电机知多少

  • 2020-03-24
  • 回复了主题帖: 独乐乐不如众乐乐——TI培训“荐课”功能上线公测,邀你提议,参与抢楼!

    TI?接口芯片在汽车产品中的应用 http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1115082-1-1.html   建议:现在只有一种发帖模式,但是对课程的想法有的人多有的人少,建议学习豆瓣影评,用户可以自行选择发短评(一句话推荐),和发长评(声情并茂、现身说法推荐),这样会有更多人参与。

  • 发表了主题帖: 【TI荐课】#TI?接口芯片在汽车产品中的应用#

    //training.eeworld.com.cn/TI/show/course/5552

  • 加入了学习《TI?接口芯片在汽车产品中的应用》,观看 1.FPD-Link 设备路线图

  • 2020-02-25
  • 发表了主题帖: 伺服电机在自动控制方面的应用

    前言 近些年来,有目共睹的是:人民生活水平在日益的提高,消费也在不断的攀升,随着认知度以及对自身生活品质的要求不断被提到日程上,消费者不仅对内在物质的品质提出了要求,还在包装上也提出了相应的要求,这就使得生产厂商不得不将自己的生产设备更新换代,以加快生产,更高要求的满足人们的需求,所以自动化数控设备被引入了生产,同时伺服电机更是得到了广泛的应用。 根据近些年来的观察以及发展趋势可知,伺服电机控制技术正在向数字化、智能化、交流化的方向发展,那么作为数控机床的一部分,同时也作为执行机构来说,伺服电机要怎么样的被更好的利用于各大数控机床呢?随着数字脉宽调制技术,微电子技术、现在控制技术的不断进步,日新月异的进程中,对伺服电机的技术、现状以及发展趋势做一个简要的探讨。 伺服电机简介 目前,在生产中,我们通常所使用的是交流伺服电机,以交流伺服电机为例,来分析其结构的组成。 交流伺服电机大致上可分为两大部分,即转子和定子部分。其中,我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。那么定子部分呢?常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处,他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成,故此,伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。 在两种常用的转子结构中,鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心,转轴以及转子绕组组成,而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样,而内定子确有着差别,它是由环形的钢片叠成,作为电机磁路的一部分,内定子通常不放绕组,只是代替鼠笼转子的铁心而已。 但是依据目前市场的情况来看,一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机,因为非磁性杯形转子的惯量小,轴承摩擦阻转矩小。还因为它的转子之间没有齿槽,导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象,在恒速转动时,抖动的现象不会发生,但是在相同的体积和重量下,以一定的功率范围内来看,杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小,与此同时,杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。故此,杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用(如:积分电路)。 伺服电机在数控上的应用 3.1伺服电机在数控系统中的应用特点 交流伺服电机是无刷电机的一种,但是它分为同步和异步电机,在运动控制中较常见的是同步电机,就因为它可以做到很大的功率,在最高转动的情形下,速度低,并且随着功率增大而快速降低,因此适合做低速平稳运行的应用。故此精度高,调速范围宽、能在低速时输出大的转矩,还有快速响应且无超调就是其最大的特点。 3.2伺服电机较之其它电动机有那些优势 交流伺服电机在很多方面的性能都优于步进电机,虽然在一些特殊的场合或者在一些要求不高的场合经常用步进电机来做执行电动机,但是交流伺服电机依然是呼声最高应用最广的电机,那么比之步进电机有那些方面的不同呢? 其一、在控制精度上的不同。交流伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证,而两相步进电机的距角一般为3.6度、18度,五相混合式步进电机距角为0.72度、0.36度。 其二、低频特性的不同。步进电机在低速时容易出现低频振动的现象。由于步进电机工作原理的特性决定了低频振动的现象,而这种现象对于机器的正常运转来说是有害而无利的,但是交流伺服电机的运转却非常的平稳,即使是在非常低的速度下,也能保持平稳性而不会出现振动。那是因为交流伺服系统具有共振抑制的功能,在系统的内部存在着频率解析机能,在检测到机械有共振点的时候就会适时的进行调整。 还有矩频特性、过载能力、以及运行性能和速度响应性能的不同。在控制系统的设计过程中,要综合考虑控制的要求、成本等以及多方面因素,在适时的选用较为适当的控制电机。 伺服电机的发展趋势 随着中国从制造业大国转变为制造业强国的进程和数字化交流伺服系统的性能价格比逐渐提高的基础上,交流伺服系统作为控制电机类高档精密部件,它在行业中的市场也是在稳步上升。那么作为数控机床最重要的组成部分,同时伺服系统也一直是影响系统加工性能的重要指标之一。 近年来围绕着伺服系统动态与静态特性的提高,也是发展并且出现了多种伺服驱动技术。决定交流伺服系统性能好坏的关键性因素依然是伺服控制技术,但由于交流伺服系统本身的有着极其先进的控制原理以及低成本,免维护的特性,更何况其控制特性也在全面的超越直流伺服系统,势必在今后的发展过程中将大部分甚至是全部代替直流伺服系统,按照当前的运转模式来分析,其今后比向高效率化,告诉,高精度化以及高性能化的方向发展。 不仅如此,随着目前智能化的大幅度推广以及网络化模块化的盛行,而现代交流伺服驱动设备也同时具备着参数记忆的功能,以及自身故障的诊断和分析的功能,有的伺服电机甚至还具备了识别参数的性能,还能在发现振动的时候自动对其进行抑制,自动将编码器进行测定并归零,这些都是伺服电机在智能化法相的发展趋势。而网络化的重点发展方向就是如何适应高性能运动控制对数据传输的实时性、同步性以及可靠性的要求。高档数控系统的成功开发,也预示着网络化数字伺服开发成为当下的当务之急,还有伺服电机驱动器、电源、再生制动、以及电机与电机之间的通讯都在不断的向模块化方向发展。 来源:chinak

  • 2020-02-18
  • 发表了主题帖: 有从事电机这块工作的网友吗?

    坛里有网友是从事电机这方面的网友吗?

  • 回复了主题帖: 选用步进伺服电机替换步进电机,有什么优势?

    sunzhen 发表于 2020-2-18 13:33 可以的
    有帮助就好

  • 发表了主题帖: 选用步进伺服电机替换步进电机,有什么优势?

    选用步进伺服电机替换步进电机,有什么优势? 每种型号步进电机的规格里均有最大静止转矩及电机惯量等参数,各项参数与负载转矩及负载惯量间必定有相关联系存在,选用步进电机时应考虑负载机构的运动条件要求,如加速度的快慢、机构的重量、机构的运动方式(水平,垂直,旋转)等。惯量越大时,需要越大的加速及减速转矩,加速及减速时间越短时,也需要越大的电机输出转矩。传统的开环步进电机无法提供更大的转矩满足一些复杂的应用,这时候往往需要选用步进伺服电机。 Q:但是选用步进伺服电机替换步进电机时,有什么优势? A:步进伺服电机通过内置高分辨率编码器,实现位置闭环控制。强易用性,无需参数整定,静止无抖振,防堵转。闭环步进模式适用于一些对于抖动要求高的特殊应用。 B:步进伺服电机可以短期超载150%工作,可以适应高加减速的应用场合。 C:步进伺服电机控制器支持多种控制模式,通过SCL指令,Modbus,CANopen,eSCL 指令,EtherNet/IP 或EtherCAT 协议,实现多轴网络通讯。   提问:什么是步进伺服电机? 步进伺服电机是步进电机领域的一项创新革命,本体是步进电机,增加位置反馈器件(光电编码器或磁编码器),运用类似伺服电机的控制方法形成的闭环控制系统。它通过伺服技术提高步进电机的性能,创造出具有优异特性和广泛功能的产品,是紧凑电机+驱动+编码器+控制器全合一解决方案。 步进伺服电机的特点 01、全闭环 ● 精确的位置及速度控制以满足苛刻的应用要求; ● 高鲁棒性的伺服控制可适应宽范围的惯性负载和摩擦负载变化; ● 内置高分辨率编码器,提供了精确的位置精度,最小定位误差仅为±1脉冲(0.018°)。 02、简单参数整定 ● 使用预定义的整定参数即可获得良好的性能表现及系统稳定性; ● 根据不同等级的控制要求,提供多种整定参数选择; ● 对于绝大多数应用场合,默认参数即可满足使用,无需手工整定。 03、高速响应 ● 在点对点快速定位的运动场合,先进的伺服控制技术提供了大力矩输出,使得系统具有极高动态响应,大大超越了传统步进系统极限。 04、大力矩 ● 在全伺服模式下运行,电机的力矩可以被100%充分利用,系统设计时无需考虑力矩沉余; ● 在大多数应用场合,电机可以输出150%的额定力矩,大力矩输出在某些情况下可以简化减速机构的复杂度。50%过载能力在短距离,高加减速的应用场合将系统优化得更加高效。 05、运动监测 ● 对某些实时性运动有苛刻精确性要求的应用场合,Step-Servo Quick Tuner提供了一个简单实用的工具用来监测实际运动轨迹; ● 可用来监测诸如实际速度和位置误差等常用指标,以此评估系统当前实际性能表现; ● 交互式监控与整定结合的界面可以快速地获得良好的性能输出。

  • 2019-10-02
  • 发表了主题帖: 电机有变频器保护也会烧毁?如何规避?

    变频器对电机起保护作用,但不是说电机就不烧毁了。对于多数情况,变频器都是能保护电机不烧毁的,比如、过载、缺相等,但这还要看你的参数设置和实际使用,比如你的过流保护设置过大(一般默认都是150%),你调大了,电机长期在100%额定电流以上运行,就容易烧电机。又比如,频繁的起停,加之电流又高,如果过载只是简单的复位再开,也容易烧电机。   如果想变频器对电机起完全保护作用,从工艺、设置上都要注意,设置上参数设置正确、不能盲目加大过载系数等,对电机勤保养、检查。工艺上要注意负载变化(我们要求一般电流是不超90%的,超过了就要控制、检查)。   一、为什么变频器会烧毁电机   普通异步电机的散热是靠电机屁股后面的风扇吹风散热,如果长时间低频运行(就是长时间运行在电机的额定频率以下,电机转速低风扇吹的风量就小,从而使电机散热不良,太热了就会烧毁电机。电机有问题了电机电流就会增大。超过变频器的最大电流,变频器就会实施保护停止输出同时报一个故障代码告诉用户。   变频器显示OC就是过电流的意思。解决的办法是把电机换成变频专用电机,或者给电机加装一个散热风扇。或者是换功率大一点的电机。   二、烧机技术解读   “烧电机的变频器,基本上都是匝间短路、相间短路及对地短路,为什么变频器容易烧电机,而且大部分还是变频电机,与哪些技术指标有关系?”   在工频供电情况下,电机绕组输入的是三相50Hz的正弦波电压,绕组产生的感生电压也较低,线路中的浪涌分量较小。   在变频 供电情况下,变频器逆变部分将直流电压转换为三相交流电压,通过控制六个桥臂的开关元件导通,关断,来实现三相交流电压的输出。接入变频器后,载波频率约为几千到十几千赫,这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。电压变化率dv/ dt 的增加,使得电机绕组匝间电压变化率dv/ dt 很高,绕组电压分布变得很不均匀,电机的供电条件由此变得“恶劣”了。使绕组匝间短路的故障增加,电机故障率增加。变频器输出的PWM波形,在电机绕组供电回路中,还会产生各种分量的谐波电压。由电感特性可知,流过电感电流的变化速度越快,电感的感生电压也越高。   电机绕组的感生电压比工频供电时升高了。在工频供电时暴露不出的绝缘缺陷,因不耐高频载波下感生电压的冲击,于是绕组匝间或相间的电压击穿产生了。大家都知道,变频器有完善的保护电路,用上变频器,电机真的就不会烧了吗?答案肯定是否定的,变频器的保护电路不是万能的。相对于工频供电,用上变频器,电机倒是更容易烧了。电机绕组的相间、匝间短路或接地造成了电机绕组的突然短路,在运行中可能会炸掉模块,或使电机烧毁。   变频器的输出电压波形,在半导体开关的高速切换影响下,冲击会使电压叠加在电动机运行电压上,会在电动机端子上产生脉冲过电压,峰值约为直流部电压的2倍,对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。   三、变频器引起电机烧毁原因   电机的故障其实都不是电机本身的原因,大多是变频器调试的不规范或者是非变频电机当变频电机使用等原因造成的,主要有以下几种情况:   1、把普通电机当变频电机使用。   由于普通电机散热风扇跟转轴连在一起,当用变频器调速时,转速不稳定,达不到电机的额定转速,散热风扇不能发挥正常作用,引起电机散热不好;再加上普通电机不是按变频要求设计,从而使电机发热或者烧毁。   2、变频电机和变频器不经过调试就直接连在一起使用。   变频器控制电机最常用的两种方式是矢量控制和V/F曲线控制,每种控制方式都要首先将电机的类型(同步、异步、有无编码器)、电机额定功率、额定电压、额定电流、转速或者极数、额定频率、最高运行频率、电机起动停止的加减速时间、变频器控制电机的保护方式以及保护比例系数、载波频率等设定好,缺一不可。这些参数设定好了以后,再选择是矢量控制还是V/F控制。选择矢量控制时,电机要空载跟变频器配对动态自学习或者带负载的静态自学习,经过自学习后的电机跟变频器配合才能发挥矢量控制的精确性;当选择V/F控制时不需要自学习,参数调好后直接通电运行。   3、变频电机风机运行方向跟风机上标示的旋转方向不一致,风机不能发挥作用,引起电机散热状况变差,电机产生的热量散发不出去,引起电机发热或者烧毁。   4、以上三种情况中的2、3项发生的最多   针对以上情况,建议客户选择变频器控制电机时,要选择变频电机,变频器选择质量好的厂家,先期投资虽然高了一点,但质量有保证,无故障运行时间长,不容易引起因电机或者变频器故障导致的停产等,并且质量好的变频器售后服务有保障,响应时间快。 End   免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请第一时间告知,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容!本文内容为原作者观点,并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。

  • 2019-06-03
  • 发表了主题帖: 如何实现电机驱动中Σ-Δ ADC的最佳性能?

    Ʃ-Δ 型模数转换器广泛用于需要高信号完整度和电气隔离的电机驱动应用。虽然Σ-Δ技术本身已广为人知,但转换器使用常常存在不足,无法释放这种技术的全部潜力。本文从应用角度考察Σ-Δ ADC,并讨论如何在电机驱动中实现最佳性能。 在三相电机驱动中测量隔离相电流时,有多种技术可供选择。图1显示了三种常用方法:一是隔离传感器(如霍尔效应或电流互感器)结合一个放大器;二是电阻分流器结合一个隔离放大器;三是电阻分流器结合一个隔离Σ-Δ ADC。 图1. 三相电机驱动的常见电流测量技术 本文重点讨论性能最高的方法——Σ-Δ转换。通常,Σ-Δ ADC针对的是需要高信号质量和电流隔离度的变频电机驱动和伺服应用。随ADC而来的还有解调和滤波,这些一般是由FIR滤波器(如三阶sinc滤波器sinc3)处理。 Σ-Δ ADC具有最低的分辨率(1位),但通过过采样、噪声整形、数字滤波和抽取,可以实现非常高的信号质量。Σ-Δ ADC和sinc滤波器的原理已广为人知且有据可查,本文不予讨论。本文关注的是如何在电机驱动中实现最佳性能,以及如何在控制算法中利用该性能。 利用Σ-Δ ADC测量相电流 当三相电机由开关电压源逆变器供电时,相电流可以看作由两个分量组成:平均分量和开关分量,如图2所示。最上面的信号为一个相电流,中间的信号为逆变器相位臂的高端PWM,最下面的信号为来自PWM定时器的样本同步信号PWM_SYNC。PWM_SYNC在PWM周期开始时和中心处置位,因此,它与电流和电压纹波波形的中点对齐。为简明起见,假设所有三相的占空比都是50%,意味着电流只有一个上升斜坡和一个下降斜坡。 图2. 相电流在PWM周期开始时和中心处等于平均值 为了控制目的,仅关注电流的平均分量。要提取平均分量,最常见的方法是对与PWM_SYNC同步的信号进行采样。在此情况下,电流为平均值,因此,如果能对采样时刻进行严格控制,就可以实现欠采样而不会发生混叠。 使用常规逐次逼近型(SAR) ADC时,采样由专用采样保持电路执行,用户得以严格控制采样时刻。然而,Σ-Δ转换是一个连续采样过程,需要通过其它方式来提取电流平均值。为了更好地了解这个问题,看一下Σ-Δ信号链的高级视图会有帮助,如图3所示。 图3. 使用Σ-Δ转换时的信号链 第一个元件是转换器本身。以数MHz的速率对模拟信号进行采样,将其转换为1位数据流。此外,转换器对量化噪声进行整形,将其推到更高频率。转换器之后是通过滤波和抽取方式执行的解调。滤波器将1位信号转换为多位信号,抽取过程将更新速率降低,使之与控制算法相匹配。滤波和抽取可以分两级完成,但极常见的方法是使用一个sinc滤波器,它能在一级中完成这两个任务。sinc滤波器可以在FPGA中实现,或者也可以是微处理器中的标准外设(这已是司空见惯)。无论sinc滤波器如何实现,三阶(sinc3)是最流行的形式。 从控制方面来说,可以将ADC视作理想器件,通常10MHz到20MHz的转换速率在数kHz带宽的控制环路中引入的延迟微不足道。然而,sinc3滤波器会引入一个延迟,使得我们无法谈论某个规定的采样时刻。为了更好地理解这一点,滤波器的复数频率域表示G(z)会有帮助: DR为抽取率,N为阶数。滤波器为以采样频率更新的N个积分器 (1/(1 – z–1))和以抽取频率(采样频率/DR)更新的N个微分器(1 – z–DR)。该滤波器有存储器,这意味着电流输出不仅取决于电流输入,同时也取决于以前的输入和输出。通过绘制滤波器脉冲响应曲线可以很好地说明滤波器的这种特性: 其中,y为输出序列,x为输入序列,h为系统脉冲响应。sinc滤波器是一个线性且不随时间变化的系统,因此脉冲响应h[n]可用来确定任何时间对任何输入的响应。举个例子,图4显示了一个抽取率为5的三阶sinc滤波器的脉冲响应。 图4. 三阶sinc3滤波器(抽取率为5)的脉冲响应 可以看出,滤波器为加权和,中间的采样获得较大权重,而序列开始/结束时的采样权重较低。由于相电流的开关分量,这一点是必须考虑的,否则反馈会发生混叠。幸运的是,该脉冲响应是对称的,因此sinc滤波器会赋予中间轴之前和之后的采样以相同的权重。另外,相电流的开关分量也是对称的,中心点为平均电流。也就是说,如果在平均电流时刻之前采集了x个等距样本,并将其加到在平均电流时刻之后采集的x个等距样本之上,开关分量之和便是0。这可以通过对齐PWM_SYNC脉冲的脉冲响应中心轴来实现,如图5所示。 图5. 对齐sinc滤波器对PWM的脉冲响应 为了正确对齐PWM脉冲响应,必须知道脉冲响应的长度。三阶滤波器的脉冲响应中的轴数为: 利用此式可以算出以秒为单位的脉冲响应长度: 其中,tM为调制器时钟周期。该时间值很重要,因为它告诉我们一个样本完全通过滤波器需要多长时间。脉冲响应的中心轴恰好位于总滤波器长度的一半处,因此,一个样本走完一半路程所需的时间必定为: 所以,如果输入采样开始于PWM_SYNC之前的τd,并且在PWM_SYNC之后的τd读取滤波器数据,则对齐就会如图5所示。采样开始由调制器时钟的使能/禁用来控制。一旦使能,滤波器就会与PWM保持同步,无需再对齐。 控制时序 通过对齐PWM_SYNC脉冲响应,便可测量相电流而不会有混叠,但在读取滤波器数据时必须十分小心。sinc滤波器在PWM_SYNC之前的τd启动,但数据需要2 × τd的时间才能通过滤波器。换言之,必须在PWM_SYNC之后等待τd时间才能从滤波器读取数据。只有在此刻,电流的真实平均值才可用。与基于SAR的电流测量相比,这种方法在控制时序方面不相同,如图6所示。 图6. 控制算法时序,(a)使用SAR ADC,(b)使用Σ-Δ ADC 在SAR情形(a)中,PWM_SYNC脉冲触发ADC执行若干采样和转换。当数据对控制环路而言已就绪时,系统产生一个中断,控制环路便可开始执行。而在Σ-Δ情形中,不是等待ADC,而是要让数据完全通过sinc滤波器。当数据就绪时,系统产生一个中断,指示控制环路可以执行。如果进行类比的话,SAR ADC的转换时间相当于脉冲响应时间的一半。脉冲响应一半的具体长度取决于调制时钟和抽取率。对于fM = 20 MHz且DR = 100的典型配置,脉冲响应的一半为τd = 7.4 μs。 虽然比快速SAR ADC略长,但数值差别不大。 应当注意,在典型控制系统中,PWM定时器的零阶保持效应远远超过脉冲响应的一半,因此sinc滤波器不会严重影响环路时序。 Σ-Δ ADC对控制性能的影响 采用Σ-Δ ADC,用户可以自由选择sinc滤波器延迟或输出数据保真度。抽取率较高时,延迟较长,但信号质量较高;抽取率较低时则相反。这种灵活性对于电机控制算法设计十分有利。通常,算法的某些部分对延迟敏感,而对反馈精度较不敏感。其它部分适合在较低动态特性和较高精度下工作,但对延迟较不敏感。举个例子,考虑图7(a)所示的常规比例积分控制器(PI)。P部分和I部分采用相同的反馈信号工作,意味着该信号的动态特性必须适合两种控制路径。不过,P路径和I路径可以分离,如图7(b)所示。由此还可以再前进一小步,图7 (c)显示P路径和I路径分离,并且采用具有不同动态特性的反馈信号工作。 图7. PI控制器方案。(a)常规方案,(b) P路径和I路径分离,(c) P路径和I路径分离且反馈分离 P部分的任务是抑制快速负载变化和快速速度变化,但精度不是主要考虑。换言之,低抽取率和短延迟的sinc滤波器对P部分有利。I部分的任务是确保稳态性能稳定且精确,它要求高精度。因此,高抽取率和较长延迟的sinc滤波器对I部分有利。这就产生了图8所示的实现方案。 图8. 双sinc滤波器和分离的电流控制器P路径和I路径 电机相电流由一个传感器(分流电阻)测量,并流经一个抗混叠滤波器,供应给Σ-Δ ADC。然后,1位数据流输入两个sinc滤波器,一个针对P控制器调谐,另一个针对I控制器调谐。为简明起见,图8省去了Clark和Park变换。然而,电流控制是在一个旋转dq框架中完成。 为了评估电流反馈分为两条路径的影响,我们对该闭环执行了稳定性分析。对于传统的Z域分析,sinc滤波器会带来问题。它会引入一个延迟,对于任何实际抽取率,该延迟小于一个采样周期。例如,若系统以fsw = 10 kHz的速率运行,滤波器延迟将短于100 μs。从控制环路方面看,sinc模块是一个小数延迟滤波器。为了模拟小数延迟,将sinc滤波器近似看作一个全通滤波器。在最高为奈奎斯特频率一半的较低频率时,该近似处理是精确的,但在更高的频率,其与理想滤波器有一些偏差。然而,这里的目的是了解双反馈如何影响环路稳定性,就此而言,该近似是合适的。 作为对比,图9(a)显示了反馈路径(无双反馈)中仅使用一个sinc滤波器时的闭环幅度响应。开关频率fsw为10kHz,奈奎斯特频率设置为5 kHz。在这些系统参数下,对于0 μs至80 μs的sinc滤波器群延迟,绘制闭环响应曲线。注意,群延迟与抽取率直接相关。同预期一样,低抽取率和群延迟对闭环稳定性的影响很小,但随着延迟增加,系统阻尼变得越来越小。 图9. 双反馈对电流控制性能的影响,(a) sinc滤波器为P控制器和I控制器共用,(b) P控制器和I控制器分别使用单独的sinc滤波器 现在将反馈分离,使P控制器和I控制器具有单独的路径,便可获得图9 (b)。这种情况下,用于P控制器的sinc滤波器抽取率是固定值,使得群延迟为10 μs。仅I控制器的抽取率发生变化。 从图9 (b)可看出,提高I控制器的延迟对闭环稳定性的影响非常小。如上所述,可利用这些特性来提高环路的动态和稳态性能。 本文中,使用分离反馈的算法为PI控制器。不过,这只是一个例子,大多数控制系统都有多个算法,根据动态和精度要求调谐反馈对这些算法是有利的。磁通观测器、前馈控制器和PID控制器的差分部分就是一些例子。 滤波技术 滤波器的衰减是有限的,逆变器IGBT开关产生的开关噪声会通过滤波器。本部分探讨帮助从电流反馈中消除开关噪声的技术。 如果电机由电压源逆变器利用标准空间矢量调制(SVPWM6)驱动,则相电流噪声频谱的特征将是边带以开关频率整数倍为中心分布。例如,若使用10 kHz开关频率,则在n × 10 kHz周围会有高噪声电平(n为整数)。典型频谱如图10中的绿色曲线所示。这些边带会在电流反馈中引入噪声,因此需要予以有效衰减。 图10. 相电流功率频谱(绿色)和sinc滤波器幅度响应(紫色) sinc滤波器的极点和零点位置由抽取率和调制频率决定。这说明,用户可以自由地调谐滤波器频率响应以便最好地支持应用。三阶sinc滤波器的幅度响应如图10中紫色曲线所示。同预期一样,幅度在较高频率时缩小,但幅度也有特征陷波频率;在这些频率,衰减趋近无限大。陷波频率由调制器时钟和抽取率决定: 如果陷波频率与相电流频谱的边带相同,就能非常有效地衰减逆变器开关噪声。举个例子,考虑逆变器开关频率fsw为 10 kHz,ADC调制器时钟fM为8 MHz,抽取率DR为800。这样,陷波频率为n × 10 kHz,响应如图10所示。注意每个边带是如何被陷波衰减的。 sinc滤波器的某些硬件实现方案不支持高抽取率,因而无法将极点/零点置于PWM频率。另外,与高抽取率相关的滤波器群延迟可能也是无法接受的。在图10所示例子中,800的抽取率和 8 MHz的调制频率产生的延迟为150 μs。 另一种方法是让sinc滤波器以较低抽取率运行,然后在软件中对数据进行后期处理。仍然假设fsw = 10 kHz且fM = 8 MHz,一种可能的方法是让硬件sinc滤波器以200的抽取率运行,因此,数据速率为8 MHz/200 = 40 kHz。这一数据速率对电机控制算法而言太高,可以引入一个软件滤波器,将数据速率降至10 kHz。这种滤波器的一个例子就是抽取率为4(相当于4个样本的移动平均值)的一阶sinc滤波器。其配置如图11所示。 图11. 硬件和软件sinc滤波器组合 硬件滤波器以高于控制算法需要的速率输出数据,因此,软件滤波器给信号增加的延迟非常小,远小于直接使用硬件滤波器进行抽取以降低至控制算法更新速率这种情况下的延迟。此外,sinc1滤波器仍会在相电流频谱的所有边带处设置一个陷波频率。故而,对逆变器产生的开关噪声进行有效衰减的优势仍然存在。 滤波技术可以与分离反馈路径方法一起使用。由于硬件和软件sinc滤波器组合提供非常高的衰减,但会给电流反馈带来一定的延迟,因此滤波技术最适合于I路径。 实现和测试 本文所述的概念已在ADI公司的一个400 V电机控制平台上得到实现和验证,如图12所示。电源板提供110 VAC/230 VAC通用输入电压、boost功率系数校正以及5 AMPS额定连续电流的三相IGBT逆变器。电机为带递增编码器反馈的Kollmorgen AKM22三相PM伺服电机。用于电流反馈的Σ-Δ ADC为AD7403。Σ-Δ ADC与处理器ADSP-CM408直接接口,后者内置sinc滤波器,支持本文所述的技术。 图12. 用于评估的硬件平台 结论 尽管缺少明确定义的采样时刻,但Σ-Δ转换可用来测量电机电流而不会有混叠效应。本文所述技术可将sinc滤波器对PWM信号的脉冲响应正确对齐。以PI控制器为例,本文说明可以调谐两个并联sinc滤波器来满足控制算法的要求,从而改善带宽和稳态性能。 最后,本文讨论了如何精心定位sinc滤波器零点以帮助消除电流反馈中的开关噪声。所有这些概念都在一台驱动永磁电机的400 V逆变器上得到了实现和验证。 来源:亚德诺半导体原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/iseOuzmgjR45vIucJo7VxA

  • 2019-05-13
  • 发表了主题帖: BLDC电机控制算法——FOC简述

    最近做完了一个直流无刷电机的电机调速项目,查阅了各种大神所写的博客和论文,在这里我只做一下小小的总结; FOC(Filed Oriented Control)是采用数学方法实现三相马达的力矩与励磁的解耦控制。 主要是对电机的控制电流进行矢量分解,变成励磁电流IdId 和交轴电流IqIq ,励磁电流主要是产生励磁,控制的是磁场的强度,而交轴电流是用来控制力矩,所以在实际使用过程中,我们常令Id=0Id=0 。之后我将详细介绍一下这个算法的数学原理和一些自己的理解。 FOC矢量控制总体算法简述 输入:位置信息,两相采样电流值,(3相电流、电机位置或者电机速度) 输出:三相PWM波 所需硬件:两个ADC,一个光电或磁编码器,主控,依据电压等级的不同有mosfet或者IGBT或者SiC功率模块组成的三个半桥 FOC算法在本质上就是一些线性代数中的矩阵变换,我在这里讲述的是有传感器的FOC算法,转子的位置信息是通过绝对式磁编码器反馈的,直接是数字量。 首先是通过ADC采样得到电机的ia,ibia,ib 两项电流信息,由于基尔霍夫电流定律,同一个节点流入电流值与流出电流相等,我们可以计算出icic,之后通过Clark变换,可以将三相定子坐标系(三个轴互为120°,ia,ib,icia,ib,ic)转化为两相的定子直角坐标系(iα,iβiα,iβ),因为我们主要控制的是转子的旋转,所以需要通过Park变换将两相定子坐标系变换到两相转子坐标系(iq,idiq,id),本质上就是矩阵的旋转变换,在这里,我们用到的转子的位置信息。该位置信息便是由磁编码器返回的绝对角度信息,(其实也可以用增量式编码器,我感觉应该只是在电机位置校准的时候需要定义零点,其他的应该一样,我暂时还没有做过,属于猜想的,当然有的还可以通过无位置的控制方式,通过三相采样电流值计算转子位置信息,还有需要注意的是得到的是角度信息,我们需要将其转化为电角度信息,电角度=角度∗磁极对数电角度=角度∗磁极对数),其中idid 为励磁电流分量,iqiq为转矩电流分量,可以建立两个PI调节器分别对两个电流分量进行调节。通常情况下,励磁电流分析应该为0,而转矩电流分量为给定值或者是经过速度环输出值。速度环可以根据速度反馈来控制该电流的大小,之后转矩电流的PI调节器输出VqVq ,励磁电流的PI调节器输出VdVd。之后通过反Park变换再将其转化为两相定子坐标系(Vα,VβVα,Vβ),Vα,VβVα,Vβ 通过Clark逆变换得到需要施加在三相定子上的电压值(Va,Vb,VcVa,Vb,Vc )然后通过SVPWM模块,输出到逆变器。 SVPWM是磁场定向控制中常用的PWM波调制技术。其全称是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)是由三相功率逆变器的六个功率开关原件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波,能够使输出电流波形尽可能接近于理想的正弦波。理论基础是平均值等效原理,即在一个开关周期内通过对基本电压矢量加以组合,使其平均值与给定电压矢量相等。 假设三相电压分别为UA,UB,UCUA,UB,UC ,且相互之间相位差为120°,假设UmUm为相电压的有效值,f为电源频率,则有: ⎧⎩⎨⎪⎪UA(t)=2–√Umcos(2πft)UB(t)=2–√Umcos(2πft−2π3)UC(t)=2–√Umcos(2πft+2π3) {UA(t)=2Umcos(2πft)UB(t)=2Umcos(2πft−2π3)UC(t)=2Umcos(2πft+2π3) 则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量U(t)U(t) 就可以表示为: U(t)=23[UA(t)+UB(t)ej2π3+Uc(t)ej4π3]=2–√Umej2πft U(t)=23[UA(t)+UB(t)ej2π3+Uc(t)ej4π3]=2Umej2πft U(t)U(t) 是一个旋转的空间矢量,幅值不变,为相电压的峰值,且以角频率w=2πfw=2πf按逆时针方向旋转,其在三相坐标轴上的投影就是对应的三相正弦量。 FOC算法的优点有: 1、当负载变化时,速度响应快而且精确; 2、电机的瞬时效率高; 3、能实现位置控制; FOC和PID调节主要为先调试内环之后调试外环; 1、首先应该调试ADC和编码器,看是否可以得到正确的采样电流和编码器数值; 2、调试FOC算法中的SVPWM环节,认为的给定UαUα 和UβUβ 两个值,看电机是否运行,确保SVPWM没问题 3、 人为给定id,iqid,iq 参考值,通过实时采样电流,调节电流环的PID,调节的目标是启动响应速度足够快,平衡运行波动足够小,通过DAC输出实时的采样电流来进行观测调试(这里我直接在算法中让idid 为0,所以只给定iqiq 的值)。 4、人为给定速度,调试速度环PID,输出iqiq ,调节的目标是根据在足够宽的速度范围内平稳启动和运行。可以采用专家PID算法; 5、位置环调节,输出为速度,调节目标,从一个位置快速的到达另一个位置来回跑,停止静差足够小,速度增减足够快,即瞬时速度大且需要合理的根据位置路径的长度规划一个速度曲线。 注意:如果要达到较高的速度精度,可能需要针对不同的速度值设置不同的速度PID参数,且需要进一步实时的调节观测器、PLL及速度PID参数。 其他的一些知识总结: FOC与DTC控制区别 (参考知乎一位大神的): 来源:https://www.zhihu.com/question/265079828/answer/291686684 FOC(电机矢量控制)要求严格的转子磁场定向,对于BLDC电机而言转子磁场方向始终与转子位置一致,因此其控制输入需要准确的转子绝对位置信号 DTC(直接转矩控制)实际上与基于定子磁场定向,而定子磁场则是依据电压积分估算获得,在这个过程中跟转子位置没有关系,其控制过程中用到的量也都是静止坐标系下的量,因此DTC控制相比于FOC控制要简单很多,完全不需要求解三角函数、坐标变换,如果需要用DTC进行速度闭环则需要测量电机的速度,但是依然不需要准确的绝对位置。 总结下来,从硬件的角度DTC相比于FOC可以省略一个位置传感器!当然,现在有很多改进的DTC算法需要用到电机的绝对位置。 但是在电机控制中,无论是DTC控制还是FOC控制,最后倒要基于PID调节实现稳定控制。 市场上电调分类 1、FOC电调:矢量控制,效率高,转矩脉动小,电机噪音小,减速制动快 2、普通电调:六步换向控制,方波驱动 STM32有BLDC开发套件 BLDC电机控制算法: PID控制,专家PID控制,模糊PID控制,神经PID控制,基于遗传算法整定的PID控制,鲁棒控制,滑膜控制等; 电机方面的知识: 1、根据《无刷电机控制系统》中所讲述:目前国内外对无刷直流电机的定义一般有两种:一种定义认为只有梯形波/方波无刷直流电机才可以称为无刷直流电机,而正弦波无刷电机则被称为永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM);另一种定义认为梯形波/方波无刷电机和正弦波无刷电机都是直流无刷电机。 2、直流电机的调速是用直流电压来控制,电压越高,转的越快,不过单片机并不能输出可调的直流电压,于是只好变通采用PWM的方式来控制电机的输入电压。PWM占空比越高,等效电压就越高,当然单片机给出的PWM波形只是控制信号,而且最高电压只有5V,其能量并不足以驱动无刷直流电机,所以必须要再接一个功率管来驱动电机,功率管可以是MOSFET(场效应管),也可以是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。 3、一般而言,电机的绕组数量都和永磁极的数量是不一致的(比如用9绕组6极,而不是6绕组6极),这是为了防止定子的磁极与转子的磁钢相互吸引对其,产生类似于步进电机的效果,此种情况下转矩会产生很大的波动。 4、外转子无刷直流电机比内转子电机要慢,但是力矩更大,例如四旋翼等可以不通过减速器直接驱动螺旋桨旋转。 5、无刷直流电机KV值定义为:转速/V,意思是输入电压每增加1V,BLDC电机空转转速增加的转速值。同系列同外形尺寸的无刷电机,根据绕线匝数的多少,会表现出不同的KV特性。绕线匝数多的,KV低,最高输出电流小,扭力大;绕线匝数少的,KV高,最高输出电流大,扭力小; 自己的一些经验: 1、计算角度信息一定要用电角度,而不能直接计算 2、电机的最高转速与电流和编码器采样频率也有一定关系; --------------------- 作者:Jason Charles Bourne 来源:CSDN 原文:https://blog.csdn.net/qq_26285867/article/details/82079450 版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!

  • 发表了主题帖: 步进电机控制

         这里介绍的是一个非常简单的步进电机的动作控制,并且适合没有使用过步进电机的朋友们。在使用步进电机中会遇到很多问题,按照这个步骤可以让你轻松地自己动手实现步进电机的控制。 工具/原料 要想实现步进电机的控制首先有具备如下器材: 1、步进电机 2、步进电机驱动器 3、控制器 4、开关电源 5、感应开关 方法/步骤 正确选择器材: 1、选择步进电机:根据需要的力矩、转速等数据选择合适的步进电机,步进电机要选择合适的工作电压,通常选择直流24V比较合适,容易与控制器共用一个开关电源。 2、步进电机驱动器:步进电机驱动器一定要和步进电机配套使用,因此在购买步进电机的时候,最好同时配套好驱动器,减少以后的麻烦,步进电机驱动器应该具有脉冲+方向控制方式。 3、控制器:可以选择表控TPC8-8TD的控制器,为什么选择这个控制器呢,因为这个控制器使用很方便,使用比较普遍,资料也比较全。采用表格设置方式,不用编程,一般人员也可以使用,可以显著加快开发进度,减少不必要的麻烦。接线也非常简单,可以参考接线原理图接线,应该比较顺利。 4、开关电源:记住我说的经验,步进电机的电源尽量使用开关电源,这是一种以开关方式工作的稳压电源,是将交流220V变为直流电压的专门用来做工业控制的电源。抗干扰能力强,允许输入电源的波动范围宽。可以供步进电机和控制器使用,尽量选择输出是直流24V的开关电源,电流大小根据负载大小来选择,电流是全部负载电流的和,留有一定余量。例如:步进电机是3A的,控制负载电流2A,开关电源选6A至8A的,功率大约是150瓦至200瓦之间。 6、使用步进电机一般至少需要一个感应开关,原点、定位、限位等动作控制,根据实际需要来选择感应开关的数量。感应开关有磁性开关、接近开关、光电开关、激光开关等等,完全根据需要来选择。可以根据安装位置,检测距离、尺寸大小、精度高低等等因素来考虑最为合适的类型。感应开关的供电电压直流24V的NPN常开的。可以很方便地与表控的输入端配合。 初步调试:(在电脑前进行) 1、在电脑前进行初步调试,是调试的捷径,可是调试工作方便、快捷、顺利。 2、将控制器接好电源,数据线插到电脑USB插口,另一端插到控制器下载接口。 3、安装表控的功能设置表,只需1分钟即可。 4、试验连接情况:打开开关电源,点击功能设置表的“连接”按钮,连接成功后点击”下载“按钮,此时下载空表格成功,前期准备工作就绪。 5、按照表控的说明书或设置示例中的设置示例,在功能设置表上设置最简单的示例,可以从一行开始,一行的设置转眼就成功了,会增强你的信心。初步调试可以观察表控面板上的输出指示灯,指示灯与实际工作完全对应,每路输出都要一个指示灯,指示灯亮代表有输出,指示灯灭代表输出关闭。 6、观察指示灯完成初步的动作调试,关闭电源后进行步进电机接驱动器的接线,参考厂家接线图接好步进电机,控制器脉冲输出端和方向输出端接驱动器的信号输入低端,控制器的5V输出端接步进电机驱动器输入信号的高端。接好驱动器的电源接线。 7、设置驱动器的细分,很多初学者不知道设置细分。应该重视这个步骤,调试时可以将细分设置在适中。相同脉冲输出频率,细分越大转速越慢,细分越小转速越高。细分先大概放一个适中位置,现在首要的是先让电机能够转起来,以后再根据实际情况细调细分。 8、检查接线,确认接线无误后打开开关电源,运行刚才调试的程序,如果步进电机转到了给你带来惊喜,改变方向输出端的状态,电机可以反转。证明步进电机接线正确,功能设置正常。 现场调试: 1、完成电脑前的初步调试后,就可以到现场设备接线,然后进行联合调试。 2、调试时要注意设备安全和人身安全。 3、传动部分、细分、电机速度要根据实际要求来确定和调试,转速、细分、力矩都要兼顾、合理。 步进电机相关知识: 1、脉冲个数的设置:        控制步进电机可以用脉冲个数来控制运行的尺寸或角度,步进电机每转一圈需要的脉冲个数是固定的,例如:步距角1.8°的每圈的脉冲数是1.8°X 360°=200个脉冲,因此设置脉冲个数为200则步进电机正好转一圈。 2、细分相关:        在实际使用中需要设置步进电机驱动器的细分数,细分为1脉冲数不变,如果选用细分数为10,则要将所需的脉冲数乘以10倍。例如:1.8步距角的要用200X10倍=2000个脉冲。因此,细分为10时步进电机转一圈需要2000个脉冲。选择合适的细分有利于改善步进电机运行时的振动和噪音,使运行更平稳,扭矩性能更好,控制精度相对提高。 相关数据及计算: 1、丝杠的螺距是指:丝杠每两个丝之间的距离,如,螺距为5mm。 2、电机的步进角是指:一个脉冲驱使步进电机转动的角度,如,步进角为1.8度的电机,转一圈就要:360度×1.8度=200个脉冲。 3、驱动器的细分是指:把步进角再分割成N等分,如,8细分就是把1.8度的步进角再分成8分,细分后电机每一步进就是1.8度÷8细分=0.225度,转一圈就要: 360度÷0.225度=1600个脉冲。 4、电机参数是指:每一步进所走的长度,螺距为5mm的丝杠每转一圈走5mm,每一步进就是5mm÷1600脉冲=0.003125mm(步进)。 5、脉冲当量:每走1mm所要的脉冲数,用1mm除以电机参数就是脉冲当量。 如:1mm÷0.003125mm=320个脉冲(步进)。 6、实际长度计算:例如,运行长度100mm,计算:100mmX320个脉冲=32000个脉冲。

  • 2019-04-25
  • 发表了主题帖: 18种电动机降压启动电路图【珍藏】

    一、自耦减压启动 自耦减压启动是笼型感应电动机(又称异步电动机)的启动方法之一。它具有线路结构紧凑、不受电动机绕组接线方式限制的优点,还可按允许的启动电流和所需要的启动转矩选用不同的变压器电压抽头,故适用于容量较大的电动机。图1 自耦减压启动 工作原理如图1所示:启动电动机时,将刀柄推向启动位置,此时三相交流电源通过自耦变压器与电动机相连接。 待启动完毕后,把刀柄扳至运行位置切除自耦变压器,使电动机直接接到三相电源上,电动机正常运转。此时吸合线圈KV得电吸合,通过连锁机构保持刀柄在运行位置。停转时,按下SB按钮即可。 自耦变压器次级设有多个抽头,可输出不同的电压。一般自耦变压器次级电压是初级的40%、65%、80%等,可根据启动转矩需要选用。 二、手动控制Y-△降压启动 Y-△降压启动的特点是方法简便、经济。其启动电流是直接启动时的1/3,故只适用于电动机在空载或轻载情况下启动。图2 手动控制Y-△降压启动 图2所示为QX1型手动Y-△启动器接线图。图中L1、L2和L3接三相电源,D1、D2、D3、D4、D5和D6接电动机。当手柄扳到“0”位时,八副触点都断开,电动机断电不运转;当手柄扳到“Y”位置时,1、2、5、6、8触点闭合,3、4、7触点断开,电动机定子绕组接成Y形降压启动;当电动机转速上升到一定值时。 将手柄扳到“△”位置,这时l、2、3、4、7、8触点接通,5、6触点断开,电动机定子绕组接成△形正常运行。 三、定子绕组串联电阻启动控制 电动机启动时,在电动机定子绕组中串联电阻,由于电阻上产生电压降,加在电动机绕组上的电压低于电源电压,待启动后,再将电阻短接,使电动机在额定电压下运行,达到安全启动的目的。 定子绕组串联电阻启动控制线路如图3所示。当启动电动机时,按下按钮SB1,接触器KM1线圈得电吸合,使电动机串入电阻降压启动。这时时间继电器KT线圈也得电,KT常开触点经过延时后闭合,使KM2线圈得电吸合。KM2主触点闭合短接启动电阻,使电动机在全电压下运行。停机时,按下停机按钮SB2即可。 四、手动串联电阻启动控制 当三相交流电动机标牌上标有额定电压为220/380V(△/Y)的接线方法时,不能用Y-△方法做降压启动,可用这种串联电阻或电抗器方法启动。 线路如图4所示。当需启动电动机时,按下开关按钮SB1,电动机串联电阻启动。待电动机转速达到额定转速后,再按下SB3,电动机电源改为全压供电,使电动机正常运行。 五、定子绕组串电阻(或电抗)降压启动另一法 图5 定子绕组串电阻(或电抗)降压启动另一法 按下启动按钮SB1,KM1、KT获电动作,其常开辅助触点闭合自锁,电动机定子绕组串入电阻降压启动。时间继电器达到整定时间后,KT常开延时闭合触点闭合,KM2获电动作,其主触点闭合将电阻短接,电动机定子绕组加上电源全电压,启动过程结束,如图5所示。 这种线路适用于要求启动平稳的中等容量的笼型异步电动机。它的不足是启动转矩因启动电流减小而降低。另外,启动电阻要消耗一定的功率,所以不宜频繁启动。 六、用晶体管延时电路自动转换Y-△启动控制 用电子元件组成的延时电路具有体积小、价格低等优点。用晶体管延时电路自动转换Y-△启动控制线路如图6所示。当按下启动按钮SB1时,交流接触器KM1和KM2同时得电,电动机接成Y形启动,与此同时,KM1的常开辅助触点把晶体管延时电路接通。 继电器KT延时动作,其常闭触点KT打开,切断KM2的线圈回路;与此同时,其常开触点KT闭合,使接触器KM3得电吸合,电动机接成△形正常运行。 调整线路中电容C2容量的大小或电位器RP,可控制三极管达到导通的时间,即延时时间。 图6 用晶体管延时电路自动转换Y - △启动控制 七、采用自耦变压器与时间继电器启动的两种控制 对容量较大的220/380V△/Y形笼型电动机不能用Y-△方法启动,可用自耦变压器及时间继电器完成自动控制启动。见图7(a),只要按下操作按钮SB1,KM1吸合,进行降压启动,经一段时间,电动机达到额定转速后,时间继电器KT动作,KM1失电,KM2得电,电动机在全压下正常运转。 按下SB2停止按钮,电动机便失电停转。而另一种采用自耦变压器与时间继电器启动控制的线路如图7(b)所示,它的线路较完善,故在启动大型电动机时采用这种方法非常多见。 工作时按下启动按钮SB1,电动机降压启动。待电动机启动完毕,通过时间继电器能自动转换为全压运行。另外图7(b)中还加有指示灯线路,用于指示整个启动过程的情况。 图7 采用自耦变压器与时间继电器启动的两种控制 图7 采用自耦变压器与时间继电器启动的两种控制 八、自耦变压器手动启动控制 自耦变压器手动启动控制线路如图8所示。当启动电动机时,按下SB1按钮,这时KM1接触器得电吸合,电动机通过自耦变压器启动。待电动机启动完毕后,按一下SB3按钮,电动机即可变为正常全压运行。 图8 自耦变压器手动启动控制 九、用中间、时间继电器延时转换的Y-△降压启动控制 这种控制线路在设计上增加了一级中间继电器和时间继电器,可以防止大容量电动机在Y-△转换过程中,由于转换时间短,电弧不能完全熄灭而造成的相间短路。它适用于55kW以上△形接法的大容量电动机,见图9所示。 工作原理是:当接通电源时,时间继电器KT2获电动作,为启动做好准备。按下启动按钮SB1,KM1、KT1、KM3获电动作。KM1常开辅助触点闭合自锁,电动机绕组接成Y形接法降压启动。 KT1达到整定延时时间后,KT1延时断开的常闭触点断开,使KM3失电释放;同时KT1延时闭合的常开触点闭合,使中间继电器KA获电动作。KA常闭触点断开使KT2失电释放,同时KA常开触点闭合。当KT2断电,延时触点达到延时时间(0.5~1s)闭合后,KM2才获电动作。这时电动机由Y形接法转换为△形接法,启动过程结束。 图9 用中间、时间继电器延时转换的Y-△降压启动控制 十、用时间继电器自动转换Y-△启动控制 用时间继电器自动转换Y-△启动电动机控制线路如图10所示。当按下按钮SB1时,接触器KM3、KM1吸合,这时电动机为Y形启动。当经过一定延时,电动机启动完毕后(时间继电器一般控制在30s),时间继电器KT常闭触点断开,使KM3失电释放,同时由于KM3的释放又接通了KM2线圈的电源,KM2吸合,电动机改为△形运行。 图10 用时间继电器自动转换Y-△启动控制 十一、笼型电动机Y-△换接启动控制 线路如图11所示。在启动电动机时,先合上开关QS,按下按钮SB1,接触器KM1得电吸合,接触器自锁。Y形启动接触器KM3线圈和时间继电器KT线圈保持通电,KM3常开主触点接通,电动机接成Y形启动。 同时常闭辅助触点KM3分断,使△形运行接触器KM2线圈断路。待时间继电器延时到一定时间后(时间继电器可由电动机的容量和启动时负载的情况来调整),时间继电器KT的常闭延时分断和常开延时闭合的触点分别动作,使KM3断电,使KM2线圈通电,并使其触点自锁,电动机接成△形运行。同时KM2常闭辅助触点断开,使KT和KM3线圈断电。 图11 笼型电动机Y-△换接启动控制 图11中热继电器FR与电动机一相绕组串联,其整定电流应为电动机相电流的额定值。在△形接法的电动机中,热继电器按上述方法连接,较为可靠。 十二、手动Y-△降压启动控制 在条件较差的地区,也可自装手动Y-△降压启动控制线路,见图12。按下启动按钮SB1时,KM1得电,其常开触点闭合,KM3得电,常闭触点断开,常开触点闭合,电动机绕组接成Y形降压启动。 当转速达到(或接近)额定转速时,按下SB3按钮,使KM3失电释放,KM2得电吸合,电动机由Y形接法转换成△形接法。这种控制线路适用于55kW以下、13kW以上的△形接法的电动机。 图12 手动Y-△降压启动控制 十三、采用补偿器的启动控制 线路如图13所示。按下启动按钮SB1,接触器KM1、时间继电器KT得电,KM1常开触点闭合自锁。 接触器KM1主触点闭合,使补偿器接入电动机降压启动回路,电动机开始启动。时间继电器KT按整定时间延时,电动机达到运转速度后,其常闭触点打开,使接触器KM1失电,主触点打开,补偿器脱离,同时常闭触点闭合。 另外,时间继电器KT常开触点也接通,这时接触器KM2得电,其常开触点闭合自锁,KM2常闭触点打开,时间继电器KT失电,接触器KM2主触点闭合,电动机投入正常运转。 图13 采用补偿器的启动控制 十四、用两个接触器实现Y-△降压启动控制 图14 用两个接触器实现Y-△降压启动控制 按下启动按钮SB1,KM1、KT获电动作,KM1常开辅助触点闭合自锁,电动机绕组接成Y形降压启动。经过一段时间,KT延时断开的常闭触点断开,KM1失电释放,其常闭辅助触点闭合。 同时KT延时闭合的常开触点闭合,KM2获电动作,其常闭触点打开,将Y形接线断开;其常开触点闭合,使KM1得电动作,闭合其主回路常开触点,电动机由Y形接法转换为△形接法。 这种线路仅适应于功率在13kW以下△形接法的小容量电动机,否则由于KM2接触器常闭辅助触点接在主电路中,容量小,很易烧损。 十五、用3个接触器实现Y-△降压启动控制 用3个接触器的Y-△降压启动控制线路如图15所示。按下启动按钮SB1,KM1、KT、KM3获电动作,电动机绕组接成Y形降压启动。时间继电器达到整定延时时间后,延时闭合的常开触点闭合,延时断开的常闭触点断开,KM3失电释放,这时KM3常闭辅助触点闭合,使KM2获电动作,电动机绕组由Y形接法转换成△形接法,启动过程结束。 这种控制线路适用于55kW以下、13kW以上的△形接法的电动机。 图15 用3个接触器实现Y-△降压启动控制 十六、常用自动补偿降压启动柜 在需要自动控制启动的场合,常采用XJ01型自动启动补偿器,它主要由自耦变压器、交流接触器、中间继电器、时间继电器和控制按钮等组成。 XJ01型自动启动补偿器工作原理如图16(a)所示:接通电源,灯Ⅰ亮,按下启动按钮SB1,KM1线圈得电,KM1主触点闭合,电动机降压启动。KM1闭合自锁,灯Ⅱ亮。 KM1常闭触点断开,灯Ⅰ灭,KT得电,其常开触点延时闭合,KA线圈获电,常闭触点KA断开,KM1断电,KM1常开触点断开。同时常开触点KA闭合,KM2线圈得电,KM2主触点闭合,电动机全压运行,KM2常开触点闭合,灯Ⅲ亮。 功率较大的电动机也可采用配套的配电柜来满足启动的要求,图16(b)所示是75kW电动机启动配电柜的线路。这种启动器具有自动操作功能和手动操作功能两种。自动操作时,合上电源开关,绿色指示灯亮,按下按钮开关SB1时,KM3和时间继电器KT得电吸合,同时KM3常开触点闭合,KM2也吸合,松开SB1按钮,KM3自锁触点继续接通KM3、KM2、KT线圈回路,保持继续吸合。 这时,电源电压便通过自耦变压器降压后接入电动机,使电动机降压启动,经过一定时间,KT时间继电器动作,使KT延时常开触点闭合,中间继电器KA得电吸合并自锁。KA的吸合,断开了KM3、KM2、KT的通电线圈使它们释放复位,同时在KM3、KM2释放后,其控制常闭触点闭合,接通KM1接触器,KM1接触器便投入电动机运行状态,电动机在全压下运行。 同时黄灯(启动指示灯)熄灭,红灯(运行指示灯)亮。当需停止电动机运行时,可按下停止按钮SB2,电动机即停止工作。电路中SB3按钮为手动直接投入运行按钮,它的作用是当时间继电器失灵不能自动投入运行时,可先按下自动按钮SB1等电动机达到额定转速接近同步转速时,即电流表的指针逐渐下降到接近电动机额定电流时,再按下SB3按钮,便使电动机投入运行。这种配电柜可控制14~75kW的三相异步电动机。电路中的熔断器、热继电器及变压器与电动机容量也要配套使用。 对于90~115kW的电动机,可使用XJ011系列自动控制自耦式减压启动柜,线路如图16(c)所示,工作原理同上。使用时要注意以下几点。 ①XJ011系列自耦减压启动柜在使用前需用500V的兆欧表测量导线对地电阻不小于1MΩ,并将各个接点加以紧固。 ②安装时,电源线、负荷电动机线应从箱底部穿入,L1、L2、L3标定线接电源或断路器上桩头,MA、MB、MC接三相电动机。 ③自耦变压器备有额定电压65%及80%的二挡抽头,在应用中可根据负荷的大小来决定使用抽头的位置。 ④时间继电器可在0~60s范围内调节,可根据需要调节启动电动机时间。热继电器的额定电流应根据电动机的额定电流值整定。 ⑤启动柜一般启动时间为10~20s。如果电动机容量较大,负载较重,最长启动时间可调整到25s。 ⑥启动柜如需要远距离操作,可按线路图中SB1′、SB2′,引出连接。 ⑦在使用配电柜过程中,如热继电器发生误动作,可将热继电器的动作电流适当调大一点;如发生过载动作,则需按下热继电器“复位”按钮,方能继续使用。 ⑧配电柜在使用期间,要经常清除尘埃,并定期检查各电器接触部位是否接触良好,有问题要及时检修。 ⑨接触器在工作时,如有噪声或延时释放现象,将衔铁极面积尘或油垢擦净后,即能恢复正常。 ⑩检修配电柜时,要检查接触器触点有无烧毛现象。如触点烧毛,应用细纹锉将触点修光。 大型配电柜启动装置也可由电工自己进行制作。一般可用角钢和铁皮先焊制一个一定尺寸的柜子,然后根据电动机的功率大小选用额定容量足够的接触器、断路器、自耦变压器、互感器以及热继电器等,安装时电源由上向下延伸,即上桩头接电源,下桩头接负载。 电源相间留有足够大的空间,自耦变压器金属外壳、配电柜底壳以及电动机金属外壳要分别用接地线连接在一起并接地,以确保电气运行安全。按照图16(d)所示线路进行组装。 它的工作原理是:在启动时,由5排主触点的接触器先动作,接通自耦变压器,然后电源通过自耦变压器降压后,供给电动机M启动,待转速接近到达电动机本身的额定转速时,时间继电器动作,使启动接触器释放,在释放后通过中间继电器把运行接触器KM2线圈回路接通,从而使380V电压直接通过运行接触器的吸合接入到电动机M上,启动结束。 图16(a) XJ01型自动启动补偿器 图16(b) 75kW电动机启动配电柜 图16(c) 90~115kW电动机XJ011系列 自动控制自耦式减压启动柜 图16(d) 自制组装大型自动补偿降压启动配电柜 十七、频敏变阻器启动控制 图17所示是绕线式异步电动机应用频敏变阻器的启动控制线路。它是利用频敏变阻器的阻抗随着转子电流频率的变化而显著变化的特点来工作的。 启动时按下启动按钮SB1,KM1获电动作,其常开辅助触点闭合自锁,电动机转子电路串入频敏变阻器启动。当时间继电器KT达到整定时间后,其延时闭合的常开触点闭合,中间继电器KA获电动作,其常开触点闭合,KM2获电动作,KM2常闭触点断开,使时间继电器KT断电,同时KM2常开触点闭合,将频敏变阻器短接,启动过程结束。 元件短接KA的作用是,以免因启动时间过长造成热继电器误动作:在启动时,由其常闭触点将热继电器的发热。启动结束后,KA动作把热继电器投入运行。 图17 频敏变阻器启动控制 十八、延边三角形降压启动 延边三角形降压启动线路见图18。按下启动按钮SB1,KM1获电动作,其常开辅助触点闭合自锁,KM3、KT获电动作,电动机绕组接成延边三角形降压启动。KT达到整定时间后,延时断开的常闭触点断开,使KM3失电释放,KM3常闭辅助触点闭合。 同时,KT延时闭合的常开触点闭合,KM2获电动作,其常开辅助触点闭合自锁,电动机绕组由延边三角形转换为三角形接法,启动过程结束。这种接法适用于要求启动转矩较大的场合。 图18 延边三角形降压启动

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    今天送给大家一些我收集的各类电气控制接线图,电子元件工作原理图,还有可控硅整流电路及负反馈调速装置原理等等。 1.可控硅调速电路 2.电磁调速电机控制图 3.三相四线电度表互感器接线 4.能耗制动 5.顺序起动,逆序停止 6.锅炉水位探测装置 7.电机正反转控制电路 8.电葫芦吊机电路 9.单相漏电开关电路 10.单相电机接线图 11.带点动的正反转起动电路 12.红外防盗报警器 13.双电容单相电机接线图 14.自动循环往复控制线路 15.定子电路串电阻降压启动控制线路 16.按启动钮延时运行电路 17.星形-三角形启动控制线路 18.单向反接制动的控制线路 19.具有反接制动电阻的可逆运行反接制动的控制线路 20.以时间原则控制的单向能耗制动线路 21.以速度原则控制的单向能耗制动控制线路 22.电动机可逆运行的能耗制动控制线路 23.双速电动机改变极对数的原理 24.双速电动机调速控制线路 25.使用变频器的异步电动机可逆调速系统控制线路 26.正确连接电器的触点 27.线圈的连接 28.继电器开关逻辑函数 29.三相半波整流电路图 30.三相全波整流电路图 31.三相全波6脉冲整流原理图 32.六相12脉冲整流原理图 33.负载两端的电压 34.直流调速原理功能图

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菜鸟学徒6566 2019-3-4
你好,大师!有问题可以单独沟通吗?永磁电机控制方面的问题!希望能加微 Yb6566,谢谢!!
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