)鎖，為什么還要采用中已采用了機(jī)械聯(lián)鎖，為什么還要采用電氣聯(lián)鎖？若兩種觸頭接錯，線路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？電氣聯(lián)鎖？若兩種觸頭接錯，線路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？答：答：可逆運(yùn)行控制線路如下：若僅有電氣互鎖：電氣互鎖電氣互鎖機(jī)械互鎖機(jī)械互鎖不足：不足： 要反轉(zhuǎn)，要反轉(zhuǎn)，必須先按下必須先按下SB1進(jìn)行停轉(zhuǎn)，進(jìn)行停轉(zhuǎn)，目的是斷開目的是斷開KM1先去電先

29、去電2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院30答：答：(1)聯(lián)鎖控制是在控制線路中一條支路通電時(shí)保證另一條支聯(lián)鎖控制是在控制線路中一條支路通電時(shí)保證另一條支路斷電。電氣互鎖控制過程為從一個運(yùn)行狀態(tài)到另一個運(yùn)路斷電。電氣互鎖控制過程為從一個運(yùn)行狀態(tài)到另一個運(yùn)行狀態(tài)必須經(jīng)過停止既行狀態(tài)必須經(jīng)過停止既“正正-停停-反反”。雙重互鎖從一個運(yùn)。雙重互鎖從一個運(yùn)行狀態(tài)到另一個運(yùn)行狀態(tài)可以直接切換既行狀態(tài)到另一個運(yùn)行狀態(tài)可以直接切換既“正正-反反-停?！?。(2)機(jī)械互鎖機(jī)械互鎖具具有滯后有滯后特性，往往在特性，往往在0.1秒之后才會響應(yīng)。因秒之后才會響應(yīng)。因此，一方面為提高可靠性，機(jī)械聯(lián)鎖在一些場合可靠

30、性是此，一方面為提高可靠性，機(jī)械聯(lián)鎖在一些場合可靠性是無法保證的，如長距離、頻繁動作等場合。另一方面為保無法保證的，如長距離、頻繁動作等場合。另一方面為保護(hù)元件，如線圈，如誤操作，機(jī)械部分卡住，線圈長時(shí)間護(hù)元件，如線圈，如誤操作，機(jī)械部分卡住，線圈長時(shí)間帶電就會燒壞的。帶電就會燒壞的。 7.在電動機(jī)可逆運(yùn)行的控制線路中，為什么必須采用聯(lián)鎖環(huán)在電動機(jī)可逆運(yùn)行的控制線路中，為什么必須采用聯(lián)鎖環(huán)節(jié)控制？在圖節(jié)控制？在圖2.7(c)中已采用了機(jī)械聯(lián)鎖，為什么還要采用中已采用了機(jī)械聯(lián)鎖，為什么還要采用電氣聯(lián)鎖？若兩種觸頭接錯，線路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？電氣聯(lián)鎖？若兩種觸頭接錯，線路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？(3)不能正

31、常運(yùn)轉(zhuǎn)。不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院318.某機(jī)床的主軸和油泵分別由兩臺籠型異步電動機(jī)某機(jī)床的主軸和油泵分別由兩臺籠型異步電動機(jī)M1和和M2來來拖動。試設(shè)計(jì)控制線路，其要求如下：拖動。試設(shè)計(jì)控制線路，其要求如下：油泵電動機(jī)油泵電動機(jī)M2啟動啟動后主軸電動機(jī)后主軸電動機(jī)M1才能啟動；才能啟動；主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，且能單主軸電動機(jī)能正反轉(zhuǎn)，且能單獨(dú)停車；獨(dú)停車；該控制線路具有短路、過載、失壓欠壓保護(hù)。該控制線路具有短路、過載、失壓欠壓保護(hù)。KM1L3L2L1FU1QSFR1M1M3KM2FR2M2M3FU2KM3FR1KM3SB3SB1SB2FR2SB5SB4KM1K

32、M2KM3KM3KM2KM1KM2KM1電源保護(hù)電源開關(guān)主軸電動機(jī)短路保護(hù)油泵電機(jī)主軸電機(jī)控制油泵電機(jī)控制 1 2 3 4 5 6 72022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院32答：答：直接啟動直接啟動：將電動機(jī)的定子繞組直接接入電源，在額定電壓下起動。將電動機(jī)的定子繞組直接接入電源，在額定電壓下起動。主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：簡單、方便、經(jīng)濟(jì)和啟動時(shí)間短，其啟動電流對電網(wǎng)的簡單、方便、經(jīng)濟(jì)和啟動時(shí)間短，其啟動電流對電網(wǎng)的不利影響會隨著電源容量的增加而減小。不利影響會隨著電源容量的增加而減小。主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：當(dāng)電動機(jī)容量較大當(dāng)電動機(jī)容量較大(大于大于10kw)，啟動時(shí)產(chǎn)生較大的啟動，啟動時(shí)產(chǎn)生

33、較大的啟動電流，會引起電網(wǎng)電壓下降。電流，會引起電網(wǎng)電壓下降。交流異步電動機(jī)直接啟動受到電源容量的限制，一般僅適用于功率交流異步電動機(jī)直接啟動受到電源容量的限制，一般僅適用于功率在在10kw以下的電動機(jī)。以下的電動機(jī)。9.什么叫直接啟動？直接啟動有何優(yōu)缺點(diǎn)？在什么條件下可什么叫直接啟動？直接啟動有何優(yōu)缺點(diǎn)？在什么條件下可允許交流異步電動機(jī)直接啟動？允許交流異步電動機(jī)直接啟動？2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院33答：答：降壓啟動：降壓啟動：利用起動設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后加到電動機(jī)的定子繞組上利用起動設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后加到電動機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動，待電動機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)后，再使其電壓恢復(fù)到額

34、定值正常運(yùn)行。進(jìn)行起動，待電動機(jī)起動運(yùn)轉(zhuǎn)后，再使其電壓恢復(fù)到額定值正常運(yùn)行。 降壓啟動方法：降壓啟動方法：籠型異步電動機(jī)籠型異步電動機(jī)(1)定子繞組中串接電阻降壓起動；定子繞組中串接電阻降壓起動；【特點(diǎn)：特點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩小，加速平滑，起動轉(zhuǎn)矩小，加速平滑，但電阻損耗大。場合：電動機(jī)容量不大，起動不頻繁且平穩(wěn)。但電阻損耗大。場合：電動機(jī)容量不大，起動不頻繁且平穩(wěn)?！?2)Y/降壓起動；降壓起動；【特點(diǎn)：特點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩小，僅為額定值的起動轉(zhuǎn)矩小，僅為額定值的1/3；轉(zhuǎn)矩特性；轉(zhuǎn)矩特性差差(起動轉(zhuǎn)矩下降為原來的起動轉(zhuǎn)矩下降為原來的l3)。場合：。場合：電動機(jī)正常工作時(shí)定子繞組必電動機(jī)正常工作時(shí)定子繞組

35、必須須接，輕載起動。接，輕載起動?！?3)自耦變壓器降壓起動；自耦變壓器降壓起動；【特點(diǎn)：特點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩大起動轉(zhuǎn)矩大(60%、80%抽頭抽頭)，損耗，損耗低，但設(shè)備龐大成本高。低，但設(shè)備龐大成本高。 場合：場合：重載起動。重載起動?！?0.什么叫降壓啟動？有哪幾種方法？各有什么特點(diǎn)及適用什么叫降壓啟動？有哪幾種方法？各有什么特點(diǎn)及適用場合？場合？2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院34降壓啟動方法：降壓啟動方法：(4)延邊三角形降壓起動?！咎攸c(diǎn)：起動時(shí)，定子繞組接成延邊三角延邊三角形降壓起動?！咎攸c(diǎn)：起動時(shí)，定子繞組接成延邊三角形，以減小起動電流，待電動機(jī)起動后，再換接成三角形，使電動機(jī)

36、形，以減小起動電流，待電動機(jī)起動后，再換接成三角形，使電動機(jī)在全壓下運(yùn)行。場合：要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的場合在全壓下運(yùn)行。場合：要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的場合】繞線式異步電動機(jī)繞線式異步電動機(jī)(1)轉(zhuǎn)子繞組串電阻降壓起動；轉(zhuǎn)子繞組串電阻降壓起動；【特點(diǎn)：特點(diǎn)：啟動前，啟動電阻全部接入啟動前，啟動電阻全部接入電路，隨啟動過程可將電阻逐段切除。電路，隨啟動過程可將電阻逐段切除。場合：場合：不可逆軋機(jī)、起重運(yùn)輸不可逆軋機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)、高爐料車卷揚(yáng)等。機(jī)、高爐料車卷揚(yáng)等?！?2)轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器降壓啟動。頻敏變阻器的特點(diǎn)是其電阻轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器降壓啟動。頻敏變阻器的特點(diǎn)是其電阻隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小。隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小?！咎攸c(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，制造容易，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，能結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，制造容易，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，能自動操作等。自動操作等。場合：場合：無適用于大、中容量電動機(jī)的重載起動。無適用于大、中容量電動機(jī)的重載起動?！?0.什么叫降壓啟動？有哪幾種方法？各有什么特點(diǎn)及適用什么叫降壓啟動？有哪幾種方法？各有什么特點(diǎn)及適用場合？場合？2022年5月2日星期一機(jī)電與汽車工程學(xué)院3511.試設(shè)計(jì)按時(shí)間原則控制