电机电气控制与PLC技术 单元四ppt课件.ppt

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1、单元四控制电动机的控制任务一步进电动机及其控制任务二交流伺服系统的组成与原理任务三三菱通用伺服驱动器任务四交流伺服系统应用实例随着PLC技术、变频技术和伺服控制技术的迅猛普及和推广，以步进电动机和伺服电动机为执行元件的定位控制技术在工业生产中，特别是在非标专用生产设备和通用设备的改造中得到了越来越广泛的应用。本单元先介绍步进电动机、步进驱动器和步进系统应用实例，然后介绍交流伺服系统的组成与原理及三菱通用伺服驱动器，最后介绍交流伺服系统应用实例。任务一步进电动机及其控制任务要求(1)熟悉步进电动机工作原理。(2)掌握步进驱动器的设置。

2、(3)掌握步进电动机的PLC控制。本节先介绍步进电动机工作原理、结构及其运行参数，然后介绍步进驱动器内部组成与原理、外部接线与说明、细分设置、工作电流设置、静态电流设置等，最后介绍步进电动机控制实例。4.1.1步进电动机步进电动机是一种用电脉冲控制运转的电动机，每输入一个电脉冲，电动机就会旋转一定的角度，因此步进电动机又称为脉冲电动机。步进电动机的转速与脉冲频率成正比，脉冲频率越高，单位时间内输入电动机的脉冲个数越多，转速就越快，旋转角度也越大。　　步进电动机广泛用在雕刻机、激光制版机、贴标机、激光切割机、喷绘机、数控机床、机器手

3、等各种中大型自动化设备和仪器中。1.外形步进电动机的外形如图4.1所示。图4.1步进电动机的外形2.结构与工作原理1)与步进电动机有关的实验　　在说明步进电动机的工作原理之前，先来分析图4.2所示的实验现象。图4.2与步进电动机有关的实验现象在图4.2所示的实验中，一根铁棒斜放在支架上，如图42(a)所示，若将一对磁铁靠近铁棒，磁铁N极产生的磁感线会通过气隙、铁棒和气隙到达磁铁S极，如图42(b)所示。由于磁感线总是力图通过磁阻最小的途径，它对铁棒产生作用力，使铁棒旋转到水平位置，如图4.2(c)所示，此时磁感线所经磁路的磁阻最小

4、(磁阻主要由N极与铁棒间的气隙和S极与铁棒间的气隙大小决定，气隙越大，磁阻越大，铁棒处于图示位置时的气隙最小，因此磁阻也最小)。这时若顺时针旋转磁铁，为了保持磁路的磁阻最小，磁感线对铁棒产生作用力，使之也顺时针旋转，如图4.2(d)所示。2)工作原理　　步进电动机的种类很多，根据运转方式可分为旋转式、直线式和平面式，其中旋转式应用最为广泛。旋转式步进电动机又分为永磁式和反应式，永磁式步进电动机的转子采用永久磁铁制成，反应式步进电动机的转子采用软磁性材料制成。由于反应式步进电动机具有反应快、惯性小和速度高等优点，因此应用很广泛。(1

5、)反应式步进电动机。　　图4.3所示是一个三相六极反应式步进电动机，它主要由凸极式定子、定子绕组和带有4个齿的转子组成。图4.3三相六极反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机工作原理分析如下:　　第一，当A相定子绕组通电时，如图4.3(a)所示，绕组产生磁场，由于磁场磁感线力图通过磁阻最小的路径，在磁场的作用下，转子旋转使齿1、3分别正对A、A'极。　　第二，当B相定子绕组通电时，如图4.3(b)所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿2、4分别正对B、B'极。　　第三，当C相定子绕组通电时，如图4.3(c)

6、所示，绕组产生磁场，在绕组磁场的作用下，转子旋转使齿3、1分别正对C、C'极。从图4.3中可以看出，当A、B、C相按A→B→C顺序依次通电时，转子逆时针旋转，并且转子齿1由正对A极运动到正对C';若按A→C→B顺序通电，转子则会顺时针旋转。给某定子绕组通电时，步进电动机会旋转一个角度;若按A→B→C→A→B→C→…顺序依次不断地给定子绕组通电，转子就会连续不断地旋转。　　图4.3中的步进电动机为三相单三拍反应式步进电动机，其中“三相”是指定子绕组为3组，“单”是指每次只有一相绕组通电，“三拍”是指在一个通电循环周期内绕组有3次供

7、电切换。步进电动机的定子绕组每切换一相电源，转子就会旋转一定的角度，该角度称为步距角。在图4.3中，步进电动机定子圆周上平均分布着6个凸极，任意2个凸极之间的角度为60°，转子每个齿由一个凸极移到相邻的凸极需要前进2步，因此该转子的步距角为30°。步进电动机的步距角可用下面的公式计算:式中，Z为转子的齿数、N为一个通电循环周期的拍数。　　图4.3中的步进电动机的转子齿数Z=4，一个通电循环周期的拍数N=3，则步距角θ=30°(2)三相单双六拍反应式步进电动机。　　三相单三拍反应式步进电动机的步距角较大，稳定性较差;而三相

8、单双六拍反应式步进电动机的步距角较小，稳定性更好。三相单双六拍反应式步进电动机结构示意图如图4.4所示。图4.4三相单双六拍反应式步进电动机结构示意图三相单双六拍反应式步进电动机工作原理分析如下：　　第一，当A相定子绕组通电时，如图