常用控制电机
几种常见的电机控制方法
电机控制的基本原理
通过控制器对电机的输入电压、电流或频率等进行调节，从而改变电机的运行状态
利用传感器对电机的位置、速度、加速度等参数进行实时监测，并将这些信息反馈 给控制器，实现闭环控制
根据不同的控制算法和控制策略，对电机进行精确的控制，以满足不同的应用需求
电机控制的分类
开环控制和闭环控制：根据控制系统中是否存在反馈回 路进行分类
缺点：无法精确控制电机 转矩和速度，对电网电压 波动敏感。
Байду номын сангаас
转矩控制
通过控制电机的电流或磁 通来控制电机的转矩。
优点：能够实现精确的转 矩控制，提高系统的动态 性能。
ABCD
适用于对动态性能要求较 高，需要精确控制转矩的 场合，如电动汽车、工业 机器人等。
缺点：控制复杂，成本较 高。
位置控制
01 通过控制电机的转角或位移来控制电机的 位置。
随机生成一定数量的个体，构 成初始种群。
交叉与变异
对选定的个体进行交叉和变异 操作，生成新的个体。
编码
将电机控制参数编码为遗传算 法的个体。
选择
根据适应度函数评估个体的优 劣，选择优秀个体进入下一代 。
迭代进化
重复进行选择、交叉和变异操 作，直到满足终止条件，得到 最优控制参数。
THANKS
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直流电机控制和交流电机控制：根据电机的类型进行分 类
模拟控制和数字控制：根据控制信号的性质进行分类
位置控制、速度控制和力矩控制：根据控制目标的不同 进行分类
02
开环控制方法
恒压频比控制
保持电压与频率的比值恒 定，以控制电机的磁通和 转矩。
优点：控制简单，成本低 。
适用于对动态性能要求不 高的场合，如风机、水泵 等。
电机控制 方案
电机控制方案1. 引言电机控制是现代工业中非常重要的一部分。
电机控制方案的设计需要考虑到系统的要求，包括精确性、效率、安全性等。
本文将介绍电机控制的基本原理、常用的电机控制方案以及它们的优缺点。
2. 电机控制基本原理电机控制的基本原理是通过改变电机的电流、电压或频率来改变电机的转速和转矩。
电机控制系统主要包括电源、驱动器、控制器和电机本身。
3. 常用的电机控制方案3.1 直流电机控制方案直流电机是最常用的一种电机类型，其控制方案相对简单。
常用的直流电机控制方案包括： - 手动控制：通过手动控制电压、电流大小来改变电机的转速。
- 脉宽调制（PWM）控制：利用PWM信号调整电机的平均电压，从而改变电机的转速和转矩。
- PID控制：通过测量电机的转速和转矩，利用PID控制算法调整电机的输入电压，使其达到期望的转速和转矩。
3.2 交流电机控制方案交流电机包括感应电机和永磁同步电机。
常用的交流电机控制方案包括： - 变频调速控制：通过改变供电交流电源的频率来调整电机的转速和转矩。
- 矢量控制：通过测量电机的转速和转矩，利用矢量控制算法调整电机的输入电压和频率，使其达到期望的转速和转矩。
- 直接转矩控制（DTC）：通过测量电机的转速和转矩，利用DTC算法直接控制电机的转矩，从而实现高精度的控制。
3.3 步进电机控制方案步进电机是一种数字式电机，其控制方案相对简单。
常用的步进电机控制方案包括： - 全步进控制：通过改变步进电机的输入脉冲信号，控制电机的转动角度和速度。
- 半步进控制：在全步进的基础上，通过使电机的两相驱动信号交错，使电机的转动角度和速度更精细。
4. 电机控制方案的优缺点不同的电机控制方案具有各自的优缺点。
直流电机控制方案简单、可靠，但转速范围相对较窄；交流电机控制方案可以实现较精确的转速和转矩控制，但控制系统复杂；步进电机控制方案应用广泛，但转速较低。
5. 结论本文介绍了电机控制的基本原理，以及常用的直流电机、交流电机和步进电机的控制方案和其优缺点。
电机及拖动基础(第5版)课件：控制电机
电动机立即停转。保证了电动机无“自转”
现象，所以直流伺服电动机是自动控制系 统中一种很好的执行元件。
电枢控制
《电机及拖动基础》(第5版) 控制电机
一、直流伺服电动机
特
机械特性
n UC Ra T Ce CeCT 2
性
调节特性 T一定时的n=f(Uc)
交流伺服电动机的原理图
自转现象：
当转子转动起来以后，控 制信号消失，即断开控制 绕组，变成单相时，电动 机仍然能够转动。
《电机及拖动基础》(第5版) 控制电机
“自转”的消除：增加伺服电动机的转子电阻。
变成单相后，电磁转矩>0, 与转速的方向相同，电动 机仍然能够转动。
变成单相后，电磁转矩<0, 与转速的方向相反，制动 作用，电动机立即停传。
不同T时的调 特族是线性的
与他励 直流电 动机改 变电枢 电压时 的人为 机特相 似。
不同Uc时的机 特族是线性的
始 动 电 T1 压
T一定 Uc越大 n越高
控制电压UC越大，则n=0时对应 的起动转矩T也越大，越利于起动。
控制电压UC<始动电压Uc0，电 动机不转—“失灵区”。同样的 T下，失灵区越小，灵敏度越高。
生一个旋转电动势Erq，其有效值为：
Erq CqΦd n
转子绕组中将产生
交流电流Irq
Irq产生 Φq ( kErq )
略电抗， 两者同相
E2 4.44 f1N2KN2Φq 即 E2 C1n
结论：异步测速发电机输出 绕组N2中所产生的感应电动 势E2的大小与转速n成正比。
《电机及拖动基础》(第5版) 控制电机
自控系统对测发的主要要求：
控制电机的原理及应用
控制电机的原理及应用1. 电机基本原理电机是将电能转化为机械能的设备，广泛应用于工业、交通、家用等领域。
电机的基本原理是利用磁场力和电磁感应的作用，通过电流在导体中产生的电磁场与外部磁场相互作用，从而引起导体受力，实现电能到机械能的转换。
2. 电机控制方式控制电机的方式可以分为直接控制和间接控制两种方式。
2.1 直接控制直接控制指的是通过改变电机供电电压、电流和频率等参数，直接调节电机的运行状态和转速。
常见的直接控制方式主要有以下几种：•线性控制：通过改变电机的供电电压和电流，调节电机的转速和转矩。
线性控制适用于一些简单的应用场景，如家用电器中的风扇和洗衣机等。
•PWM控制：脉宽调制（PWM）是一种通过改变电源供应的脉冲宽度来控制电机速度和转矩的方式。
通过调节脉冲的高电平时间和周期，可以改变电机的平均电压和电流，从而控制电机的转速和转矩。
PWM控制常用于直流电机和无刷直流电机等。
•定子电流控制：通过改变电机定子绕组的电流大小和方向，控制电机的转矩和转速。
定子电流控制适用于交流电机和感应电机等。
2.2 间接控制间接控制指的是通过调节电机的控制器或驱动器，来控制电机的运行状态和转速。
间接控制常见的方式有以下几种：•位置控制：通过设置电机的目标位置和反馈位置信息，控制电机的转动角度。
位置控制常用于步进电机和伺服电机等。
•转速控制：通过设置电机的目标转速和反馈转速信息，控制电机的转速。
转速控制适用于直流电机、无刷直流电机和感应电机等。
3. 电机控制应用控制电机的应用非常广泛，在各个领域都有重要的地位。
以下是一些常见的电机控制应用：•工业自动化：电机在工业生产中扮演着重要的角色，如控制生产线上的机械设备、机器人等。
•交通工具：电动车、电动汽车、电动船等交通工具都需要电机控制来实现驱动。
•家用电器：家用电器中的各种电机，如洗衣机、空调、冰箱等，都需要电机控制来实现运行。
•空调系统：空调系统中的风机、压缩机等都需要电机控制来实现送风和制冷。
控制电机概述
摘要
为了使我国全面实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，必须采用先进技术，其中包括各种类型的自动控制系统和计算装置。而控制电机在自动控制系统中时必不可少的。控制电机一般是指用于自动控制、随动系统以及计算装置中的特微电动机。其应用不胜枚举，例如：火炮和雷达的自动定位，舰船方向舵的自动操纵，飞机的自动驾驶，机床加工的自动控制，炉温的自动调节，以及各种控制装置中的自动记录、检测和解算等等，都要用到各种控制电机。
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。
2.使用实例
以直流测速发电机在恒速控制系统中应用的一例为例：
二、伺服电机
伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转换为轴上的转角或转速，以带动控制对象。伺服电动机有交流和直流两种，其最大特点是可控。在有控制信号输入时，伺服电动机就转动；没有控制信号输入，它就停止转动。改变控制电压的大小和相位（或极性）就可以改变伺服电动机的转速和转向。因此，它与普通电动机相比具有如下特点：
（1）调速范围广。伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节。
（2）转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转。
（3）控制功率小，过载能力强，可靠性好。
1.应用场合
交流伺服电动机的输出功率一般为0.1~100W，其电源频率有50Hz、400Hz等几种，一般应用于大负载、高速度的场合。直流伺服电动机，通常用于功率稍大的系统中，其输出功率一般为1~600W。
1.应用场合
步进电机主要用于一些有定位要求的场合，特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。
常用电机控制电路图
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单相电机的正反转控制电路
总结词
通过改变电机绕组的电流方向实现正反 转。
VS
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
在单相电机控制电路中，可以通过改变电 机绕组的电流方向来实现正反转控制。通 常使用两个开关来控制电机绕组的电流方 向，当开关接通时，电机向一个方向转动 ，当开关断开时，电机向另一个方向转动 。
04 直流电机控制电路
常用电机控制电路图
contents
目录
• 电机控制电路基础知识 • 三相异步电机控制电路 • 单相电机控制电路 • 直流电机控制电路 • 电机保护电路
01 电机控制电路基础知识
电机控制电路的基本组成
电源
为整个电路提供电能，通常为 直流或交流电源。
控制元件
如继电器、接触器、光耦合器 等，用于控制电机的启动、停 止和调速。
直接启动控制电路
通过开关或接触器直接将电机接入电 源，实现电机的启动。这种方式电路 简单，但启动电流大，只适用于小容 量电机。
三相异步电机的正反转控制电路
正反转控制方式总结
三相异步电机的正反转控制主要采用倒顺开关和交流接触器两 种方式。倒顺开关操作简单，但只适用于小容量电机；交流接
触器则适用于各种容量的电机。
倒顺开关正反转控制电路
通过改变电源相序，实现电机的正反转。这种方式操作简 单，但只适用于小容量电机，且不能实现自动化控制。
交流接触器正反转控制电路
通过两个交流接触器分别控制电机的正转和反转，实现电机的 正反转控制。这种方式可以实现自动化控制，适用于各种容量
的电机。
三相异步电机的调速控制电路
调速方式总结
常用电机控制电路图ppt课件
较大容量的笼型异步电动机（大于10KW）因 启动电流较大，一般都采用降压起动方式来起 动。
原理：起动时降低加在电动机定子绕组上的电 压，起动后再将电压恢复到额定值。
常用方法：串电阻（或电抗）、星型—三角形、 自耦变压器等。
.
2.1.1、定子串电阻起动
原理：电动机在起动 时在三相定子绕组中 串接电阻，使电动机 定子绕组电压降低， 起动结束后再将电阻 短接。
.
2.1.3 串自耦变压器启动的控制线路 串自耦变压器降压启动的控制线路如图2-11所示。
这一线路的设计思想和串电阻启动线路基本相同， 也是采用时间继电器完成按时动作，所不同是启 动时串入自耦变压器，启动结束时自动切除。
.
.
2—11定子串自耦变压器降压启动控制线路
串联自耦变压器启动和串电阻启动相比，其优 点是在同样的启动转矩时，对电网的电流冲击
.
双速电动机三相绕组连接图
双速电动机调速控制线路如图2-18所示
.
SB2
KT
KT
KM1
FR SB1
SB2
KT
KT KT
图2-8（b-1） KM1退出而 KT 不退出 KT延时触点 切换带来 KM1、KM2 线圈瞬时断 电，切换过 程带来冲击
KM1 KM2 KT
KM1 KM2 KT
方法：用KM1的常闭触点替代KT延 问题：如果要求切换时确保KM2先
时常开触点。
断开KM1后闭合，图2-8（b-1）是否
KM1
KM4
KT1 KM2 KT2 KM3 KT3 KM4
SB1 SB2 KM1 KM2 KM3 KM4
KT1 K.T2 KT3
(b)电路 之
工业控制常用电机类型
工业控制常用电机类型
在工业控制中，常见的电机类型有以下几种：
1.交流电机（AC Motor）：交流电机是使用交流电作为电源
的电动机。
常用的交流电机类型包括异步电动机（包括感应电动机和异步电动机）和同步电动机。
异步电动机广泛应用于工业控制中，具有简单、可靠和成本较低的特点。
2.直流电机（DC Motor）：直流电机是使用直流电源的电动
机。
它们根据励磁方式的不同可以分为无刷直流电机（BLDC）和直流刷电机。
直流电机在一些特殊应用中具有优势，如需要精确控制速度和扭矩的场合。
3.步进电机（Stepper Motor）：步进电机是一种将输入的脉
冲信号转换为精确的角度转动的电机。
它们通常由电磁线圈组成，可以实现高精度的定位和控制。
步进电机在机器人、自动化设备和精密控制系统中广泛使用。
4.伺服电机（Servo Motor）：伺服电机是一种能够根据反馈
信号进行闭环控制的电机。
它们具有快速响应、高精度和稳定性的特点，常用于需要精确控制位置、速度和扭矩的应用领域，如自动化生产线和机器人技术。
这些电机类型在工业控制中具有不同的特点和应用场景。
根据实际需求和控制要求选择适当的电机类型，结合其他控制器件和系统构建出功能完备的工业控制系统。
电机的控制方案
电机的控制方案引言：电机是现代工业中的重要组件，广泛应用于各种机械装置和设备中。
为了实现对电机的精准控制，需要采用合适的控制方案。
本文将介绍几种常用的电机控制方案，包括直流电机控制方案、交流电机控制方案以及步进电机控制方案。
一、直流电机控制方案：1. 电压调速控制：直流电机的转速可以通过调节电源电压来实现。
通过改变直流电机电压的大小，可以达到调节转速的目的。
这种控制方案简单易实现，适用于一些对转速要求不高的应用场合。
2. 电流调速控制：直流电机的转矩与电机电流成正比，因此可以通过调节电机电流来实现转速控制。
这种控制方案广泛应用于需要精确控制转矩的场合，如工业自动化生产线等。
3. 脉宽调制（PWM）控制：通过控制电源电压的占空比来实现对直流电机的转速控制。
PWM控制器会根据设定的转速要求，调节占空比来给电机供电，从而实现转速的控制。
这种控制方案具有精度高、效率高的特点，适用于需要高精度转速控制的场合。
二、交流电机控制方案：1. 变频调速控制：交流电机的转速可以通过调节电源频率来实现。
变频器可以将输入的固定频率交流电源转换为可调节频率的交流电源，通过调节输出的频率来实现对电机转速的控制。
这种控制方案适用于大多数交流电机的转速调节。
2. 矢量控制：矢量控制是一种采用电流矢量合成技术的交流电机控制方案。
通过对电机的电流矢量进行实时控制，可以实现对电机的转速、转矩和位置的高精度控制。
矢量控制适用于对电机性能要求较高的场合，如工业机械设备和电动汽车等。
三、步进电机控制方案：步进电机是一种离散运动电机，它的转速和位置由控制器精确控制。
步进电机控制方案通常采用脉冲信号驱动，通过控制电机驱动器输出的脉冲数来控制电机的转速和位置。
步进电机控制方案具有高精度、稳定性高的特点，适用于需要精确定位和控制运动的场合。
结论：通过选择合适的电机控制方案，可以实现对电机转速、转矩和位置的精确控制。
对于不同类型的电机，选择适合的控制方案是确保系统性能和稳定运行的关键。
常用电机控制及调速技术(第2版)项目1
别与三相交流电源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 接通时, 在定子绕组中便有对称
的三相交流电流ｉＵ、ｉＶ、ｉＷ 流过。 若电源电压的相序为Ｌ１
→Ｌ２→Ｌ３, 电流参考方向或规定正方向如图１－３ 所示, 即从Ｕ
１、Ｖ１、Ｗ１ 流入, 从尾端Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２ 流出, 则三相电流ｉ
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任务１.１
三相异步电动机正反转控制
电路的安装
• 由以上分析可知, 异步电动机转子旋转方向与旋转磁场的旋转方向一
致, 但转速ｎ 不可能与旋转磁场的转速ｎ１ 相等。 因为产生电磁转
矩需要转子中存在感应电动势和感应电流,如果转子转速与旋转磁场
转速相等, 两者之间就没有相对运动, 转子导体将不切割磁感线,则转
旋转, 则静止的转子与旋转磁场间就有了相对运动, 这相当于磁场静止
而转子按逆时针方向旋转, 则转子导体切割磁感线, 在转子导体中产生
感应电动势Ｅ２, 其方向可用右手定则来确定, 转子上半部导体的感应
电动势方向是出纸面的, 下半部导体的感应电动势方向是进入纸面的。
• ２) 转子的转速ｎ、转差率ｓ 与转动方向
速为
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任务１.１
三相异步电动机正反转控制
电路的安装
• 旋转磁场的转速ｎ１ 又称为同步转速。 由式(１－１) 可知, 它决定于
电源频率ｆ１ 和旋转磁场的极对数ｐ。 当电源频率ｆ１ ＝５０ Ｈｚ
时, 三相异步电动机同步转速ｎ１ 与磁极对数ｐ 的关系如表１－１
所示。
• ３) 旋转磁场的旋转方向
。
• (２) 仪表: ＭＦ４７ 万用表、５０５０ 兆欧表。
控制电机的用途和类别
控制电机的用途和类别
在科学技术高速发展的今天，控制电机已是构成开环控制、闭环控制、同步联结和机电模拟解算装置等系统的基础器件，广泛应用于各个部门，如化工、炼油、钢铁、造船、原子能反应堆、数控机床、自动化仪表和仪器、电影设置、电视机、电子计算机外设等民用设备，或雷达天线自动定位，飞机自动驾驶仪、导航仪、激光和红外线技术，导弹和火箭的制导，自动火炮射击控制，舰艇驾驶盘和转向盘的控制等军事设备。
这些系统能处理包括直线位移、角位移、速度、加速度、温度、湿度、流量、压力、液面高低、密度、浓度、硬度等多种物理量。
现以自动控制系统的一个重要分支一按预定要求控制物体位置的伺服系统为例来说明控制电机的种类和用途。
两种伺服系统的示意框图。
其中经济型数控机床常用的步进电动机开环伺服系统，计算机数控装置给出位移指令脉冲，驱动电路将脉冲放大，以驱动步进电动机按命令脉冲转动，并带动工作台按要求进行位移。
高档数控机床使用的全闭环位置伺服控制系统，该系统由数控装置给出加工所要求的位移指令值，在机床工作台上装有直线位置传感器进行实际位置检测，在伺服电动机轴上还装有速度传感器完成实际速度检测。
该系统的位置比较电路要进行位置指令值和实际位置反馈值之间的偏差运算，根据偏差情况计算出所需速度，所需速度还要和实际速度检测值进行比较，用一系列综合运算结果实时地通过伺服驱动器去推动伺服电
动机旋转，实现工作台的精确移动。
、
控制电机的种类很多，若按电流分类，可分为直流和交流两种;按用途分类，直流控
制电机又可分为直流伺服电动机、直流测速发电机和直流力矩电动机等;交流控制电机可
分为交流伺服电动机、交流测速发电机、步进电动机、微型同步电动机等。
几种常见的电机控制方法
几种常见的电机控制方法电机控制是指对电机的转速、转向、转矩等参数进行控制的一种技术手段。
随着科技的发展和应用领域的不断扩大，电机控制方法也日新月异，下面将介绍几种常见的电机控制方法。
直流电动机是最简单的一种电机，控制方法也相对简单。
常见的直流电机控制方法有电压控制法、电流控制法和功率控制法等。
-电压控制法：通过调节直流电源的电压来改变电机的转速和转矩。
一般来说，电压越高，电机的转速和转矩就越大。
这种方法简单易行，但效果较差，容易导致电机失控。
-电流控制法：通过调节直流电机的电流，来控制电机的转速和转矩。
在实际应用中，通过改变电机的电流来改变其转速和转矩，效果比较理想。
-功率控制法：通过调节直流电机的功率来控制电机的转速和转矩。
功率控制方法可以根据实际需求，灵活地调整电机的工作状态。
交流电机分为异步电机和同步电机，它们的控制方法也有所不同。
-异步电机控制方法：常见的异步电机控制方法有电压控制法、频率控制法和转子电阻控制法等。
+电压控制法：通过调节电压的大小来改变电机的转速和转矩。
随着电压的升高，电机的转速和转矩也会增大。
+频率控制法：通过改变供电频率来控制电机的转速和转矩。
频率越高，电机的转速越高，但转矩会下降。
+转子电阻控制法：通过改变转子电阻的大小来控制电机的转速和转矩。
转子电阻越大，电机的转速和转矩就越小。
-同步电机控制方法：同步电机是一种特殊的交流电机，其控制方法主要有磁通定向控制法和转矩控制法。
+磁通定向控制法：通过改变定子电流的相位和幅值，以及转子磁通的磁链位置，来控制电机的转速和转矩。
该方法可以实现电机的高效控制和精确控制。
+转矩控制法：通过改变定子电流和转子磁链的相对位置，来控制电机的转矩。
该方法主要用于需要实现精确转矩控制的应用。
步进电机是一种特殊的交流电机，根据其驱动方式不同，控制方法也有所不同。
-开环控制法：通过给步进电机施加一定的脉冲信号，来控制电机的转速和转矩。
这种方法简单易行，但缺乏反馈信息，控制效果有限。
几种常见的电机控制方法全解
• （3）欠压和失压保护 • • 欠压和失压保护是通过接触器KM的自锁触点
来实现的。在电动机正常运行中，由于某种原因使 电网电压消失或降低，当电压低于接触器线圈的释 放电压时，接触器释放，自锁触点断开，同时主触 点断开，切断电动机电源，电动机停转。如果电源 电压恢复正常，由于自锁解除，电动机不会自行起 动，避免了意外事故发生。
定子串自耦变压器降压起动控制线路
主要适用于需要频繁正反转的电动机。
1、正-停-反转控制电路
电气互锁正、反转控制线路存在的主要问题
是从一个转向过渡到另一个转向时，要先按停止
按钮SB1，不能直接过渡，显然这是十分不方便的。
2、正-反-停转控制电路
该线路结合了电气互锁和按钮互锁的优点， 是一种比较完善的既能实现正、反转直接启动的 要求，又具有较高安全可靠性的线路。
二、点动控制电路
通过按钮开关进行电动机的启动停止控制，利用接
触器来实现电动机通断电工作
点动控制电路
缺陷： 如果要使点动控制电路中的电动机连续运行， 必须始终用手按住启动按钮SB。
三、连续运行控制电路（长动控制）
通过按钮开关进行电动机的启动停止控制，利用接
触器来实现电动机通断电工作
连续运行控制电路（长动控制）
2、串自耦变压器降压起动控制线路
• 在自耦变压器降压起动的控制线路中，限制电动 机起动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现 的。自耦变压器的初级和电源相接，自耦变压器 的次级与电动机相联。自耦变压器的次级一般有3 个抽头，可得到3种数值不等的电压。使用时，可 根据起动电流和起动转矩的要求灵活选择。电动 机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的 二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器便被切除， 电动机直接接至电源，即得到自耦变压器的一次 电压，电动机进入全电压运行。通常称这种自耦 变压器为起动补偿器。
几种常见的电机控制方法
通过切换线圈的激活方式，实现 比全步进更高的分辨率和平滑度。
串联电机控制方法
同相串联控制
将多个电机串联运行，共享相同的电流，以增 加总输出扭矩。
逆向串联控制
将多个电机逆向串联，通过电流分配来实现减 速效果，以适应特定应用的需求。
并联电机控制方法
1 同相并联控制
将多个电机并联运行，以增加总输出功率和 速度。
作用来控制同步电机的运行。
3
感应电机控制
通过改变电压和频率来控制感应电机的 转速和输出功率。
同步电动机控制
通过同步电动机的转速和电流来调节输 出特性，实现高效能的功率转换。
步进电机控制方法
全步进控制
微步进控制
半步进控制
以全步进的方式逐步激活电机的 每个线圈，实现准确的位置控制。
通过施加不同的电流来细分电机 的步进角，提高分辨率和平滑度。
几种常见的电机控制方法
本演示将介绍电机控制中的各种方法，探讨不同类型电机的控制策略，并提 供相关的实例和案例。
直流电机控制方法
控制直流电机的常见方法包括速度控制、位置控制和扭矩控制等。通过调整 电流和电压来实现所需的运行特性。
交流和定子电流之间的磁场交互
2 逆向并联控制
将多个电机并联并逆向运行，通过电流分配 来实现加速效果。
矢量控制方法
矢量控制是一种基于电机磁场定向的控制方法，可以精确控制电机的速度、 力矩和位置。
相位控制方法
相位控制方法通过调整电机的相位差来控制运行特性，适用于对电机速度和 输出扭矩要求较为苛刻的应用。
滑模控制方法
滑模控制是一种通过引入滑动模态来调节电机的运行特性的控制方法，具有 较强的鲁棒性和抗扰动能力。
常用电动机控制电路原理图
三相异步电机启动常见方法1、定时自动循环控制电路说明：（技师一）1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW，要求电路能定时自动循环正反转控制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。
2、按原理图在配电板上配线,要求线路明快、工艺合理、接点牢靠.3、简述电路工作原理。
注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。
定时自动循环控制电路电路工作原理:合上电源开关QF，按保持按钮SB2，中间继电器KA吸合，KA的自保触点及按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联,接通了起动控制电路。
按起动按钮SB3，时间继电器KT1得电，其断电延时断开的动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，电动机正转（正转维持时间为20秒计时开始)。
同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2,其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合,由于KM1的互锁触点此时已断开,接触器KM2线圈不能通电.当正转维持时间结束后,断电延时断开的动合触点KT1断开，KM1释放，电动机正转停止。
KM1的动断触点闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路（反转维持时间为40秒计时开始)。
这时KM2动合触点又接通了KT1线圈，断电延时断开的动合触点KT1闭合，为下次电动机正转作准备。
因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开，接触器KM1线圈暂时不得电。
及按钮SB2串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后,才能再次起动控制电路。
热继电器FR常闭触点，是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开，保护了电动机。
2、顺序控制电路（范例）顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出.按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。
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• 2．基本原理 空心杯形转子异步测速发电机的工作原理如 图4-8所示。图中，励磁绕组的轴线为d轴，输出绕组的轴 线为q轴。工作时，励磁绕组接单相交流电源，频率为f， d轴方向的脉振磁通为，发电机转子逆时针方向旋转，转 速为n。
图4-8 交流测速发电机工作原理 上一页 下一页 返回
小和方向的可控性。
1）幅值控制 2）相位控制
3）幅一相控制 上一页 下一页 返回
4.2 测速发电机
测速发电机在电力拖动系统中用来测量转速，即把机 械转速信号变换成对应的电压信号，反馈到控制系统， 实现对转速的调节和控制。测速发电机有直流和交流 两大类。
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4.2.1 直流测速发电机
• 步进电动机的种类很多，按工作原理分，有反应 式、永磁式和永磁感应子式三种。其中反应式步 进电动机具有步距小、响应速度快、结构简单等 优点，广泛应用于数控机床、自动记录仪、计算 机外围设备等数控设备。
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4.3.1 反应式步进电动机的结构及工 作原理
• 1．反应式步进电动机的结构和工作 原理
图4-6 直流测速发电机工作原理图 上一页 下一页 返回
• 2．输出特性
• 输出特性表征电枢电压与转子转速的函数关系，即Ua=f（n）。它是 测速发电机的主要特性之一。
• 3．误差
• 直流测速发电机输出电压U与转速n成线性关系的条件是、Ra、和 RL保持不变。实际上，直流测速发电机在运行时，周围环境温度的变 化、直流测速发电机有负载时电枢反应图4-7 直流测速发电机的输出 特性的去磁作用、电刷与换向器接触电阻的变化都将在输出特性上引
图4-10 三相单三拍运行方式 上一页 下一页 返回
• 2）三相双三拍运行方式：这种运行方式是按 UV→VW→WU→UV或相反的顺序通电的，即每次同时给 两相绕组通电。其工作原理如图4-11所示。
图4-11 三相双三拍运行方式
3）单、双六拍运行方式：这种运行方式是按 U→UV→V→VW→W→WU→U或相反顺序通电的，即 需要六拍才完成一个循环。
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4.1 伺服电动机
伺服电动机亦称执行电动机，它用于把输入的电压信号变 换成电动机轴的角位移或者转速输出。
它具有一种服从控制信号的要求而动作的职能，在信号 来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转 动；当信号消失，转子立刻自行停转。
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4.1.1 直流伺服电动机
n0 TM
2）调节特性：调节特性是指电磁转矩恒定时，电动机的转速与控制电压之间的
关系
n
UC Ce
Ra Ce
Ia
图4-3 电枢控制特性 a）机械特性 b）调节特性
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4.1.2 交流伺服电动机
1．基本结构交流伺服电动机在结构上为两相异步电动机，其定子上有空间相 差90°电角度的两相绕组。
图4-1 直流伺服电动机原理图
图4-2上电一枢页控下制一原页理 返回
3．运行特性 下面以电枢控制方式为例，简要分析其主要的机械特性和调节特性， 以便正确使用直流伺服电动机。
1）机械特性：机械特性是指控制电压恒定时，电动机的转速与电磁转矩之间的 关系
n UC Ce N
Ra CeCT
N
2
TM
• 1．基本结构及工作原理
• 直流测速发电机的定、转子结构与普通小型直流发电机相 同。按励磁方式可分为永磁式和他励式两种。
• 直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同，图46所示为他励测速发电机的原理图。励磁绕组中流过直流 电流时，产生沿空间分布的恒定磁场，电枢由被测机械拖 动旋转，以恒定速度切割磁场，在电枢绕组中感生电动势。
常用的转子结构有两种形式：高电阻笼型 转子和非磁性空心杯转子。
图4-4 杯形转子结构 1－端盖 2－机壳 3－内定子 4－外定子 5－定子绕组 6－杯形转子
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2．工作原理 交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机相似，其原理如图4-5 所示。
图4-5 交流伺服电动机原理 3．控制方法 伺服电动机不仅须具有起动和停止的伺服性，而且还须具有转速的大
• 由图4-9可见，由于结构的原因，沿转子圆周表面各 处气隙不同，因而磁阻不相等，齿部磁阻小，两齿之 间磁阻大。当控制绕组中流过脉冲电流时，产生的主 磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，即经转子齿、铁心 形成闭合回路。因此，转子齿会受到切向磁拉力而转 过一定的机械角度，称步距角s。如果控制绕组按一 定的脉冲分配方式连续通电，电机就按一定的角频率 运行。改变控制绕组的通电顺序，电机就可反转。
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4.3.2 步进电动机的驱动电源
• 步进电动机应由专用的驱动电源来供电，由驱动电源和步 进电动机组成一套伺服装置来图4-13 步进电动机的驱动 电源驱动负载工作。步进电动机的驱动电源主要包括变频 信号源、脉冲分配器和脉冲放大器三个部分，如图4-13所 示。
图4-13 步进电动机的驱动电源 上一页
4.3 步进电机
• 步进电动机是一种将输入脉冲信号转换成输出轴 的角位移或直线位移的执行元件。这种电动机每 输入一个脉冲信号，输出轴便转过一个固定的角 度，即向前迈进一步，故称为步进电动机或脉冲 电动机。因而，步进电动机输出轴转过的角位移 量与输入脉冲数量成正比，而输出轴的转速或线 速度与脉冲频率成正比。
第4章 常用控制电机
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目录
• 4.1 伺服电动机 • 4.2 测速发电机 • 4.3 步进电机
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概述
• 控制电机是在普通旋转电机基础上发展起 来的具有特殊用途的小功率电机，也称特 种电机，控制电机的种类很多，按电流分 类，可分为直流和交流两种；按用途分类， 直流控制电机又可分为直流伺服电动机、 直流测速发电机和直流力矩电动机等
• 图4-9是反应式步进电动机的结构原理。定子和转子 均为叠片式结，定子上有六个磁极均匀分布，每个极 上都绕有控制绕组，由两个相对的磁极组成一相，同 一相的控制绕组可以串联或并联，组成三个独立的绕 组，称为三相绕组，独立绕组数称为步进电动机的相 数。除三相以外，步进电动机还可以做成四、五、六 等相数。为简单方便，假设转子上只有四个齿，齿上 不装绕组，只构成主磁路。
图4-91）三相单三拍运行方式：三相步进电动机最简单的运行 方式为三相单三拍。所谓“三相”是指三相步进电动机具 有三相定子绕组；“单”是指每次只有一相绕组通电； “三拍”指通电三次完成一个通电循环。也就是说，这种 运行方式是按U→V→W→U…或相反顺序通电的。其工作 过程如图4-10所示。
起线性误差 。
图4-7 直流测速发电机的输出特性 a) 理想特性 b) 实际特性 上一页 下一页 返回
4.2.2 交流测速发电机
• 交流测速发电机又分为同步机和异步机两种。同步测速发 电机，由于输出电压频率随转速而改变，不适用于自动控 制系统，通常交流测速发电机就是指异步测速发电机。本 节介绍应用日益广泛的空心杯转子交流异步测速发电机。
1．结构特点和工作原理 普通直流伺服电动机结构与小型普通直流电动机基本 相同，分为永磁式和他励式两种，其实质上就是一台他励式直流电动机。与普 通直流电动机相比，直流伺服电动机有以下特点：气隙小，磁路不饱；电枢电 阻大，机械特性为软特性；电枢细长，转动惯量小。
2．控制方式 直流伺服电动机的励磁绕组和电枢绕组分别装在定子和转子上 ，直流伺服电动机有电枢控制和磁场控制两种控制方式。
• 1．基本结构
• 异步测速发电机的基本结构与普通异步电动机相似。定 子上安装两对称绕组，转子为笼形或杯形两种结构。相比 之下，笼形转子的惯性大、特性较差。因此，对精度要求 较高的控制系统多采用杯形转子。空心杯转子交流测速发 电机的结构和杯形转子交流伺服电动机的结构相同，见图 4-4。定子上有两相互相垂直的绕组，其中一相为励磁绕 组，另一相为输出绕组。转子为空心杯结构，用高电阻率 的硅锰青铜或铝锌青铜制成，是非磁性材料，壁厚0.2～ 0.3mm。杯子里还有一个内定子，目的是减小磁路的磁阻。