最全面电机驱动应知应会重点知识点2021

应知道与掌握的知识点——
1、用于驱动数控机床各坐标轴进给运动的称进给电动机，我们已知的进给电机有步进电机 和伺服电机；用于驱动机床主轴运动的称主轴电动机，主轴电机一般为三相交流异步电机。

2、交流电机调速的基本方法有三： ⑴改变磁极对数 p ； ⑵改变转差率 s ； ⑶改变定子供电频率 f 。

在数控机床中， 交流电动机的调速采用变频调速的方法。

为维持电机气隙磁通 φ 不变， 必须
（ U/f=
根据不同的要求在调节频率的同时，相应改变定子电压，即实现恒定定子电压频率比
常数）的调频调压控制。

3、通用变频器通常采用恒电压频率比（ U/f= 常数）的调频调压控制，经 调制驱动主
a ）（
b ）（
c ） SPWM 电路，产生 U 、V 、W 三相交流电。

下图为 三部分的作用分别为整流、滤波稳压、逆变。

SPWM 变频器主电路简化图，其中（ （a ） （b ） （ c ）
4、 SPWM 指的是正弦波脉宽调制。

其控制信号为幅值和频率均可调的正弦波，其载波信号
为三角波 。

其输出的调制波为等幅不等宽的脉冲波，波形的频率为控制正弦波的频率。

u t 5、三相异步电机的定子绕组可接成星形或三角形，
视额定电压和电源电压的配合情况而定。

图（ a ）、图（ b ）为三相异步电机接线盒的接线示意图，图（ 接法是三角形。

a ）的接法是星形、图（
b ）的
（b ）
（a ）
6、步进电机是一种将脉冲信号变换成角位移的电磁装置，步进电机的移动量与输入脉冲的 个数成正比，在时间上与输入脉冲同步。

7、在控制步进电机时只需控制输入步进电机的脉冲的数量、脉冲的频率及电机绕组通电相
序，便可获得所需的转角、转速以及转动方向。

8、在无脉冲输入时，在绕组电源励磁下，步进电机定子与转子之间的气隙磁场能使转子保
持原有的位置称为自锁状态。

9、步进电机每接收一个脉冲信号，转子所转过的角度对应电机带动工作部件位移一个位移
值，这个位移值称为脉冲当量。

10、对于步进电机，每输入一个电脉冲信号，步进电机转子所转过的角度称为步距角α；每个步距角对应工作台一个位移值，这个位移值称为脉冲当量；步进电机的角位移取决于控制
脉冲的数量，步进电机的转速取决于控制脉冲的频率。

11、步进电机的驱动电源由环形分配器和功率放大器两部分组成。

冲串，按步进电机所要求的规律分配给步进电机驱动电源的各相输入端，环形分配器的作用是将脉
以控制励磁绕组的
导通或关断，功率放大器的作用是送入励磁绕组的电流进行放大，从而带动电机运转。

12、步进电机的运行性能不仅与电机本身的特性、负载有关，而且与其配套使用的驱动电源有着密切的关系，所以步进电机的运行性能是两者的综合结果。

13、下图为数控机床的基本组成框图，图中点划线框中为闭环伺服系统的组成，进给伺服系统通常是以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，
伺服机构。

又称随动系统、拖动系统或
机床I/O 电路和装置机床
主运动机构进
给
传
动
机
构
辅
助
控
制
机
构
主轴驱动装置
PLC 主轴伺服单元
操作面板
键盘
计算机进给伺服单元进给驱动装置
输入输出
设备数
装
控
置
测量装置
14、伺服电动机作为进给电动机通常用于闭环和半闭环伺服系统中。

半闭环是指通过测量角位移间接地测量移动部件的直线位移。

半闭环控制的检测装置最常用的是光电编码器。

15、步进电机一般作为开环控制系统的驱动电机。

开环控制系统是指不带位置反馈的控制系统。

开环控制系统结构简单、运行平稳、成本低、使用维护方便，可用于进度要求不高的经
济型数控机床。

16、驱动数控机床主轴的电机通常为三相交流异步电机。

对主轴电机的基本要求是功率大、
转速波动小、过载能力强。

17、三相交流异步电动机的定子绕组通入三相交流电后，在电动机定子与转子气隙中产生一
个旋转磁场，该磁场的转速称为同步转速，异步电动机的“异步”是指，转子的转速低于旋
转磁场的转速。

18、数控机床的驱动装置接受数控系统输出的控制信号，输出驱动电源来驱动电动机。

驱动装置用于对驱动电动机的速度控制，故有时也称驱动装置为速度控制单元；又因为驱动装置是伺服系统中的功率放大部分，故又称为伺服放大器。

19、数控机床中的交流伺服电动机通常为三相永磁同步电动机，其转子由永磁体和导磁体构
一是电动机的同步控制，而是作为成。

伺服电动机的尾部通常为光电编码器，其作用有二：
位置反馈信号。

应能自如回答的基本问题——
1、 用于控制的电机（如步进电机、伺服电机等）的驱动，其控制原理图如下所示：
控制 电机
控制器 驱动器
分别叙述“控制器”与“驱动器”的功能和作用。

2、用单片机 ATmega16 作为控制器， 速绘制出控制原理图，并指出驱动器 MA335B 为驱动器， 控制步进电机 57BYGH206 。

能快 PUL 、 ENA 、OPTO 、 DIR 的名称与功能、作用。

3、用 PLC_CPU224 作为控制器， 绘制出控制原理图，并指出驱动器 MA335B 为驱动器，控制步进电机 57BYGH206 。

能快速 PUL 、ENA 、 OPTO 、DIR 的名称与功能、作用。

4、下图为用 实际控制中 PLC 作为控制器，控制变频器进行多段转速控制的控制原理图。

能正确指出在 PLC 输出回路应作如何改进，为什么？
M0：运转 / 停止 ：正转 / 反转 M2：点动
M3：1、 2 加减速时间切换 M4 M5：多段速指令二
Q0.0
M1 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5
S1 I0.0 ：标准运行模式 S2 M 3~
I0.1 ：快速运行模式 ：多段速指令一 S3
I0.2 ：紧急停机
L+
M GND
S7-200
CPU224
变频器
5、下图为使用 DC/DC/DC 型 作为控制器， 控制步进电机运转的控制原 PLC:S7-200-CPU224 理图。

能正确指出在实际控制中 PLC 的输出回路应作如何改进，为什么？
步进电机
脉冲
PUL Q0.0 DIR ENA 方向 驱动器
A 相
Q0.3 使能 Q0.4 OPTO +5V
＋ Vcc － GND B 相
2L+
CPU224
40V
开关电源
~220V
24V。