交流伺服与变频技术项目1
变频及伺服应用技术教案-概述说明以及解释
变频及伺服应用技术教案-范文模板及概述示例1:标题：《探索变频与伺服应用技术的创新教学实践——构建高效能工控技术教案》引言：在当今工业自动化领域，变频及伺服应用技术作为核心技术之一，对于提升设备性能、节能降耗以及实现精确控制等方面发挥着至关重要的作用。
因此，如何将这些先进的技术理念融入到教学实践中，设计并实施一套科学且实用的变频及伺服应用技术教案，培养适应未来智能制造需求的技术人才，是当前职业教育和高等教育亟待解决的问题。
主体部分：一、变频与伺服技术基础理论概述这部分将详细解析变频与伺服技术的基本原理、工作方式及其在工业控制中的核心地位，为后续的应用教学奠定坚实的理论基础。
二、变频与伺服系统结构及功能分析深入探讨变频器和伺服驱动器的硬件组成、软件算法，结合实际案例讲解其在速度控制、位置控制、转矩控制等应用场景中的具体实现。
三、变频与伺服应用技术的教学设计与实施1. 教学内容设计：根据技术发展前沿和企业实际需求，设计涵盖基础知识、故障诊断、系统集成调试等内容的教学模块。
2. 教学方法与手段：采用理论授课、模拟仿真、实物操作相结合的方式，通过实验实训、项目式学习等方式让学生亲身体验变频与伺服技术的实际应用过程。
3. 评价体系构建：建立以能力为导向，知识、技能、素质全面发展的多元评价体系，检验学生对变频与伺服应用技术的掌握程度。
四、变频与伺服技术的发展趋势与人才培养展望结合工业4.0、智能制造等大背景，阐述变频与伺服技术在未来发展趋势，提出针对此类技术人才的培养目标和策略，强调创新思维与实践能力的重要性。
结语：变频与伺服应用技术教案的编制与实施，不仅有助于提高学生的专业技术素养，更能有效对接产业需求，为我国制造业的转型升级输送大批具备先进控制技术的专业人才。
只有不断深化教育教学改革，才能使我们的教育真正走在科技发展的前列，为社会进步提供源源不断的动力。
示例2:标题：探索变频与伺服应用技术的创新教案设计一、引言在现代工业自动化领域中，变频技术和伺服技术作为核心技术之一，发挥着至关重要的作用。
《变频及伺服应用技术》优质教案
《变频及伺服应用技术》优质教案一、教学内容本节课选自《电气自动化技术》教材第十二章《变频及伺服应用技术》，详细内容包括：变频调速原理、变频器的种类及选型、变频器控制电路设计、伺服系统的组成及原理、伺服驱动器的应用和调试。
二、教学目标1. 掌握变频调速的原理及其在实际工程中的应用。
2. 学会分析变频器的种类及选型，能根据实际需求进行合理选择。
3. 能够设计简单的变频器控制电路，并了解伺服系统的组成及原理。
三、教学难点与重点重点：变频调速原理、变频器及伺服驱动器的选型和应用。
难点：变频器控制电路设计、伺服系统的调试。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、板书、实物模型、示波器、万用表。
2. 学具：笔记本、教材、实验箱、变频器、伺服驱动器。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程中应用的变频及伺服系统，引起学生兴趣，引出本节课的主题。
2. 理论讲解：（1）变频调速原理：讲解变频器的工作原理，以及变频调速的优点。
（2）变频器种类及选型：分析不同类型变频器的特点，指导学生如何进行选型。
（3）变频器控制电路设计：讲解设计方法，结合实例进行说明。
（4）伺服系统组成及原理：介绍伺服系统的基本构成，讲解其工作原理。
（5）伺服驱动器应用及调试：分析伺服驱动器的应用场景，讲解调试方法。
3. 实践操作：（1）学生分组进行变频器控制电路的设计与搭建。
（2）学生进行伺服系统的调试，观察并记录实验数据。
4. 例题讲解：结合教材中的例题，进行详细讲解，巩固所学知识。
5. 随堂练习：布置相关的练习题，让学生及时巩固所学知识。
六、板书设计1. 变频调速原理2. 变频器种类及选型3. 变频器控制电路设计4. 伺服系统组成及原理5. 伺服驱动器应用及调试七、作业设计1. 作业题目：（1）简述变频调速原理及其优点。
（2）分析变频器选型的依据，举例说明。
（3）设计一个简单的变频器控制电路。
（4）简述伺服系统的组成及工作原理。
2. 答案：（1）见教材第十二章第一节。
变频与伺服的关系及应用
交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（IGBT，IGCT等）通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了（n=60f/2p ，n转速，f频率， p极对数）。
其实各位都忽略了一个问题，就是伺服电机都是同步电机，其转子转速就是电机的实际转速，不存在速度差，而变频器控制对象是异步电机，其实际转速跟转子转速存在着转差，所以它本身电机在速度就不是很稳定
－－-伺服电机分直流伺服电机和交流伺服电机，交流伺服电机可理解为"两相交流异步电动机"，可控性、灵敏度较好，一般用在闭环系统
伺服与变频的一个重要区别是: 变频可以无编码器,伺服则必须有编码器,作电子换向用. 1.两者的共同点：
交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管（IGBT，IGCT等）通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了（n=60f/2p ，n转速，f频率， p极对数）
伺服系统是用在小功率的定位（小于2.2kw)。而变频器用在大功率的定位系统中（采用同步同位卡）也可以达到精确的角度。若在大功率 中采用伺服就太昂贵了。
楼上所言已属老黄历了，现在几十KW的同步伺服有的是，只是价钱昂贵。变频最早只是用来调速，无论同步还是异步电机都可以用，并不用来完成精确定位跟踪的工作，但近年来，高端变频器技术在不断发展，配合机电时间常数小的电机也能完成伺服的精确定位跟踪的功能，特别是在大功率场合（异步伺服有价格优势）。伺服本身的功能就是精确快速定位跟踪，变频器做到这种程度那就是伺服。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)01
❖ 伺服驱动器：控制伺服电机（同步电机）的专用调 速装置，可以实现位置控制。 应用较广泛，生产较多， 国产数控机床使用较多。
☺变频器、交流主轴驱动器、伺服驱动器广义上都
是变频调速装置。
❖了解三者的大致区别
➢ 相同点 ✓ 调速原理相同，都通过变频实现调速； ✓ 主回路相同，都采用PWM逆变电路。
❖ 交流电机的调速方案
☞ 改变频率的调速称为变频调速；改变磁极对数的调
速称为变极调速；改变转差的调速称为变转差调速。
❖ 交流调速方案与比较
变极调速：通过改变电机绕组的连接实现，只需要 继电——接触器电路控制，控制最简单。但因P必 须为正整数，只能成倍改变转速（有级调速）。
变转差调速：本质改变电机的输出特性，可通过改 变电枢电压、定子电阻、转子电阻等方式实现无级 调速，但控制装置的体积大、硬件成本高。
➢ 区别
✓ 控制对象不同 交流伺服：专用同步电机；一般15kW以下，特殊
72kW（SIEMENS 1FT6）； 交流主轴：专用感应电机；一般100kW以下，特殊
310kW （SIEMENS 1PH8） 变频器：通用感应电机；最大到6600kW。
✓ 用途不同、性能区别很大（将在后期课中介绍）。
5. 常用伺服驱动品牌
❖ 启动频率：是变频器能输出启动转矩的最小频率。 启动频率 = 计算实际调速范围的最小频率（转速）
交流伺服与变频技术
（第4版·2022）
逻辑控制
为什么要学本课程？
机械部件
强电PLC
液压气动
运动控制
机电一体化设备
伺服
变频
操作编程
《变频及伺服应用技术》项目1 西门子变频器的运行与功能解析2016.7
重庆工业职业技术学院 郭艳萍
变频及伺服应用技术
2 、变转差率调速
（1）改变定子电压调速 异步电动机的机械特性方程式:
Te1[R (1R 2 '3 /p s)21 U 2 R 2 ' /1 2s(Ll1L 'l2)2]
其中：p为电机极对数； U1为相电压有效值
电机参数一定，当S ，f1不变时，T 仅与 U1有关。
变频及伺服应用技术
变极时，调换相序，以 保证变极调速以后，电 动机转动方向不变。
目前，我国多极电动机定子绕组联绕方式常用的有两种：一种是从星形改成 双星形，写作Y/YY，如图1-3所示；
Y-YY后,电动机极数减少一半,转速增大一倍,即 nYY 2n，Y 容许输出功率增大 一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速属于恒转矩调速，它适
变频器在英文译名是VFD（Variable-frequency Drive）。
变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作 VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。
2020/10/24
重庆工业职业技术学院 郭艳萍
变频及伺服应用技术
它与直流调速系统相比具有以下显著优点：
E1=4.44ƒ1N1KN1Φm=U1+△U
漏阻抗压降
式中:
E1——定子绕组的感应电动势有效值 N1 ——定子每相绕组的匝数
KN1——定子绕组的绕组系数， KN1 <1
ƒ1 ——定子绕组感应电动势的频率，即电源的频率 Φm ——主磁通
可见：
E1∝ƒ1Φm
将△U忽略，则E1≈U1∝ƒ1Φm
2020/10/24
因此，为维持电动机的输出转矩不变，必须使主磁通Φm =const，即
交流伺服与变频技术试卷及答案评分标准 (1)
考试学期2020~2021第二学期 开课部门 电气工程系考试课程 交流伺服与变频技术（期末考试试卷B 标准答案及评分标准）考试班级 自动化1931/1933考试形式开卷，考试允许带以下参考资料，查阅相关产品的技术参数： 1. 课堂笔记； 2. 教材题号一二 三 四 总分 得分本试卷共 2页，请核对试卷页数，班级、姓名等信息写在左侧，否则试卷无效。
一、单项选择题（每小题2分，共20分）1. 在转速低于5000r/min 、精度要求很高的场合，应优先选用的调速装置是…………… （ B ）A. 变频器B. 交流伺服C. 交流主轴D. 机械变速2. 在廉价、低性能、小范围调速的场合，应优先选用的交流调速装置是………………… （ A ）A. 变频器B. 交流伺服C. 交流主轴D. 机械变速3. 变频器与交流主轴驱动器的主要区别是 ………………………………………… （ D ） A. 调速原理 B. 电路结构 C. 控制器件D. 控制对象（电机）4. 交流伺服和变频器逆变回路常用的电力电子器件是 …………………………… （ B ）A. GTRB. IGBTC. 二极管D. 晶闸管5. 通用变频器的控制对象是 ………………………………………………………… （ B ） A. 伺服电机 B. 感应电机 C. 直流电机D. 专用电机6. 3~380V 输入的变频器直流母线电压约为 ………………………………………… （ D ） A. 230V B. 320V C.500VD.610V7. 额定转速为3000r/min 、磁极对数为4的伺服电机，其额定频率为 ……………（ D ） A. 50HzB. 100HzC. 133HzD. 200Hz8. 额定电压为3~AC380/480V 的驱动器，其输入电压允许的范围为 ……………（ C ） A. 380~480VB. 325~552VC. 325~528VD. 342~528V9. 采用2线制控制时，CNC 的M03/M04指令输出应连接到变频器的…………… （ C ） A. A1/ACB. A2/ACC. S1/S2D. S510. 机床调试时发现所有主轴转速都略低于指令转速，可以采取的措施是……… （ B ） A. 降低增益 B. 提高增益 C. 减小偏移 D. 增加偏移二、多项选择题（每小题3分，共30分）1. 以下可用于机电设备速度控制的系统是……………………………………… （A 、B 、C 、D ） A. 交流传动 B. 直流传动 C.交流伺服 D.直流伺服2. 以下属于安川交流伺服产品的型号是 ………………………………………… （ A 、B ） A. ∑II B. ∑V C. CIMR-G7D. CIMR-A10003. 以下产型号中属于三菱变频器产品是 …………………………………………… （ A 、C ） A. FR-A540 B. MR-J3 C. FR-A740 D. CIMR-G74. 可实现感应电机的无级调速方案是 ……………………………………………… （ B 、C 、D ） A. 变极B. 变频C. 调压D. 变转差率5. SGDV-120A01A 驱动器的主要技术参数是 ……………………………………… （ B 、C 、D ） A. 额定输出电流为120A B. 额定输入电压为3~200V C. 额定输出电流为12AD. 带位置脉冲输入接口6. 以下对SGMSV-20ADA 电机描述正确的是……………………………………… （A 、B 、D ） A. 高速小惯量电机 B. 额定输出功率为2kW C. 额定输出电流为20AD. 额定输入电压为3~200V7. ∑V 驱动器DI 可直接连接的信号为………………………………………………… （ A 、B 、C ）A. 按钮B. NPN 集电极开路输出接近开关C. 继电器触点D. PNP 集电极开路输出接近开关8. 机床主轴控制应选用的变频器为…………………………………………………… （ B 、D ） A. 普通型变频器 B. 紧凑型变频器 C. 节能型变频器 D. 高性能变频器9. CIMR-AB4A0005用于ND 负载时，以下理解正确的是……………………… （A 、B 、C 、D ）A. 额定输出电流为5.4AB. 可控制的电机功率为2.2kWC. 额定输入电压为3~AC400VD. 输入电源容量为6.1kVA10. 安川变频器DI信号可选择的连接方式有………………………………………… （A、B ）A. DC汇点输入B. DC源输入C. AC汇点输入D. AC源输入三、理论计算题（每小题10分，共20分）1. 某数控车床的X轴导程为6mm，Z轴导程为10mm，CNC分辨率为0.001mm，电机内置编码器为220 P/r，试计算并确定∑V 驱动器的电子齿轮比参数。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)配套习题及答案
交流伺服与变频技术及应用（第4版）配套习题及答案习题一：伺服系统基本原理1.请简要介绍伺服系统的基本原理。
答：伺服系统是一种闭环控制系统，通过将反馈信号与期望信号相比较，并根据差异进行调节和控制，以实现准确的位置控制、速度控制和力控制等功能。
伺服系统由电机、传感器、控制器和执行机构组成，其中电机负责转换电能为机械能，传感器负责采集反馈信号，控制器根据期望信号和反馈信号进行控制计算，执行机构负责输出控制信号。
2.什么是PWM调制？它在伺服控制系统中有什么作用？答：PWM调制（Pulse Width Modulation）是一种将模拟信号转换为脉冲信号的技术。
在伺服控制系统中，PWM调制被用于控制电机的速度和位置。
通过改变脉冲信号的占空比，即高电平时间与周期时间的比例，可以控制电机的转速和位置精度。
PWM调制技术具有简单、高效的特点，可以有效地控制电机的输出功率和响应速度。
3.请说明伺服系统的静态误差、动态特性和稳定性分析。
答：伺服系统的静态误差是指系统在达到期望位置后的偏差。
静态误差可以通过改变控制器参数或增加反馈环节来进行补偿。
动态特性是指系统在输入信号发生变化时的响应特性，包括响应时间、超调量和稳定性等方面。
稳定性分析主要是通过判断系统的闭环极点位置来决定系统是否稳定，在控制系统中，极点位置在左半平面表明系统是稳定的。
习题二：交流伺服系统的电机选择与控制1.交流伺服系统选择电机时需要考虑哪些因素？答：选择交流伺服系统的电机时需要考虑以下因素：负载特性、转矩要求、转速要求、输出功率、尺寸和重量、成本以及可靠性等。
负载特性包括负载惯性、负载转矩和负载扭矩等，转矩要求和转速要求决定了电机的选型范围，输出功率需要满足负载要求，尺寸和重量需要适应装置的安装空间，成本和可靠性是选择电机时重要考虑的因素。
2.请简要介绍交流伺服电机常用的控制方法。
答：交流伺服电机常用的控制方法有位置控制、速度控制和力控制。
位置控制是将电机控制到预定位置，通常使用PID控制器来精确控制电机的位置。
交流伺服与变频技术及应用教学方案
交流伺服与变频技术及应用教学方案伺服与变频技术是现代控制领域中非常重要的两个技术分支，广泛应用于工业自动化、机械控制以及能源调节等领域。
为了提高学生对伺服与变频技术的理解和应用能力，可以设计以下教学方案。
一、课程目标：通过本课程的学习，学生应该能够：1.理解伺服与变频技术的基本原理和关键概念；2.掌握伺服与变频技术的工作原理及其在工业控制和能源调节中的应用；3.能够使用相关的软件和硬件工具进行伺服与变频技术的实际应用。
二、教学内容和安排：1.伺服技术概述（2学时）-介绍伺服技术的背景和发展历程；-理论知识回顾：控制理论、传感器、执行器等。
2.伺服系统建模与控制（8学时）-伺服系统的建模方法；-伺服系统的闭环控制方法；-伺服系统的开环控制方法；-伺服系统的参数识别和校正。
3.变频技术概述（2学时）-介绍变频技术的背景和发展历程；-变频器的基本原理和结构。
4.变频器的控制技术（8学时）-变频器的工作原理和运行模式；-变频器的控制方式与参数设置；-变频器的故障诊断与排除。
5.伺服与变频技术在工业自动化中的应用（6学时）-伺服与变频技术在机械控制中的应用；-伺服与变频技术在能源调节中的应用；-伺服与变频技术在智能控制中的应用。
6.实践与应用案例分析（4学时）-使用伺服与变频技术进行控制系统设计与实现；-分析伺服与变频技术在实际工程中的应用案例。
三、教学方法与手段：1.讲授法：通过课堂讲授，向学生介绍伺服与变频技术的基本原理和应用；2.实验教学法：设计相关的实验，让学生亲自操作伺服与变频技术的软硬件设备，加深对技术的理解；3.案例分析法：选取实际的工程案例，分析其中的控制问题和应用技术，锻炼学生的分析和解决问题的能力；4.讨论与交流：鼓励学生提问和思考，促进教师与学生之间的互动交流。
四、教学资源：为了支持教学，需要准备以下教学资源：1.专业教材：根据教学内容选择相关的教材，如《伺服技术基础与应用》、《变频器技术与应用》等；2.实验设备：准备一批伺服与变频技术相关的软硬件设备，如伺服电机、变频器、控制器等；3.计算机与仿真软件：提供计算机和相关的仿真软件，用于演示和实验；4.实际工程案例：准备一些实际的工程案例，供学生分析和讨论。
交流伺服与变频技术大作业答案参考
交流伺服与变频技术大作业参考
本次大作业共三题合计100分。
第一题：使用MM440变频器控制三相异步电动机进行5段速运行控制，要求用三个按钮组合进行选择速度，五种速度分别是15HZ，25HZ，35HZ，50HZ，-20HZ，加减速时间均为1s，请画出接线图并写出主要功能参数（电机参数不需写出）。
（共30分）
答：
（1）接线图（15分）
（2
第二题PLC通过MM440控制电动机七段速运行
控制要求如下：
利用S7-1200PLC控制MM440变频器实现电动机七段速频率运转,按下启动按钮后每隔10秒钟进行一次速度切换，实现七段固定频率连续切换控制。
七段速度设置如下表。
请绘制出接线图和PLC程序。
（共30分）
七段速度设置表
答：
（1）地址分配（10分）
停止按钮
开始按钮
接线图
（3）程序（10分）
第三题使用S7-1200通过V90PN控制伺服电动机工作，要求能控制伺服电动机进行点动，和相对位移，点动速度为系统默认速度，相对位移距离为30000，速度为200。
速度倍率为100。
尝试编写PLC程序并写出伺服驱动的主要参数值。
（共40分）
答：
（1）伺服参数的设定（10分）
本次任务中的大多数参数可以使用默认值，需要设置的参数不多，对下列参数进行设置即可。
P29000设置为54，P29001设置为0，P29002设置为0，P29108设置为1，P29301设置为3，P29302设置为4.
（2）变量表（10分）
（3）PLC程序（20分）。
交流伺服与变频技术及应用课程标准
《交流伺服与变频技术》课程标准课程名称:《交流伺服与变频技术》课程编码:10731108课程类型:理实一体化开课部门:机械工程系适用专业及参考学时:专业名称专业方向参考学分参考学时数控设备应用与维护各方向通用464一,前言1. 课程性质交流伺服与变频器在工业自动化领域地应用已经越来越广泛,交流调速代替传统地直流调速已成为工业自动化领域地趋势。
为了使学习内容能紧跟技术发展,以适应职业岗位地需求,特开设本课程。
本课程是《机电一体化》,《数控设备应用与维护专业》,《机电设备维护》等机电类专业地通用专业基础课程,是学生掌握面广量大地通用型交流伺服与变频器基础知识与应用,维修技能地支撑课程。
通过本课程学习,学生应掌握机电一体化设备应用与维修员在交流伺服与变频器应用与维修方面所需地理论知识;使得学生能够根据不同地控制要求,规划问题解决方案;能利用变频器与交流伺服地功能解决工程实际问题;能熟练操作,使用通用型交流伺服与变频器;并初步具备故障地分析与维修能力。
课程开设一学期,64 学时/4 学分。
2. 课程定位《交流伺服与变频技术》课程地教学重点是用于通用机械,纺织机械,包装机械,自动线,工业机器及配套产数控系统地普及型数控机床等机电一体化设备地通用型交流伺服与变频器,课程不包括全功能型数控系统所配套地交流伺服与主轴系统方面地内容。
课程内容涉及电力电子技术,运动控制技术,自动控制技术等,分变频器与交流伺服两个学习领域。
由于变频器与交流伺服地结构,原理,用途相近,出于知识与技能体系地考虑,课程设置时原则上应将两个学习领域合并,以增加系统性,避免学习内容地重复与交叉。
《交流伺服与变频技术》开设前,学生通过《机床电气控制与 PLC》,《电工与工业电子学》等课程地学习获得强电控制,变频调速与伺服,PLC 等数控系统主要组成部分地知识基础与安装调试地基本技能,然后进入本课程地学习。
本课程学习获得地知识与技能是后续地《数控系统连接与调试》,《数控机床故障诊断与维修》等课程学习过程地数控系统连接与调试,数控机床故障诊断与排除准备了知识与技能基础。
《变频及伺服应用技术》教案
《变频及伺服应用技术》教案教案：《变频及伺服应用技术》一、教学内容本节课的教学内容选自《自动化设备与应用》教材的第四章，主要涉及变频器和伺服系统的原理及应用。
具体内容包括：1. 变频器的基本原理、结构及功能；2. 伺服系统的基本原理、结构及功能；3. 变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例。
二、教学目标1. 了解变频器和伺服系统的基本原理、结构及功能；2. 掌握变频器和伺服系统在自动化设备中的应用方法；3. 能够分析实际工程中变频器和伺服系统的问题，并提出解决方案。
三、教学难点与重点1. 变频器和伺服系统的原理及功能；2. 变频器和伺服系统在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. PPT课件；2. 变频器和伺服系统的实物模型或图片；3. 相关实例视频资料。
五、教学过程1. 引入：通过播放一个自动化生产线的实例视频，让学生了解变频器和伺服系统在实际工程中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：详细讲解变频器的基本原理、结构及功能，并通过实物模型或图片进行展示，让学生更直观地理解。
3. 互动：提问学生关于变频器的工作原理和功能，引导学生进行思考和讨论，巩固所学知识。
4. 讲解：详细讲解伺服系统的基本原理、结构及功能，并通过实物模型或图片进行展示，让学生更直观地理解。
5. 互动：提问学生关于伺服系统的工作原理和功能，引导学生进行思考和讨论，巩固所学知识。
6. 应用：介绍变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例，让学生了解实际工程中的应用方法。
7. 练习：给出一个实际工程案例，让学生分析并运用所学知识解决问题。
六、板书设计1. 变频器的基本原理、结构及功能；2. 伺服系统的基本原理、结构及功能；3. 变频器和伺服系统在自动化设备中的应用案例。
七、作业设计1. 请简述变频器的工作原理和功能。
答案：变频器是一种用于调节交流电机转速的装置，通过改变供电频率来改变电机的转速。
变频器的主要功能有：调节电机转速、实现电机软启动、提高电机运行效率、降低电机噪音等。
详解伺服驱动器和变频器的区别
伺服驱动器伺服驱动器（servo drives）又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。
伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。
尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。
当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。
该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用［1］。
在伺服驱动器速度闭环中，电机转子实时速度测量精度对于改善速度环的转速控制动静态特性至关重要。
为寻求测量精度与系统成本的平衡，一般采用增量式光电编码器作为测速传感器，与其对应的常用测速方法为M/T测速法。
M/T 测速法虽然具有一定的测量精度和较宽的测量范围，但这种方法有其固有的缺陷，主要包括：1）测速周期内必须检测到至少一个完整的码盘脉冲，限制了最低可测转速；2）用于测速的2个控制系统定时器开关难以严格保持同步，在速度变化较大的测量场合中无法保证测速精度。
因此应用该测速法的传统速度环设计方案难以提高伺服驱动器速度跟随与控制性能。
工作原理目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。
经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。
交流伺服与变频技术及应用教学方案
号。
故障分析与处理。 变频器分类与特点，变频 调速系统的结构，典型变 频器产品，安川变频器的 技术性能。
2/0
单元 7 变频器的连
接技术
学习变频调速系统的组成， CIMR-G7 变频器主回路、 控制回路的连接技术。 能够识读变频调速系统工
程图。
教材、PPT、 图片、录像； 实验台、电器、
导线、电工工 具
《交流伺服与变频技术》课程单元教学方案
项目 单元
学习目标
教学载体
教学内容
建议学 时
课程介绍 了解课程教学目标、任务、
与教学准备 要求。
PPT
了解交流电机调速系统，知
介绍本课程的教学内容、 学习要求、课程考核方法， 2/0
建立课程学习小组等。 介绍交流电机调速方法，
课程导论 道交流伺服、交流主轴和变
PPT
单元一、交流调速原理
本单元将通过掌握电机控制的基本理论、了解伺服电机的运行原理、了解感应电机的运 行原理三个工作任务，达到复习电磁感应与电磁力定律；复习电机运行的力学基础；了解
BLDCM 和 PMSM 的运行原理和输出特性；了解旋转磁场的产生和感应电机的运行原理，v/f 变频控制原理的目标。
本单元的教学重点是伺服电机和感应电机在结构与运行原理上的区别。推荐主要方法为 问题引导法、案例法、演示法和小组协作学习法。
本单元的教学重点是半闭环与闭环交流伺服驱动系统的区别、ΣV 系列伺服驱动器的型 号。推荐主要方法为问题引导法、案例法和行动导向教学法。
任务 1 了解交 流伺服 驱动产
品
任务 2 熟悉 ΣV 系 列伺服 驱动
目标与内容
能力目标 1. 区分专用型伺服与通用伺服； 2. 区分数字伺服与模拟伺服； 3. 了解半闭环伺服系统与闭环交流 伺服系统； 相关知识 一、交流伺服的分类 二、伺服系统的结构 实践指导 一、安川产品简介 二、三菱产品简介
课件教案 教学记录交流伺服与变频技术及应用
一、教案概述教案名称：交流伺服与变频技术及应用课时安排：45分钟教学目标：1. 让学生了解交流伺服电动机和变频调速技术的原理及应用。
2. 培养学生掌握交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
3. 提高学生对交流伺服与变频技术在自动化生产领域的认识。
教学重点：1. 交流伺服电动机的工作原理。
2. 变频调速技术的原理及应用。
3. 交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
教学难点：1. 交流伺服电动机转子位置的检测方法。
2. 变频调速系统中参数的设定与优化。
教学准备：1. 课件教案。
2. 交流伺服电动机和变频器设备。
3. 相关实验器材。
教学过程：1. 导入新课（5分钟）通过展示交流伺服电动机和变频器在实际应用中的图片，激发学生的学习兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解交流伺服电动机的工作原理（10分钟）讲解交流伺服电动机的基本结构、工作原理及转子位置的检测方法，帮助学生理解交流伺服电动机的运行机制。
3. 讲解变频调速技术的原理及应用（10分钟）讲解变频调速技术的原理、特点及应用领域，使学生了解变频调速技术在实际生产中的重要性。
4. 交流伺服与变频技术的系统调试和维护（10分钟）讲解交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法，培养学生具备实际操作能力。
5. 课堂小结（5分钟）二、课堂练习1. 根据所学内容，简述交流伺服电动机的工作原理。
2. 列举变频调速技术的应用领域。
3. 描述交流伺服与变频技术的系统调试和维护方法。
三、课后作业1. 深入了解交流伺服电动机转子位置的检测方法，分析其优缺点。
2. 研究变频调速系统中参数的设定与优化方法，提高实际应用能力。
3. 收集交流伺服与变频技术在自动化生产领域的案例，进行课堂分享。
四、教学反思在本节课的教学过程中，教师应关注学生的学习反馈，针对学生的掌握情况，调整教学节奏和难度。
通过课堂练习和课后作业，巩固所学知识，提高学生的实际操作能力。
注重理论与实践相结合，激发学生对交流伺服与变频技术的兴趣。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)配套习题及答案
交流伺服与变频技术及应用（第4版）配套习题及答案第1章交流伺服技术概述习题11.什么是交流伺服技术？2.交流伺服技术有什么应用领域？3.交流伺服技术的主要特点是什么？4.交流伺服系统的基本组成是什么？5.解释交流伺服系统中的速度环、位置环和电流环的作用。
答案11.交流伺服技术是一种通过控制交流电机的电源电压和频率来实现精确控制的技术。
2.交流伺服技术广泛应用于工业生产线、机械设备和机器人等领域。
3.交流伺服技术的主要特点包括：高精度、高动态响应、快速稳定性、强鲁棒性和较低的噪声等。
4.交流伺服系统的基本组成包括：交流电机、伺服驱动器和运动控制器。
5.在交流伺服系统中，速度环用于控制电机的转速，位置环用于控制电机的位置，电流环用于控制电机的电流。
速度环通过调节电机的转速来实现速度控制，位置环通过调节电机的位置来实现位置控制，电流环通过调节电机的电流来实现电流控制。
第2章变频器的基本原理习题21.什么是变频器？2.变频器的主要功能是什么？3.变频器的工作原理是什么？4.变频器有哪些应用领域？5.解释变频器中的PWM技术和空间矢量调制技术。
答案21.变频器是一种能够实现交流电机的转速调节和控制的电力电子设备。
2.变频器的主要功能包括：调节交流电机的转速、提高电机的效率、改善电机的运行质量、降低电机的噪声和振动等。
3.变频器通过改变电源电压的频率和幅值来控制交流电机的转速。
它包括一个整流器将输入的交流电转换为直流电，然后经过一个逆变器将直流电转换为可调节的交流电供电给电机。
4.变频器广泛应用于空调系统、输送机械、机床设备和水泵等领域。
5.PWM技术（脉冲宽度调制技术）是一种通过改变脉冲的宽度来控制电机的速度的技术。
空间矢量调制技术是一种通过控制逆变器的开关状态来控制电机的转矩和速度的技术。
第3章交流伺服系统的控制方法习题31.交流伺服系统的主要控制方法有哪些？2.速度环控制的目标是什么？3.位置环控制的目标是什么？4.电流环控制的目标是什么？5.解释正弦角速度调制法和速度同步控制法。
《变频及伺服应用技术》教案
《变频及伺服应用技术》教案一、教学内容本节课选自《变频及伺服应用技术》教材第四章，详细内容主要包括：变频器的工作原理、变频器的选型与安装、变频调速系统的设计及应用、伺服驱动系统的工作原理及其控制方法。
二、教学目标1. 让学生掌握变频器的工作原理，能正确选型、安装变频器。
2. 使学生了解变频调速系统的设计及应用，能运用到实际工程中。
3. 让学生掌握伺服驱动系统的工作原理及其控制方法，提高实际操作能力。
三、教学难点与重点教学难点：变频器的选型与安装、变频调速系统的设计、伺服驱动系统控制方法。
教学重点：变频器工作原理、伺服驱动系统工作原理、变频调速系统的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、视频、实物模型。
五、教学过程1. 导入：通过展示实际工程案例，让学生了解变频及伺服应用技术的现实意义。
2. 基本概念：讲解变频器、伺服驱动系统的工作原理。
3. 实践操作：a. 变频器选型与安装：以实际工程为例，指导学生如何正确选型、安装变频器。
b. 变频调速系统设计：介绍设计方法，结合实例进行分析。
c. 伺服驱动系统控制方法：讲解控制原理，进行实际操作演示。
4. 随堂练习：让学生针对所学内容进行实际操作，巩固知识点。
5. 例题讲解：针对重难点，选取典型例题进行讲解。
六、板书设计1. 变频器工作原理2. 变频器选型与安装3. 变频调速系统设计及应用4. 伺服驱动系统工作原理5. 伺服驱动系统控制方法七、作业设计1. 作业题目：a. 请简述变频器的工作原理。
b. 请说明如何正确选型、安装变频器。
c. 请分析一个实际的变频调速系统设计案例。
d. 请阐述伺服驱动系统的工作原理及控制方法。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：针对本节课的教学效果，进行自我评价，分析优点与不足，不断改进教学方法。
2. 拓展延伸：a. 开展课外实践活动，让学生深入了解变频及伺服应用技术在实际工程中的应用。
b. 邀请相关领域的专家进行讲座，拓展学生视野。
交流伺服与变频技术及应用(第4版)07
练一练 ：P104
练习一：1、2
第2题 参考答案：
1. 驱动系统结构：根据图2.3-9可得： 电机型号：SGM7G-09AF61 电机最高转速：3000r/min 实际运行最高转速 = 快进速度 / 丝杆导程 = 9 000 / 6 = 1500 r/min 驱动器型号：SGD7S-7R6A （见项目二/任务2练习二） 驱动器控制方式：位置控制 位置给定脉冲形式：脉冲+方向 *P-OT/*N-OT信号使用与连接：取消/不连接 S-ON信号使用与连接：直接使用CNC的数控系统准备好
∴ 实际只需要设定 Pf / M = Pf ×δs / h
M（Pn203）= h / δs
【例】某数控车床的X轴导程为6mm，Z轴导程为 10mm，CNC的分辨率为0.001mm，电机内置编码器 为220 P/r，试设定驱动器的电子齿轮比。
参考答案：
解：∵ X、Z轴的电机每转反馈脉冲数均为：
Pf = 220 =1048576
✓ 使用S-ON ，连接端为CN1-40 ∴ 设定 Pn50A.1= 0（输入ON有效，从CN1-40输入）。 ✓ *P-OT /*N-OT没有使用，但驱动器要求正常时应ON。 ∴ Pn50A.3=8、Pn50B.0=8（取消*P-OT /*N-OT ）
2. DO信号连接设定
☞ 根据P103表3.1-5确定输出连接端和极性。 例如：国产数控配套：
Pn200.0 = 1：正/反转脉冲 Pn200.0 = 2：A/B两相90°差分脉冲
☻ 注意：转向可通过参数Pn000.0ห้องสมุดไป่ตู้变
四. 电子齿轮比设定（最重要！！）
❖ 作用：定义1个输入脉冲产生的移动量
给定
比较器
误差 e 调节器
交流伺服与变频技术及应用(第4版)08
最高输出频率590Hz，最大功率630kW，开环 矢量控制速度响应20Hz。
❖ 外形 CIMR-1000系列
Hale Waihona Puke ❖ 型号例如， CIMR-AB2A0006BAA：安川1000系列高性 能变频器，中国销售（3~200V），额定输出电流6A。
练一练 ：P142~143
调速范围≤100/速度响应5Hz左右； ✓ 小功率可采用单相供电。
安川型号： CIMR-V1000
❖ 节能型（低性能、大功率） ✓ 大功率，可达630kW以上，风机、水泵控制； ✓ 多为V/f 控制，性能低，调速范围≤50、速度响应
3Hz左右； ✓ 只能用于三相供电的场合。
安川型号：CIMR-E1000。
通用变频器的分类
☞ 常用产品（不同公司有所不同）。
❖ 普通型（低性能、小功率） ✓ 小功率，一般在7.5kW以下，民用、纺机等用； ✓ 多为V/f 控制，性能低，调速范围≤50、速度响应
3Hz左右； ✓ 通常可采用单相供电。
安川型号：CIMR-J1000
❖ 紧凑型（中性能、小功率） ✓ 小功率，一般在15kW以下，机床、纺机控制； ✓ 可采用V/f 、矢量控制，性能中等，开环矢量控制
原理不同、性能各异、目前还无法相互取代。
❖ 开环/闭环通用 开环：基本结构，最为常用。 闭环：附加功能，需要增加速度反馈接口模块。 可用于V/f 控制和矢量控制，能提高调速精度， 但不能改变调速范围和速度响应性能。
❖ 通用性好、性能差 可以用于各类负载、各种交流电机控制；可以采 用1:n控制；但调速范围小、精度差。
❖ 高性能型（高性能、大功率） ✓ 大功率，可达500kW，机床调速等； ✓ 可采用V/f 、矢量控制，性能最高，调速范围可
交流伺服与变频技术及应用习题库
习题、试题库一、不定项选择题导论：1.可用来实现交流电机速度控制的装置是……………………………………（）A. CNCB. PLCC.变频器D.伺服驱动器2.可实现感应电机的无级调速方案是………………………………………（）A.变极B.变频C.调压D.变转差率3.通用变频器的控制对象是…………………………………………………（）A.伺服电机B.感应电机C.直流电机D.专用电机4.变频器与交流主轴驱动器的主要区别是…………………………………（）A.调速原理B.电路结构C.控制器件D.电机5.变频器调速范围通常指在该范围内电机的…………………………………（）A.输出转矩保持不变B.输出功率保持不变C.最大输出转矩保持不变D.输出转矩大于某一值6.目前国产数控配套的交流伺服驱动器可达到的速度响应为1256rad/s，其频率响应是（Hz）…………………………………………………………………………（）A. 100B. 200C. 1000D. 20007.安川ΣV系列交流伺服驱动器的频率响应为1600Hz，其速度响应约为（（rad/s）………………………………………………………………………）A. 1000B.2000C. 10 000D. 20 0008. CNC 机床的坐标轴不能使用通用变频器驱动的主要原因是变频器……（）A.无伺服锁定功能C.输出转矩不够大B.输出功率不够大D.输出特性与要求不符9.国产CNC 机床主轴经常用通用变频器代替交流主轴驱动器的原因主要是变频器………………………………………………………………………………（）A.价格低B.输出功率大D.输出特性好C.输出转矩大C机床主轴驱动不能采用交流伺服驱动的主要原因是因为交流伺服（…………………………………………………………………………………）A.最高转速较低C.输出功率较小B.不能实现恒转矩调速D.不能实现恒功率调速项目一：1.采用国际单位制时电机的机电能量转换式为…………………………………（）A. P = M×n/9550B. P = M×ωC. M =Mf +J(dω/dt)D. f = Blv2.电机功率/转矩换算式P=M×n/9550中P、M、n的单位分别为（…………………………………………………………………………………）A. kW、Nm、rad/s C. W、Nm、r/minB. kW、Nm、r/min D. kW、kgm、r/min3.以下属于恒转矩负载的是……………………………………………………（）A.电梯B.机床进给C.机床主轴D.风机4.以下属于恒功率负载的是……………………………………………………（）A.电梯B.机床进给C.机床主轴D.风机5.数控机床进给采用伺服电机驱动的原因是…………………………………（）A.保证最大进给力不变C.保证切削能力不变B.属于恒转矩负载D.属于恒功率负载6.数控机床主轴采用感应电机驱动的原因是……………………………………（）A.保证最大进给力不变C.保证切削能力不变B.属于恒转矩负载D.属于恒功率负载7.以下对无刷直流电机描述正确的是……………………………………………（）A.简称BLDCM C.简称PMSMB.属于交流伺服电机范畴D.属于直流伺服电机范畴8.以下对PMSM电机描述正确的是……………………………………………（）A.交流伺服电机C.直流伺服电机B.交流永磁同步电机D.无刷直流电机9.输入频率不变时转速不随负载变化的是……………………………………（）A.同步电机C.感应电机B.交流主轴电机D.交流伺服电机10.额定转速为1500r/min的电机，如磁极对数增加1倍，其额定转速将变为（……………………………………………………………………………………）A. 3000r/minB. 6000r/minC. 750r/minD. 375r/min11.额定转速为3000r/min、磁极对数为4的伺服电机，其额定频率为（……………………………………………………………………………………）A. 50HzB. 100HzC. 133HzD. 200Hz项目二：1.目前变频器所使用的变流方式属于…………………………………………（）A.交-交B.交-直-交C.直-交D.交-直2.变频器整流回路常用的电力电子器件是……………………………………（）A. GTRB. IGBTC.二极管D.晶闸管3.变频器逆变回路常用的电力电子器件是……………………………………（）A. GTRB. IGBTC.二极管D.晶闸管4.以下属于全控型器件的是……………………………………………………（）A.二极管B.晶闸管C.IGBTD.MOSFET5.3~380V输入的变频器直流母线电压约为……………………………………（）A. 230VB. 320VC.500VD.610V6.3~200V输入的伺服驱动直流母线电压约为…………………………………（）A. 230VB. 320VC.500VD.610V7.目前变频器常用的逆变控制形式为…………………………………………（）A.电压控制B.电流控制C.PWMD.PAM8.提高变频器载波频率的目的是………………………………………………（）A.提高变频输出频率C.降低生产成本B.改善输出波形D.降低损耗项目三：1.以下对通用伺服描述正确的是………………………………………………（）A.一般采用脉冲输入控制C.对上级控制器无要求B.可以独立使用D.多与国产CNC 配套2.以下对专用伺服描述正确的是………………………………………………（）A.位置控制通过CNC 实现C.对上级控制器无要求B.可以独立使用D.多与进口CNC 配套3.以下属于直线轴、半闭环系统特点的是……………………………………（）A.不能检测实际位置C.检测器件为编码器B.系统的稳定性差D.检测器件为直线光栅4.以下属于直线轴、全闭环系统特点的是………………………………………（）A.不能检测实际位置C.检测器件为编码器B.系统的稳定性差D.检测器件为直线光栅5.SGDV-120A01A驱动器的主要技术参数是……………………………………（）A.额定输出电流120A C.额定输出电流12AB.额定输入电压3~200V D.带脉冲输入接口6.以下对SGMSV-20ADA电机描述正确的是…………………………………（）A.高速小惯量电机B.额定输出功率2kWD.额定电压3~200VC.额定输出电流20A7.SGMSV-20ADA2B电机的主要技术参数是…………………………………（）A.额定转速为3000r/minB.最高转速为5000r/minC.带220 增量编码器D.带内置DC24V 制动器项目四：1.驱动器主回路安装断路器的目的是…………………………………………（）A.控制驱动器启停C.主回路短路保护 B.控制主电源通断D.主回路欠压保护2.驱动器主回路安装接触器的目的是………（）A.控制驱动器启停C.主回路短路保护 B.控制主电源通断D.主回路欠压保护3.以下对驱动器主电源、控制电源的控制要求描述正确的是………………（）A.控制电源先加入C.主电源先加入B.主电源通断用故障触点控制D.控制电源通断用故障触点控制4.额定电压为3~AC200/230V 的驱动器，其输入电压允许的范围为………（）A. 200~230VC. 180~264V B. 170~264VD. 170~253V5.额定电压为3~AC380/480V 的驱动器，其输入电压允许的范围为………（）A. 380~480V C. 323~528VB. 323~552VD. 342~528V6.以下对驱动器故障触点使用描述正确的是…………………………………（）A.只能连接直流负载C.应串联到主接触器线圈回路7.伺服驱动器DI 信号具有的特点是……………………………………………B.不能超过DC50mAD.正常时接通（）A.功能可通过参数定义B.输入连接方式可变C.输入电流可调D.输入电压可调8.伺服驱动器DO 信号具有的特点是……………………………………………（）A.功能可通过参数定义B.输出连接方式可变C.输出电流可调D.输出形式可选9.∑V驱动器DI输入公共端的电压为……………………………………………（）A. DC5VB. DC12VC. DC24VD. AC200V10.∑V驱动器DO输出的形式有………………………………………………（）A.继电器触点C.光耦输出B. PNP 集电极开路D. NPN 集电极开路11.∑V驱动器DI可直接连接的信号为…………………………………………（）A.按钮B. NPN 集电极开路输出接近开关D. PNP 集电极开路输出接近开关C.继电器触点12.∑V驱动器对DI信号的驱动能力要求为……………………………………（）A. DC30V/ 20mA C. DC24V/ 20mAB. DC30V/ 50mA D. DC24V/ 50mA13.∑V驱动器光耦输出的驱动能力为…………………………………………（）A. DC30V/ 20mA C. DC24V/ 20mAB. DC30V/ 50mA D. DC24V/ 50mA14.∑V驱动器晶体管输出的驱动能力为………………………………………（）A. DC30V/ 20mA C. DC24V/ 20mAB. DC30V/ 50mA D. DC24V/ 50mA项目六：1.民用设备所采用的变频器一般为……………………………………………（）A.普通型变频器C.节能型变频器B.紧凑型变频器D.高性能变频器2.机床主轴控制应选用的变频器为…………………………………………（）A.普通型变频器C.节能型变频器B.紧凑型变频器D.高性能变频器3.水泵、风机控制应选择的变频器为…………………………………………（）A.普通型变频器C.节能型变频器B.紧凑型变频器D.高性能变频器4.以下属于通用变频器基本特点的是…………………………………………（）A.肯定可采用V/f 控制C.可用于1：n 控制B.肯定可采用矢量控制D.可选择闭环控制5.以下对CIMR-G7A25P5理解正确的是……………………………………（）A.属于高性能变频器C. 3~AC200V 输入B.可控制55kW 电机D. 3~AC380V 输入6.以下对CIMR-AB2A0008理解正确的是……………………………………（）A.额定输出电流8A C. 3~AC200V 输入B.可控制的电机为8kW D. 3~AC380V 输入*7.以下对CIMR-AB2A0012理解正确的是……………………………………（）A.额定输出电流12A C.输入电压3~AC200VB.可控制的电机为2.2kW D.电源输入容量为5.5kV A*8.产品设计时，可以直接替代CIMR-G7A4011的安川CIMR-1000 系列变频器的是（型号…………………………………………………………………………………）A. CIMR-AB4A0011 C. CIMR-AB4A0031B. CIMR-AB2A0012 D. CIMR-AB2A0030项目七：1.安川变频器DI信号可选择的连接方式有……………………………………（）A.汇点输入B.源输入C. AC 输入D.触点输入2.安川变频器DO信号的输出形式有…………………………………………（）A.继电器接点触点C.直流电压输出B. PNP 光耦集电极开路D. NPN 光耦集电极开路3.DI选择汇点输入连接时可直接连接…………………………………………（）A.按钮B. NPN 集电极开路输出接近开关C.继电器触点D. PNP 集电极开路输出接近开关4.DI选择源输入连接时可直接连接……………………………………………（）A.按钮B. NPN 集电极开路输出接近开关D. PNP 集电极开路输出接近开关C.继电器触点5.安川变频器的继电器输出可驱动的负载有…………………………………（）A. DC30V/1A C. DC5V/5mAB. AC220V/1A D. AC5V/8mA6.安川变频器的光耦输出可驱动的负载有……………………………………（）A. DC48V/50mA C. DC5V/1.5mAB. AC24V/50mA D. AC24V/1mA7.安川变频器的模拟电压最大允许输入是……………………………………（）A. DC10VB. DC15VC. DC24VD. DC30V8.数控机床上所使用的主轴调速变频器，经常使用DC0~10V 模拟电压作频率输入的原因是……………………………………………………………………………（）A.与CNC 的输出匹配C.连接简单B.可靠性高D.调速精度高项目八：1.变频器调试时应选择的操作模式是…………………………………………（）A.外部操作B. PU 操作C.网络操作D.都不要2.数控机床主轴控制时，变频器操作模式为…………………………………（）A.外部操作B. PU 操作C.网络操作D.都不要3.数控机床主轴控制时，变频器运行方式为…………………………………（）A. AI 变速B. PU 变速C.有级变速D.点动运行4.在2线制控制的主轴变频器上，以下DI信号中必须连接的信号为……（）A. S1B. S2C. S5D. AI 输入C的S模拟量输出应连接到变频器的……………………………………（）A. A1 端B. A2 端C. A3 端D. AC 端6.2线制控制时，CNC的M03/M04指令输出应连接到变频器的…………（）A. A1/ACB. A2/ACC. S1/S2D. S57.变频器用于CNC机床主轴控制时AI信号为………………………………（）A. 0~10VB. 0~5VC. 0~ 20mAD. 4~20mA8.采用2 线制控制的CNC 主轴变频器，如果采用出厂默认参数，不可以作为其他用途的的DI信号是…………………………………………………………………（）A. S1/S2B. S5/S6C. S7D. S9/S109.采用2 线制控制的CNC 主轴变频器，如果采用出厂默认参数，正确的参数设定为……………………………………………………………………………………（）A. b1-01 = 0/ b1-02 = 0 C. b1-01 = 1/ b1-02 = 0B. b1-01 = 0/ b1-02 = 1 D. b1-01 = 1/ b1-02 = 110.如果要求50Hz/4 极电机的最高转速为3000r/min，G7 变频器的参数d2-01 设定值应为………………………………………………………………………………（）A. 50B. 100C. ≥100D.＜10011. G7 参数设定d2-02=0、d2-01=100、E1-04=60 时，AI 输入5/10V 对应的输出频率为…………………………………………………………………………………（）A. 50/100B. 30/60C. 60/120D. 100/20012. G7 参数设定d2-02 = 1、E1-09 = 2 时，1.5/3Hz 给定输入时的变频器实际输出频为（率……………………………………………………………………………………）A. 0/3B. 1/3C. 1.5/3D. 2/313.最大输出频率为60Hz的电机，为避免在35~38Hz频率下运行，d3-01/02/03/04的正确设定为…………………………………………………………………………（）A. 0/0/38/3B. 0/0/35/3C. 35/60/60/3D. 0/35/60/314.机床调试时发现所有主轴转速都略低于指令转速，可以采取的措施是…（）A.降低增益B.提高增益C.减小偏移D.增加偏移15.机床调试时发现执行指令S0M03时，主轴低速反转，可以采取的措施是（……………………………………………………………………………………）A.降低增益B.提高增益C.减小偏移D.增加偏移16.以下对S型加减速理解正确的是……………………………………………（）A.加速度不变B.加速度变化率不变C.可缩短加减速时间D.将延长加减速时间17.如参数E1-04=100Hz、C1-01=4s，50Hz/1440r/min 的电机从0 加速到额定转速的时间约为………………………………………………………………………………（）A. 1sB. 2sC. 3sD. 4s二、计算题1.三菱FR-A500系列变频器的输入频率范围为0.01~400Hz（输入分辨率为0.01Hz）；V/f 调速时的最小输出频率为0.5Hz，最大输出频率为120Hz，启动频率为6Hz，启动转矩为120%Me，问：该变频器的调频范围和实际调速范围各为多少？2.某电机的铭牌如图所示，问：该电机的额定角速度和额定输出转矩为多大？磁极对数和同步转速各为多少？3.某数控车床的X轴导程为6mm，Z轴导程为10mm，CNC分辨率为0.001mm，电机内置编码器为220 P/r，试计算、设定电子齿轮比参数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械特性
☞ 电机的最大允许输出（功率、转矩）与转速有
关，额定值只能表示额定转速时的值。
机械特性：全范围反映电机输出转矩、功率和 转速关系的曲线。
M
Me
P
Pe
n ne
n ne
伺服电机
n ne
主轴电机
M
Me 感应电机
☺ 问题：
为什么不同电机的机械特性的表示方法不一样？
☞ 原因：电机的适用范围不同。不同电机用于不
项目一、交流调速原理
任务一、掌握电机控制的基本理论
一、电磁感应定律与电磁力
☞ 知识回顾
☻想一想：
什么叫电磁感应现象？什么叫电磁力？电磁力的方向 怎样确定？
☞ 学习提示 1
电磁感应：电流可产生磁场；磁场的变化能产生电流。 电磁力：通电的导体放入磁场中将会产生力。
☞ 知识检查
1. 在电磁学上，以下两图表示什么？
期，磁场转过180°。
磁场转速 n = 60f / 2 ( r/min )
即：360°上布置 2组 A/B/C绕组，称为2对极 。
☞ 通式： 定子圆周上布置 P组 绕组，称为P对极 。
磁场转速 n = 60f / p ( r/min )
☺要点
改变电流频率，就能够改变电机（转子）转速。 伺服电机： 电机转速与旋转磁场完全一致，同步 电机。 感应电机：转子转速必须略低于旋转磁场转速， 异步电机。
☞ 感应电机转速
n =（1-S）60f / p ( r/min )
☺ 练一练：
1. 某电机的铭牌如图所示，问：该电机的磁极对数 和同步转速各为多少？
型号 功率 电压 电流 转速 频率
三相感应电动机
Y100L1— 4
接 法 △/Y
2.2 kW
工作方式 S1
220/380 V
绝缘等级 B
8.6/5 A
☺ 练一练：
某电机的铭牌如图所示，问：该电机的额定角速 度和额定输出转矩为多大？
型号 功率 电压 电流 转速 频率
三相感应电动机
Y100L1— 4
接 法 △/Y
2.2 kW
工作方式 S1
220/380 V
绝缘等级 B
8.6/5 A
温 升 70 ℃
1430 r/min
重 量 34 kg
50 Hz
编号
☞主轴电机以输出功率作为主要参数。
任务二、了解伺服电机的运行原理
一、伺服电机运行原理
BLDCM运行
☞ BLDCM = Brush Less DC Motor
中文名：无刷直流电机
电刷
电刷： 改变电流方向的装置 问题： 绕组通断将产生电弧
F I
R
（火花），电机转速 不能太高、要更换。
B LF
BLDCM运行原理
温 升 70 ℃
距，结构定后， h不变。
☺ 结论：
负载要求电机的输出转矩不变。
☞ 刀具切削
Q=kP
k：与刀具、工
件材料有关， 工艺决定后固 定不变。
☺ 结论：
负载要求电机的输出功率不变。
负载类型 恒转矩负载：转矩不随转速改变的负载。例如， 数控机床的刀具进给。
☞ 伺服电机以输出转矩作为主要参数。
恒功率负载：功率不随转速改变的负载。例如， 数控机床的刀具旋转切削。
+VC
T1 T2 T3
直流
0V
T4 T5 T6
F A+ F
B-
C-
N
n C+
S
B+ A-
依次切换：T1/T6→ T6/T2 → T2/T4 → T4/T3 → T3/T5 → T5/T1 → T1/T6，电机逆时针旋转
依次切换：T1/T6→ T1/T5 → T5/T3 → T3/T4 → T4/T2 → T2/T6 → T6/T1，电机顺时针旋转
二、电机运行的力学基础
M
M
f
Jห้องสมุดไป่ตู้
d dt
M = Mf +J
dω dt
P = Mω
M：电机输出转矩（Nm） Mf ：负载转矩（Nm）
J ：转动惯量（kgm2）
ω：电机角速度（rad/s）
P：功率（W）
☞ 实际：电机参数以功率、转速表示。换算：
ω = 2πn/60 n：电机转速（r/min）
M = 9550P/n P：电机功率（kW）
☞ 旋转磁场的产生
A
A
A
C
BC
BC
B
转速和频率
电流变化360° ，磁场转过360°（1转）。
电流变化速度：交流电的频率 f，Hz = 1/s。
磁场转速 n = f ( r/s ) = 60f ( r/min )
☞ 旋转磁场转速称为同步转速
圆周上只布置1组A/B/C绕组，称为1对极
推论：180°上布置 1组A/B/C绕组，电流变化一周
× 电机厂 出厂日期
解： 额定角速度、额定输出转矩是额定转速、额 定功率所对应的角速度和输出转矩。
∴ ω = 2πn/60 = 150 （rad/s） M = 9550P/n = 14.7 （Nm）
答：该电机的额定角速度为150 rad/s 、额定输出 转矩为14.7 Nm。
☺ 要点：
所有产品铭牌上的数据，是指它在连续工作时 的最大允许值，又称额定值。额定值可以达到，但 不能超过。
A
T1
T1
T4
B T2
T5
C T3
T6
☺ 特点：
不需要换向器、控制简单、转矩波动较大
PMSM运行原理 ☞ PMSM = Permanent Magnet Synchronous Motor 中文名：永磁同步电机
☞ 同步电机：
供电的电源为三 相、正弦波交流 电。
A
T1
T1
T4
B T2
T5
C T3
T6
任务三、了解感应电机运行原理
☺ 想一想：
假如电机的转子没有安装永久磁铁，电机 能否旋转？
☞ 答案：能够。就是感应电机。因为定子通 入三相正弦波交流后，能够产生旋转磁场。
通俗理解：利用旋转的磁场也可以吸引导磁材料 转子旋转。
感应电机结构
电机轴 轴承 接线盒 定子绕组 风叶
外壳 机座 铭牌
感应电机原理
2. 电流所产生的磁场怎样表示？绘出上图的磁场。
3. 下图中的两导体受到的电磁力方向怎样？
N
N
F
F
S
S
电磁力和电磁转矩
☞ 电机运行原理
FB I
R
LF
电磁力：F = BIL；电磁转矩：M = 2FR；
☻结论：电机输出转矩与电机结构（绕组半径R和长
度L）、磁场强度B、电流I有关；结构决定后，M决 定于磁场强度 B和绕组电流 I。
同类型的负载驱动，其要求不同。
☺ 例如：数控机床的控制
刀具的进给运动（前后、左右移动）：
主要技术指标：最大进给力。
刀具的旋转运动（切削工件）：
主要技术指标：单位时间能够去除的材料体积。
☞ 决定机床加工能力的参数，不能因为刀具移动 速度、转速的变化而变化。
☞ 刀具进给
M=F·（h/2π） h：滚珠丝杠螺